投加高錳酸鉀、氯氣去除水中錳

投加高錳酸鉀、氯氣去除水中錳論文名稱：投加高錳酸鉀、氯氣去除水中錳

作者：高斌1，劉玉春2，王旭寧1，張祥1，陳勇1

摘要：源水的季節(jié)性水質(zhì)惡化(氨氮、溶解性錳和硫化氫含量高)對(duì)水廠的運(yùn)行產(chǎn)生了不利影響，通過采取投加高錳酸鉀和氯氣的措施可保證水廠的安全運(yùn)行，出水水質(zhì)能達(dá)到國(guó)家的《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》(GB5749—85)。

關(guān)鍵字：高錳酸鉀氯氣錳硫化氫

中圖分類號(hào)：TU991.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào):1000-4602(2002)12-0087-021西大洋水庫(kù)水質(zhì)狀況保定中法供水有限公司(以下簡(jiǎn)稱水廠)的源水取自保定市唐縣境內(nèi)的西大洋水庫(kù)(取水口位于水庫(kù)底部)，采用的工藝流程為：進(jìn)廠水閥室→前加氯→加藥混合→配水井→折板反應(yīng)池→平流沉淀池→V型濾池→加氯消毒→清水池→加壓泵站→市區(qū)管網(wǎng)。在全年的大部分時(shí)間里水庫(kù)的水質(zhì)能夠滿足保定市的用水要求，但是在每年的7月—11月將出現(xiàn)水質(zhì)惡化情況，即氨氮、溶解性錳和硫化氫含量高(見表1)，嚴(yán)重影響了水廠的正常運(yùn)行，出水水質(zhì)得不到保證。表1超標(biāo)物質(zhì)含量mg/L項(xiàng)目氨氮溶解性錳硫化氫實(shí)測(cè)峰值1.40.361.14標(biāo)準(zhǔn)值＜10.10.022采取的措施水廠在原有加氯設(shè)施(水庫(kù)渠首和水廠前加氯)的基礎(chǔ)上，分別在水庫(kù)渠首和水廠增設(shè)了投加高錳酸鉀工藝。

水庫(kù)水經(jīng)放空洞流入前池(水深為3～4m，面積約為2400m2)后進(jìn)入輸水管，在兩條輸水管(分別記作Ⅰ、Ⅱ，同管徑但流量不同，在水廠用管道相連以均衡流量)的進(jìn)口處投加高錳酸鉀，之后在距進(jìn)水口約30m處的輸水管上投加氯(原水從前池流到水廠大約需要20h)。原水流入水廠后首先在輸水管上投加高錳酸鉀，再在其后5m處分別投加氯和聚合氯化鋁，經(jīng)靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入配水井。3運(yùn)行水質(zhì)分析在2001年7月初，當(dāng)原水出現(xiàn)溶解性錳超標(biāo)的情況后,開始按進(jìn)廠水中溶解性錳含量的1.8倍投加高錳酸鉀；7月12日開始又在渠首按原水中溶解性錳含量的1倍(后增至1.2倍)投加高錳酸鉀，同時(shí)投加氯(2mg/L)。表2為錳的變化情況。表2各工藝點(diǎn)水中總總錳和溶解錳錳的變化mg/L項(xiàng)目進(jìn)廠水總錳進(jìn)廠水溶錳濾前水溶錳濾后水總錳Ⅰ線工藝0.250.070.02＜0.01Ⅱ線工藝0.250.06＜0.01＜0.01注：處理輸水管ⅠⅠ進(jìn)水的工藝藝為Ⅰ線工藝，處處理輸水管Ⅱ進(jìn)水的工藝為Ⅱ線工藝。由表2可以看出，在渠首投加高錳酸鉀的優(yōu)點(diǎn)得到充分的體現(xiàn)：①運(yùn)行非常穩(wěn)定。進(jìn)廠水中的溶解性錳含量基本控制在0.1mg/L以下，濾前水中溶解性錳含量＜0.03mg/L，總錳在濾前的平均去除率達(dá)到了72%，濾后水中的總錳含量＜0.01mg/L；②高錳酸鉀作為氧化劑可以利用從渠首到水廠這段時(shí)間與水中的溶解性錳進(jìn)行充分接觸氧化，如在渠首按原水中溶解性錳含量的1～1.2倍投加高錳酸鉀，則進(jìn)廠水的溶解性錳含量＜0.1mg/L,既節(jié)約了成本,又有利于水廠的安全運(yùn)行。

然而，在9月14日后水庫(kù)水體中產(chǎn)生大量的硫化氫，這對(duì)渠首投加高錳酸鉀產(chǎn)生了負(fù)面作用，即隨著投量的增加則溶解性錳也相應(yīng)增加。為了證實(shí)硫化氫對(duì)高錳酸鉀投量的影響，筆者進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，結(jié)果見圖1。由需錳量試驗(yàn)Ⅰ的曲線可知，當(dāng)原水中有硫化氫時(shí)，隨著高錳酸鉀投加量(0～1.3mg/L)的增加則溶解性錳的含量也相應(yīng)增加，這是因?yàn)楦咤i酸鉀會(huì)與硫化氫反應(yīng)生成Mn2+。

由需錳量試驗(yàn)Ⅱ的曲線可知，由于從取水口至水廠過程中有部分硫化氫揮發(fā)，因此當(dāng)高錳酸鉀投加量達(dá)到0.66mg/L時(shí)溶解性錳就明顯呈下降的趨勢(shì)，這說明水體中的硫化氫含量直接影響到高錳酸鉀的投加量。

由需氯量試驗(yàn)曲線可知，只有當(dāng)氯的投加量達(dá)到5mg/L時(shí)溶解性錳才明顯下降。這些試驗(yàn)說明硫化氫的還原性比Mn2+要強(qiáng)，它先于Mn2+與氧化劑反應(yīng)。

考慮到投加高錳酸鉀會(huì)導(dǎo)致水中溶解性錳的增加，所以渠首的加氯量從9月20日起上升到6mg/L，而渠首的高錳酸鉀投量逐漸降至零，此時(shí)各工藝點(diǎn)水中的總錳和溶解性錳的變化情況見表3。表3各工藝點(diǎn)水中總總錳和溶解錳錳的變化mg/L項(xiàng)目進(jìn)廠水總錳進(jìn)廠水溶錳濾前水溶錳濾后水總錳Ⅰ線工藝0.310.28＜0.01＜0.01Ⅱ線工藝0.310.27＜0.01＜0.01表3的結(jié)果表明，當(dāng)水體中出現(xiàn)硫化氫后通過提高渠首的加氯量(6mg/L)和投加少量高錳酸鉀能夠?qū)⑺械牧蚧瘹浠救コ?進(jìn)廠水中的硫化氫含量＜0.01mg/L)。另外，水廠內(nèi)的高錳酸鉀投量按水中溶解性錳含量的2～2.5倍來投加就可使進(jìn)廠水中的溶解性錳基本被完全氧化，這也說明了原水中的硫化氫在進(jìn)廠前去除情況良好。

與前期的濾前總錳去除情況相比，9月15日以后沉淀池的除錳效果要差些，原因是前期渠首投加的高錳酸鉀在輸水過程已氧化部分水中的錳(減輕了水廠的除錳負(fù)荷)，而后期渠首投加的氧化劑主要用于去除硫化氫，除錳集中在水廠(增加了水廠的除錳負(fù)荷)。然而不管怎樣，只要將溶解性錳完全氧化，就能有效地將水中錳去除而保證水質(zhì)(見表4)。表42001年6月——10月的出廠水水水質(zhì)項(xiàng)目色度(倍)濁度(NTU)氨氮(mg/L)錳(mg/L)CODMn(mgg/L)TOC