馬 軍，李圭白，陳忠林 許國(guó)仁，翟學(xué)東，陳 衛(wèi)，張錦
(哈爾濱工業(yè)大學(xué)，黑龍江，哈爾濱 150090)

　　提　要 由于我國(guó)污水處理率低，飲用水源受污染率已高達(dá)90%以上。目前我國(guó)自來(lái)水廠使用的傳統(tǒng)給水處理工藝，不能有效地去除受污染水中種類繁多的微量有機(jī)污染物，對(duì)城市居民的身體健康構(gòu)成潛在威脅，急迫需要解決。

　　國(guó)外近些年來(lái)采用的飲用水深度處理技術(shù)主要是臭氧氧化、活性炭吸附、臭氧-活性炭聯(lián)用等。我國(guó)也圍繞著這些除污染技術(shù)開展了多年的研究工作，但存在的主要問題是設(shè)備昂貴，“基建”投資大，運(yùn)行管理費(fèi)用很高，難于在我國(guó)推廣應(yīng)用。我國(guó)在2000年計(jì)劃實(shí)施的供水行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中己將生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)從現(xiàn)在的35項(xiàng)增加到88項(xiàng)(一類水司)。對(duì)于受污染水的凈化處理，是給水處理領(lǐng)域急迫需要解決的問題，特別是開發(fā)具有高效、經(jīng)濟(jì)等特征、適合我國(guó)經(jīng)濟(jì)國(guó)情、易于在我國(guó)推廣應(yīng)用的飲用水除污染技術(shù)。
　　本課題發(fā)明了一種能夠高效經(jīng)濟(jì)地去除水中污染物的技術(shù)。該技術(shù)是將高錳酸鉀與某些無(wú)機(jī)鹽有機(jī)地復(fù)合，在水處理過程中形成具有很強(qiáng)氧化能力的中間態(tài)成分和具有強(qiáng)吸附能力的新生態(tài)水合二氧化錳，將氧化與吸附有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，強(qiáng)化去除水中的有機(jī)污染物、強(qiáng)化除藻、除嗅味、色度等。
　　結(jié)合我國(guó)污染較重的若干典型受污染飲用水源，對(duì)高錳酸鹽復(fù)合藥劑的除污染效能開展了大量的研究工作。表明高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)水中有機(jī)污染物具有高效的去除效果，對(duì)水中藻類、嗅味、色度等有顯著的去除作用。該技術(shù)的助凝作用可以降低混凝劑藥耗，降低制水成本。該技術(shù)的顯著特點(diǎn)是投資小、除污染效率高、易于維護(hù)管理。

1 概述

1.1 飲用水源污染情況
　　在我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)，環(huán)境污染逐漸加重，特別是水體污染，對(duì)城市居民的身體健康構(gòu)成威脅。不少城市因當(dāng)?shù)厮次廴径黄冗h(yuǎn)距離調(diào)水，不僅增加投資和經(jīng)營(yíng)成本，還可能給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)負(fù)面影響。導(dǎo)致城市水源污染的主要原因是大量城市污水未經(jīng)處理直接排放。1997年，我國(guó)城市污水排放量為351億m³，而同期全國(guó)僅有123個(gè)城市建成309座不同等級(jí)的污水處理廠，處理能力 1292萬(wàn)m³／日，即使按滿負(fù)荷運(yùn)行計(jì)算，年污水處理量也僅為47億m3。據(jù)環(huán)保部門監(jiān)測(cè)，全國(guó)90%以上的城市水域受到嚴(yán)重污染，約50%的重點(diǎn)城鎮(zhèn)的集中飲用水水源不符合取水標(biāo)準(zhǔn)，其中水源受污染比較嚴(yán)重的城市有98%個(gè)。水源污染不僅加劇了城市用水的供需予盾，還直接影響城市供水水質(zhì)，進(jìn)而損害城市居民的身體健康。
　　我國(guó)目前城市給水處理采用的仍然是常規(guī)處理工藝，對(duì)水中污染物的處理能力有限。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)飲用水水質(zhì)要求不斷提高，2000年我國(guó)將試行新的供水行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)飲用水水質(zhì)的要求將更加嚴(yán)格，如一類水司的水質(zhì)指標(biāo)由現(xiàn)在的35項(xiàng)增加到88項(xiàng)。因而對(duì)于受污染水的凈化處理是一項(xiàng)非常重要的研究課題。
1.2 受污染水源水處理方法
　　由于常規(guī)給水處理工藝的局限性，很難保障飲用水水質(zhì)安全。因此，單純的飲用水常規(guī)處理工藝已不能與現(xiàn)有的水源狀況和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)。各國(guó)根據(jù)水源水質(zhì)和要求水質(zhì)不同，對(duì)水處理手段的側(cè)重也有所不同，但是主要時(shí)是針對(duì)水源水中的微量有機(jī)物，進(jìn)行深度處理和預(yù)處理。
　　飲用水深度處理技術(shù) 深度處理是相對(duì)常規(guī)處理而言，指在常規(guī)處理工藝基礎(chǔ)上，采用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，將常?guī)處理工藝難以去除的有機(jī)污染物或消毒副產(chǎn)物的前體加以去除。目前應(yīng)用較多的深度處理技術(shù)有活性炭吸附、臭氧氧化、臭氧和活性炭聯(lián)用、臭氧高級(jí)氧化技術(shù)、生物活性炭、膜過濾技術(shù)[1-13]等。在常規(guī)處理工藝基礎(chǔ)上。增添深度處理無(wú)疑是提高水質(zhì)的良好舉措。但深度處理需要大量的基建投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，對(duì)于發(fā)展中國(guó)家，由于受經(jīng)濟(jì)條件的限制，短時(shí)期內(nèi)難以采用深度處理工藝提高飲用水水質(zhì)。
　　預(yù)處理技術(shù) 預(yù)處理通常是指在常規(guī)處理工藝前面，采用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，?qiáng)化常規(guī)給水處理工藝對(duì)水中污染物地去除，以減輕后續(xù)常規(guī)處理和深度處理的負(fù)擔(dān)，使其更好地發(fā)揮作用。常用的兩種預(yù)處理方法是生物氧化法和化學(xué)氧化法。
　　生物預(yù)處理是指在常規(guī)給水處理工藝之前增設(shè)生物處理工藝，包括塔濾、生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池與接觸氧化等膜技術(shù)，借助于微生物群體的新陳代謝活動(dòng)，去除那些常規(guī)給水處理工藝不能有效去除的有機(jī)物、氨氮和亞硝酸鹽等污染物。有機(jī)物和氨的生物氧化，可以減少水中THMs前體物的含量，降低配水系統(tǒng)中使微生物繁殖的有效基質(zhì)，從而改善出水水質(zhì)；生物預(yù)處理對(duì)氨氮的去除有顯著效果。影響生物氧化效果的因素主要有溫度、溶解氧、有機(jī)物與氨氮含量、水力負(fù)荷等、生物氧化預(yù)處理工藝的缺點(diǎn)是處理效果受溫度影響服大，在低溫條件下微生物的生長(zhǎng)和活性受到抑制，影響有機(jī)物的生物降解。因此，生物氧化預(yù)處理在低溫地區(qū)應(yīng)用受季節(jié)的限制。生物預(yù)處理運(yùn)行中穩(wěn)定性不高，生物膜往往難以保持穩(wěn)定。生物氧化能在一定程度上降低水源水的致突變活性，但是一般不能使Ames實(shí)驗(yàn)陽(yáng)性較高的水轉(zhuǎn)變?yōu)殛幮?sup>[14]。
　　化學(xué)預(yù)氧化是通過在給水處理工藝前端投加氧化劑強(qiáng)化處理效果的一類預(yù)處理措施。化學(xué)預(yù)氧化目的可主要分為以下幾方面。1)去除微量有機(jī)污染物；2)除藻；3)除嗅味；4)控制氯化消毒副產(chǎn)物；5)氧化助凝；6)去除鐵錳。
　　在預(yù)氧化過程中，氧化劑與水中多種成分作用.能夠提高對(duì)有害成分的去除效率，但在一定條件下也會(huì)產(chǎn)生某些副產(chǎn)物。各種氧化劑作為預(yù)處理藥劑對(duì)給水處理效果的綜合影響程度差別較大。目前能夠用于給水處理的氧化劑主要有臭氧、高錳酸鉀、二氧化氯、高鐵酸鉀和氯等。由于二氧化氯的副產(chǎn)物(亞氯酸根)對(duì)人體有害，二氧化氯投量不宜過高，因此二氧化氯一般主要作為后續(xù)的消毒劑使用。
　　飲用水源中微量有機(jī)污染物濃度，一般為ng——μg/l數(shù)量級(jí)(約占水中有機(jī)物總量的10%以下)，但種類繁多，對(duì)人體危害較大。微量有機(jī)污染物在水中的溶解度較高，難于被去除。常規(guī)給水處理工藝主要能夠去除一部分吸附在粘土顆?；蚺c大分于天然有機(jī)物絡(luò)合的有機(jī)污染物。迄今已在飲用水源中檢測(cè)出2000多種微量有機(jī)污染物，對(duì)人體具有不同程度的潛在危害。近年來(lái)，人們通過短期毒理試驗(yàn)等手段(如Ames試驗(yàn))從綜合毒理特性角度衡量飲用水中微量有機(jī)污染物對(duì)人體健康的潛在影響。預(yù)氧化能夠破壞有機(jī)污染物或通過中間產(chǎn)物的吸附與催化作用強(qiáng)化去除微量有機(jī)污染物。
　　化學(xué)預(yù)氧化對(duì)水中藻類具有顯著的去除作用。臭氧預(yù)氧化能夠有效地滅活水中藻類。提高后續(xù)工藝對(duì)其去除效率。高錳酸鉀預(yù)氧化也能明顯提高對(duì)藻類的去除效果。氯和二氧化氯的除藻效果也較好，但會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的鹵代有機(jī)物(預(yù)氯化)和亞氯酸根及一些致突變物(二氧化氯預(yù)氧化)。
　　除嗅除味一直是飲用水處理的核心問題之一。嗅味是由水中各種有機(jī)與無(wú)機(jī)物質(zhì)綜合作用而表現(xiàn)出來(lái)的，包括土壤顆粒、腐爛的植物、微生物(浮游生物、細(xì)菌、真菌等)及各種無(wú)機(jī)鹽(如氯根、硫化物、鈣、鐵和錳等)、有機(jī)物和一些氣體等。水中植物在某些微生物(如放線菌、藍(lán)綠藻等)作用下所產(chǎn)生的微量有機(jī)物也是嗅味的主要來(lái)源。化學(xué)預(yù)氧化對(duì)不同種類的嗅味物質(zhì)都具有一定的去除效果，但同時(shí)還會(huì)由于氧化劑與水中共存的其它有機(jī)物作用而產(chǎn)生新的嗅味。例如，臭氧與水中有機(jī)物作用產(chǎn)生一系列醛類化合物，使飲用水中帶有一定程度的水果味。氯和二氧化氯在氧化過程中也會(huì)產(chǎn)生一些異味。高錳酸鉀的除嗅味作用明顯，無(wú)副作用。
　　揮發(fā)性三鹵甲烷(THMs)和難揮發(fā)性鹵乙酸(HAAs)被認(rèn)為是兩大類主要氯化消毒副產(chǎn)物。此外，鹵代酚、鹵乙腈、鹵代酮、鹵乙醛、鹵代硝基甲烷、MX[3-氯-“(二氯甲基)-5-羥基-2(5H)-呋酮]等多種難揮發(fā)性氯化消毒副產(chǎn)物也陸續(xù)從自來(lái)水中檢測(cè)出來(lái)?；瘜W(xué)預(yù)氧化可破壞氯化消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物質(zhì)，或使之轉(zhuǎn)化成副產(chǎn)物生成勢(shì)相對(duì)較低的中間產(chǎn)物。但氧化劑既有可能將氯化消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物質(zhì)氧化，也有可能將水中其它種類的有機(jī)物氧化。綜合作用結(jié)果使一部分前驅(qū)物質(zhì)的鹵代副產(chǎn)物生成勢(shì)降低，但也有可能使另一部分前驅(qū)物質(zhì)的鹵代副產(chǎn)物生成勢(shì)升高。在氧化過程中還有可能產(chǎn)生一些其它有機(jī)與無(wú)機(jī)副產(chǎn)物。預(yù)氧化對(duì)氯化消毒副產(chǎn)物的影響及對(duì)水質(zhì)的綜合作用結(jié)果取決于氧化劑種類、投量、氧化條件、水中前驅(qū)物質(zhì)種類與濃度、pH值及水中共存的有機(jī)與無(wú)機(jī)物種類和濃度等多種因素。
　　有機(jī)物對(duì)膠體產(chǎn)生嚴(yán)重保護(hù)作用，使之穩(wěn)定性顯著提高，難于脫穩(wěn)，是目前混凝過程中存在的主要問題。一般認(rèn)為，膠體穩(wěn)定性的增加是由于大分于天然有機(jī)物在無(wú)機(jī)膠體顆粒表面形成有機(jī)保護(hù)層，造成空間位阻或雙電層排斥作用，導(dǎo)致混凝過程中混凝劑投量顯著提高。化學(xué)預(yù)氧化能夠破壞有機(jī)物對(duì)膠體的保護(hù)作用，從而促進(jìn)混凝。最早應(yīng)用于生產(chǎn)的是預(yù)氯化技術(shù)，以促進(jìn)混凝、除藻、抑制微生物生長(zhǎng)等。但在預(yù)氯化過程中氯與有機(jī)物作用生成一系列對(duì)人體危害較大的鹵代有機(jī)物，因此在飲用水處理中的應(yīng)用逐漸受到限制。臭氧在低投量下有一定的助凝作用，但投量較高時(shí)反而不利于混凝，水中小分子有機(jī)物濃度增加并與鋁離于絡(luò)合，使出水中鋁的濃度升高。高錳酸鉀預(yù)氧化對(duì)很多種地表水表現(xiàn)出明顯的助凝作用[15-17]。高錳酸鉀助凝一般使沉后和濾后濁度下降，使混凝劑的最佳投藥范圍拓寬。高錳酸鉀在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的新生態(tài)水合二氧化錳對(duì)其助凝效果有重要影響，可通過吸附作用形成密實(shí)的絮體，尺寸也明顯增大^[18]。
　　根據(jù)我國(guó)國(guó)情，對(duì)常規(guī)處理工藝進(jìn)行強(qiáng)化處理、改造是改善供水水質(zhì)最可行的方案。化學(xué)預(yù)氧化去除有機(jī)污染的基建投資相對(duì)較小。尤其是高錳酸鹽復(fù)合藥劑氧化預(yù)處理工藝，不需要增加過多的設(shè)備，易于投加和運(yùn)行管理，處理效果受水溫等季節(jié)因素的影響也較小，特別適于改善目前水廠出水水質(zhì)，因而具有較大的應(yīng)用潛力。
　　我國(guó)學(xué)者提出的高錳酸鉀預(yù)氧化除微污染技術(shù)，經(jīng)過十幾年時(shí)間的研究，在去除天然水中微量有機(jī)物、控制鹵仿和致突變物，以及氧化助凝等方面取得了一系列進(jìn)展，并在生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。

2　高錳酸鹽復(fù)合藥劑除污染技術(shù)研究課題的提出及研究進(jìn)展

　　我國(guó)在1985年，李圭白教授及其研究生即開始高錳酸鉀去除飲用水中污染物的研究工作，經(jīng)過幾年的研究之后，先后探討了對(duì)水中微量丙烯酚胺和微量酚的去除作用。在“八五”期間，哈爾濱工業(yè)大學(xué)(原哈爾濱建筑大學(xué))承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃“高錳酸鉀除微污染技術(shù)”和“高錳酸鉀助凝及取代預(yù)氯化減少氯仿生成量”兩個(gè)了專題的研究工作，進(jìn)行了大量的室內(nèi)試驗(yàn)和生產(chǎn)性試驗(yàn)，對(duì)高錳酸鉀氧化助凝和去除飲用水中微量有機(jī)污染物的效能等進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)在一定條件下，高錳酸鉀具有明顯的助凝除濁、除有機(jī)微污染、降低水的致突變活性和控制氧化消毒副產(chǎn)物等作用[19－24]。
　　在研究中還發(fā)現(xiàn)，高錳酸鉀在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的中間志成分對(duì)高錳酸鉀除污染效率有重要影響。生成的新生態(tài)MnO2對(duì)水中有機(jī)污染物具有吸附、催化氧化作用，其它中間價(jià)態(tài)在高錳酸鉀除污染過程中也起著非常重要的作用[25]。
　　經(jīng)過十幾年研究與應(yīng)用，對(duì)高錳酸鉀在飲用水中的除污染作用效能、機(jī)理及實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用積累了一些經(jīng)驗(yàn)，為進(jìn)一步深入研究高錳酸鹽復(fù)合藥劑奠定了理論基礎(chǔ)。
　　在前期的試驗(yàn)研究中，考察了某些水體本底成分如濁質(zhì)顆粒、堿度(碳酸鹽)、還原性物質(zhì)等對(duì)高錳酸鉀除微污染效能的影響，結(jié)果表明，濁質(zhì)顆粒、堿度(碳酸鹽)均不是影響高錳酸鉀除污染效能的顯著因素，而水中還原性有機(jī)成分如腐植酸、無(wú)機(jī)成分如Mn(Ⅱ)等卻影響高錳酸鉀的除污染效能。系統(tǒng)的試驗(yàn)結(jié)果表明，腐植酸在一定濃度范圍內(nèi)?？擅黠@促進(jìn)高錳酸鉀對(duì)水中微量苯酚的去除；水體中適量的無(wú)機(jī)還原性成分Mn(Ⅱ)也可顯著促進(jìn)高錳酸鉀對(duì)苯酚的去除。
　　按常規(guī)推理，水中還原性成分存在應(yīng)不利于氧化劑對(duì)水中有機(jī)污染物的氧化，使高錳酸鉀去除苯酚的效率下降。而試驗(yàn)結(jié)果卻正好相反，仔細(xì)分析高錳酸鉀、苯酚與水中還原性成分三者之間的關(guān)系，可知，單純高錳酸鉀對(duì)苯酚的去除率較低，單純腐植酸、Mn(Ⅱ)等還原性成分對(duì)苯酚也沒有去除作用，而當(dāng)高錳酸鉀和還原性成分同時(shí)存在于水體中時(shí)，對(duì)苯酚的去除率顯著提高，由此可推知，高錳酸鉀與還原性成分反應(yīng)的中間產(chǎn)物對(duì)苯酚的去除起到十分重要的作用。
　　進(jìn)一步分析高錳酸鉀與還原性成分反應(yīng)后可能產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，可能有兩方面，一是高錳酸鉀被還原后產(chǎn)生的不同價(jià)態(tài)的中間產(chǎn)物如Mn(Ⅵ)、Mn(Ⅴ)、Mn(Ⅳ)、Mn(Ⅲ)；另一方面是還原性有機(jī)或無(wú)機(jī)成分被氧化后形成的一些中間產(chǎn)物如有機(jī)酸、金屬高于或水合氧化物等，這兩方面產(chǎn)生的中間產(chǎn)物是促進(jìn)苯酚去除的關(guān)鍵。
　　因此，我們?cè)O(shè)想，要提高高錳酸鉀的除污染效率，可以從兩方面入手，一方面可強(qiáng)化高錳酸鉀被還原后產(chǎn)生的不同價(jià)態(tài)的中間產(chǎn)物的作用，另一方面可強(qiáng)化水體中還原性成分被氧化后產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的作用。
2.1 高錳酸鹽復(fù)合藥劑的制備
　　利用高錳酸鉀氧化過程中產(chǎn)生的中間介穩(wěn)狀態(tài)物質(zhì)提高除污染效率 由以上分析可知，高錳酸鉀被還原后產(chǎn)生的不同價(jià)態(tài)的中間產(chǎn)物，如Mn(Ⅵ)、Mn(Ⅴ)、Mn(Ⅳ)、Mn(Ⅲ)等可能是提高高錳酸鉀除污染效率的關(guān)鍵之一。有文獻(xiàn)表明，其中Mn(Ⅴ)是一種具有極強(qiáng)氧化能力的中間態(tài)成分，其氧化還原電位 E°=Mn(Ⅴ)/Mn(Ⅳ)高達(dá) 4.27Ⅴ，由于Mn(Ⅴ)能夠通過氧橋與有機(jī)物形成五元環(huán)結(jié)構(gòu)，有利于電子轉(zhuǎn)移，因而易于將有機(jī)物分解破壞。但錳的中間價(jià)態(tài)成分Mn(Ⅴ)極不穩(wěn)定，存在時(shí)間通常在毫秒級(jí)以下，一般在與有機(jī)污染物作用之前即可能己經(jīng)轉(zhuǎn)化為低價(jià)態(tài)成分[如Mn(Ⅳ)]。如何控制和利用中間產(chǎn)物，是提高除污染效能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。要利用中間價(jià)志產(chǎn)物，必須具備兩方面的條件，首先必須利用某些方法促進(jìn)中間價(jià)態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)生，其次是中間價(jià)態(tài)產(chǎn)生后要使其穩(wěn)定并有一定的存活時(shí)間以保證其與水中有機(jī)物污染物發(fā)生反應(yīng)。為了滿足以上兩個(gè)條件，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究工作，制備出以高錳酸鉀為核心、由多種組分復(fù)合而成的高錳酸鹽復(fù)合藥劑，充分利用高錳酸鉀與復(fù)合藥劑中其它組分的協(xié)同作用，促進(jìn)有利于除污染的中間價(jià)態(tài)介穩(wěn)產(chǎn)物的形成，提高高錳酸鉀對(duì)水中污染物的去除率。
2.2 高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)水中污染物的去除作用
　　我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室分別以實(shí)際水樣及向?qū)嶋H水樣中加入典型污染物配水進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室小試，并在此基礎(chǔ)上以受污染的典型水源水，如松花江水、黃河中游水庫(kù)水、巢湖水、太湖水、嫩江水為研究對(duì)象，進(jìn)行了中試及生產(chǎn)試驗(yàn)，通過長(zhǎng)期的運(yùn)行觀察，考察了高錳酸鹽復(fù)合藥劑的除污染效能。研究結(jié)果如下。
2.2.1 高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)水中典型酚類污染物的去除效果
　　酚類化合物是水體中一類典型的有機(jī)污染物。在結(jié)構(gòu)上，酚類化合物具有芳環(huán)特征，與許多除草劑及殺蟲劑等結(jié)構(gòu)上具有相似性，它們廣泛存在于水中，對(duì)水體產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在給水處理過程中，特別是在加氯處理中，酚能與氯結(jié)合形成氯酚，并可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成氯仿。氯酚具有強(qiáng)烈的刺激性藥味，氯仿也是典型的“三致”物質(zhì)，因此，酚被美國(guó)國(guó)家環(huán)保局列為129種優(yōu)先控制污染物黑名單中的一種。另外，酚類物質(zhì)對(duì)生物體均能產(chǎn)生毒害，它可通過皮膚及黏膜的接觸而浸入或經(jīng)口腔吸入體內(nèi)，與細(xì)胞原漿蛋白質(zhì)接觸后，形成不溶性蛋白質(zhì)，使細(xì)胞失活。一般低濃度酚可使蛋白質(zhì)變性，高濃度酚則使蛋白質(zhì)凝固，并繼續(xù)向體內(nèi)滲透，引起組織壞死乃至使生物體中毒。
　　在我國(guó)，酚也是受污染水體中的一類主要有機(jī)污染物，在水體中檢出率高，檢出濃度大，最高超標(biāo)數(shù)百倍。酚類化合物作為一類在水體中普遍存在的污染物對(duì)人類的身體健康具有潛在的危害性，因此也被我國(guó)列為優(yōu)先控制污染物之一。
　　綜上所述，以酚為代表性污染物進(jìn)行高錳酸鹽復(fù)合藥劑的除污染效能研究，具有理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　通過實(shí)驗(yàn)室小試系統(tǒng)的研究比較了高錳酸鹽復(fù)合藥劑和高錳酸鉀對(duì)水中典型酚類污染物如苯酚、4-氯酚、2，4-二氯苯酚、2，6-二氯苯酚等的去除效果，結(jié)果表明，高錳酸鹽復(fù)合藥劑和高錳酸鉀對(duì)以上四種典型酚類污染物均有較高的去除率，特別是高錳酸鹽復(fù)合藥劑，充分體現(xiàn)了復(fù)合藥劑中其它成分協(xié)同氧化除污染這一指導(dǎo)思想，使高錳酸鹽復(fù)合藥劑的除污染效率比單純高錳酸鉀得到顯著提高。
　　用堿性高錳酸鉀法進(jìn)行二次重蒸制得無(wú)酚純水。以無(wú)酚純水配制一定濃度的含酚水樣，取100mL轉(zhuǎn)移至300mL錐形瓶中，同時(shí)調(diào)節(jié)水樣pH值，加入高錳酸鉀或高錳酸鹽復(fù)合藥劑。置于電磁振蕩器上振蕩。反應(yīng)結(jié)束時(shí)，以0.01N的Na₂S2O₃溶液還原過剩的KMnO₄。水樣經(jīng)重蒸處理后，以個(gè)氨基安替比林革取分光光度法分析苯酚剩余濃度。
　　高錳酸鉀的水化學(xué)性質(zhì)很復(fù)雜，受許多水質(zhì)參數(shù)的影響其作用效果也會(huì)有所不同。高錳酸鹽復(fù)合藥劑是以高錳酸鉀為主劑，其主體性質(zhì)與高錳酸鉀相似，因此，為了研究高錳酸鹽復(fù)合藥劑的除污染效能與機(jī)理，首先研究了一些主要水質(zhì)參數(shù)對(duì)高錳酸鹽復(fù)合藥劑除酚效能的影響，并從去除效果與反應(yīng)機(jī)理上對(duì)酚的去除進(jìn)行了分析。

　　圖1為常規(guī)條件下高錳酸鹽復(fù)合藥劑與單獨(dú)高錳酸鉀處理對(duì)苯酚去除效率的對(duì)比。
　　從圖中可以看出，高錳酸鹽復(fù)合藥劑的除酚效果在相等投加量條件下明顯高于單純高錳酸鉀，而且隨著投量的增加，高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)苯酚去除率增長(zhǎng)比單純高錳酸鉀對(duì)苯酚去除率增長(zhǎng)快，復(fù)合組分顯著地提高了高錳酸鉀的氧化能力，將高錳酸鹽復(fù)合藥劑加入水中后，兩者協(xié)同作用形成過渡氧化態(tài)中間產(chǎn)物，進(jìn)而與水中有機(jī)污染物發(fā)生快速反應(yīng)，因此對(duì)苯酚的氧化去除速率更快。從圖1中還可以看出，在高錳酸鉀投量較小時(shí)，隨著高錳酸鉀投量的增加，苯酚的去除效果有較大增加，但在投量達(dá)到一定程度時(shí)，再增加投量對(duì)去除效果影響不大。這說明水中的還原性有機(jī)物苯酚與藥劑的反應(yīng)速度與藥劑的投量(起始濃度)成一定的比例關(guān)系、因而開始時(shí)，隨著藥劑投量的增加去除效果增加，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，可進(jìn)一步氧化的有機(jī)物質(zhì)的量越來(lái)越少，因而即使再增加藥劑投量去除效果也變化不大。一般的有機(jī)物在紫外區(qū)都有其特征吸收，且吸收遵循比爾定律，因而通?？捎米贤鈪^(qū)特征吸收峰處的吸光度值大小表示有機(jī)物的相對(duì)含量，特別是常用UV₂₅₄。值大小代表水中總?cè)芙庑缘男》钟谟袡C(jī)物的含量高低[26]，進(jìn)行紫外掃描在一定程度上能反映出水中有機(jī)物的相對(duì)含量。
　　試驗(yàn)研究中對(duì)高錳酸鹽復(fù)合藥劑氧化與單純高錳酸鉀氧化去除苯酚的試樣進(jìn)行了紫外掃描，圖2列出了5mg/L苯酚溶液及經(jīng)高錳酸鹽復(fù)合藥劑和單純高錳酸鉀處理30min后水樣的紫外吸收光譜。

　　圖2中結(jié)果表明，5mg/L苯酚水溶液在254nm和270nm處各有一吸收峰，而經(jīng)高錳酸鹽復(fù)合藥劑和高錳酸鉀處理后，在254nm處的吸收峰消失，而在270mm處的吸收峰也有明顯的降低，這說明經(jīng)高錳酸鹽復(fù)合藥劑處理后，水樣中有機(jī)物含量明顯降低，使一部分苯酚被去除，因而降低了水體的有機(jī)污染程度。同時(shí)從圖中還可看出，經(jīng)8mg／L高錳酸鹽復(fù)合藥劑處理后的水樣在27Onm處的吸收峰要比經(jīng)10mg/L高錳酸鉀處理后水樣的吸收峰低，而270nm是苯酚的特征吸收峰，這表明，雖然高錳酸鹽復(fù)合藥劑和高錳酸鉀對(duì)苯酚都有一定的去除作用，但高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)苯酚的去除效率明顯要高于單純高錳酸鉀對(duì)苯酚的去除率。
　　進(jìn)一步考察了反應(yīng)時(shí)間及反應(yīng)溫度對(duì)除污染物效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)苯酚的去除效果明顯優(yōu)于高錳酸鉀，高錳酸鹽復(fù)合藥劑的除酚速率相對(duì)較快，而單獨(dú)高錳酸鉀除酚作用進(jìn)行緩慢。高錳酸鹽復(fù)合藥劑與單純高錳酸鉀對(duì)典型有機(jī)污染物苯酚的去除效能不同，高錳酸鹽復(fù)合藥劑具有更強(qiáng)的除污染能力。
　　溫度對(duì)高錳酸鉀及高錳酸鹽復(fù)合藥劑的氧化作用均有影響，溫度升高，高錳酸鹽復(fù)合藥劑和高錳酸鉀對(duì)苯酚的去除率均升高，表明升高溫度有利于高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)苯酚的去除。但在相同的反應(yīng)溫度時(shí)。2mg/L高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)苯酚的去除率明顯高于2mg/L單純高錳酸鉀對(duì)苯酚的去除率，這再次證明了高錳酸鹽復(fù)合藥劑的氧化除污染效能明顯優(yōu)于單純高錳酸鉀。
2.2.2 高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)水中微量有機(jī)污染物的去除
　　我們分別選取不同水域的典型源水，進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn)，比較了單純投加混凝劑的常規(guī)處理工藝、預(yù)氯化工藝、高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化工藝對(duì)水中有機(jī)物的去除效果。試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)出類似的去除效果，限于篇幅，主要介紹部分研究結(jié)果。
　　高錳酸鹽復(fù)合藥劑強(qiáng)化處理松花江水試驗(yàn)水樣的處理工藝過程 中試是在哈爾濱市紹和中法合資水廠的中試模型上進(jìn)行的。原水水樣在投入藥劑混凝之后，經(jīng)過1分鐘的快速混合和反應(yīng)，然后經(jīng)過10分鐘的絮凝反應(yīng)，40分鐘沉淀，然后進(jìn)行過濾，濾速為5m/h，取濾后水進(jìn)行富集。
　　本次試驗(yàn)的化學(xué)藥劑高錳酸鉀采用化學(xué)分析純?cè)噭?；次氯酸鈉采用液體分析純?cè)噭痪酆下然X采用唐山產(chǎn)的聚合氯化鋁，性能較為穩(wěn)定；高錳酸鹽復(fù)合藥劑采用分析純?cè)噭?。水樣編?hào)、聚合氯化鋁的投加量、高錳酸鉀的投加量、氯的投加量、高錳酸鹽復(fù)合藥劑的投加量等數(shù)據(jù)詳見下表1。

表1 不同處理工藝的藥劑投加量 水樣編號(hào) 聚合氯化(PAC)mg/L 預(yù)氯化mg/L 高錳酸鉀mg/L 高錳酸鹽復(fù)合藥劑mg/L 富集水倦體積l/水樣 1 -- -- -- -- 18 2 13 -- -- -- 18 3 13 4.0 -- -- 18 4 13 -- 1.0 -- 18 5 13 -- -- 2.3 18

　　水祥的富集與濃縮 富集水樣體積為18L，富集的樹指采用XAD——2樹指，使用前用重蒸乙醚、二氯甲烷、甲醇分別在索氏提取器中提取8小時(shí)，將樹脂保存在甲醇中備用，富集前采用濕法裝柱。
　　吸附柱采用特制的玻璃柱，規(guī)格為Ф10mm×200mm，在吸附柱底部塞入經(jīng)高溫處理過的玻璃棉，濕法裝入8cm的樹脂，然后在樹脂上部塞入一些玻璃棉，打開活塞放出甲醇，同時(shí)用二次蒸餾水反復(fù)沖洗，關(guān)閉活塞，使液面高于樹脂的高度。
　　吸附柱上端用帶有磨口的玻璃管與之相連，玻璃管上端用干凈的乳膠管與之相連，乳膠管連入待富集的水樣，采用虹吸的方式使水流過XM－2樹脂，水量的調(diào)節(jié)采用旋轉(zhuǎn)吸附柱下端的活塞的方法來(lái)控制，水量一般控制在40——5ml/min，富集18L水樣之后，關(guān)閉活塞，停止富集。富集柱中保持一定的水樣，密封后等待洗脫。
　　本次試驗(yàn)采用乙醚斷洗脫(洗脫用的乙醚是經(jīng)過二次蒸餾的分析純乙醚)，洗脫時(shí)先將吸附柱中的水吹凈，然后用乙醚約50ml浸泡20分鐘，然后用碘鉀瓶收集，重復(fù)三次。
　　將待濃縮的洗脫液先進(jìn)行脫水處理，用經(jīng)過高溫干燥的無(wú)水硫酸鈉進(jìn)行脫水作用，然后用旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器在40度時(shí)濃縮到1ml，進(jìn)行有機(jī)物測(cè)定。在進(jìn)行有機(jī)物的測(cè)定再將1ml的樣品濃縮至0.3ml。
　　水樣的測(cè)定 有機(jī)物的分析采用HP5890－597lGC／MS進(jìn)行分析，儀器條件：色譜條件：HP—5MS柱，柱長(zhǎng)：30米，內(nèi)徑；0.25mm，載氣；He。進(jìn)樣口溫度；250℃，接口溫度：280℃。進(jìn)樣量：0.2μl，柱溫起始：50℃，保持5min，以5℃／min速度升至200℃保持1min，再以100℃/min，升值280℃，保留10分鐘。
　　質(zhì)譜條件：離子源溫度：180℃，電離方式EI，電子轟擊能量；70ev，前級(jí)壓力；60mTor，掃描質(zhì)量范圍：50－550。
　　試驗(yàn)的結(jié)果與分析 表2為不同處理工藝濾后水中有機(jī)物數(shù)量及峰面積比較；表3為不同處理工藝處理后有機(jī)物分布變化情況。

表2 不同處理工藝的濾后水中的有機(jī)物數(shù)量及峰面積比較 水樣(濾后水) 檢測(cè)出的有機(jī)物的數(shù)量 不同處理工藝的有機(jī)物數(shù)量與源水的比較 不同處理工藝的有機(jī)物數(shù)量的去除率 檢測(cè)出的有機(jī)物峰面積 不同處理工藝的有機(jī)物峰面積與源水比較 不同處理工藝的有機(jī)物峰面積的去除率 1.源水 153 100% 0 2.3^*1010 100% 0 2.源水+PAC 137 89.5% 10.5% 6.6^*10⁹ 28.7% 72.3% 3.源水+PAC+CL2 99 64.7% 35.3% 4.8^*10⁹ 20.9% 79.1% 4.源水+PAC+KMnO4 84 54.9% 45.1% 4.1^*10⁹ 17.8% 82.2% 5.源水+PAC+高錳酸鹽復(fù)合藥劑 51 33.3% 66.7% 1.4^*10⁹ 6.1% 93.9%

表3 不同處理工藝的濾后水中有機(jī)物種類及濃度比較 有機(jī)物種類 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 稠環(huán)芳烴與雜環(huán)化合物 鹵代烴 硝基化合物 工藝 濃度為源水的百分比 烷 烯 炔 酸 醇 酮 醛 脂 酚 苯 胺 1.源水 0.74 　 　 25.2 　 12.26 　 7.77 3.4 19.2 14.33 18 2.42 4.27 2.PAC混凝(濾后水) 3.02 0.72 　 9.3 　 2.61 　 2.63 0.27 7.3 3.88 4.11 0.79 2.08 3.預(yù)氯化(濾后水) 0.71 0.22 　 6.5 　 3.55 　 1.82 T 3.89 3.89 7.8 0.4 1.08 4.KMnO₄預(yù)處理(濾后水) 0.151 T 　 6.05 　 2.94 　 1.83 T 3.22 3.11 7.55 0.24 1.05 5.KMnO₄復(fù)合藥劑預(yù)處理(濾后水) T T 　 2.42 　 0.65 　 0.88 T 1.42 0.34 1.72 T 0.24

　　 注：表中“T”表示水中該類物質(zhì)含量為微量
　　 從表2中可以看出，源水中檢出有機(jī)物的數(shù)量為153個(gè)，聚合鋁處理后的濾后水中檢出有機(jī)物137個(gè)；原水經(jīng)過預(yù)氯化處理后用聚合鋁混凝過濾后，水中檢出的有機(jī)物數(shù)量為99個(gè)；原水經(jīng)過高錳酸鉀預(yù)氧化處理后經(jīng)過聚合鋁混凝，在濾后水中檢出的有機(jī)物總數(shù)量為84個(gè)；原水經(jīng)過高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理后，經(jīng)過聚合鋁混凝，過濾后水中檢出的有機(jī)物總數(shù)為51個(gè)。不同處理工藝的有機(jī)物數(shù)量與源水比較的去除率分別為：?jiǎn)渭兙酆箱X混凝10.5％；預(yù)氯化工藝35.3％；單純高錳酸鉀預(yù)氧化工藝45.1％；高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化工藝66.7％。
　　不同處理工藝濾后水的有機(jī)物峰面積與源水比較分別為：?jiǎn)渭兙酆箱X混凝為28.7％；預(yù)氯化工藝為20.9％；單純高錳酸鉀預(yù)氧化為178％；高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化6.1％。去除率相應(yīng)達(dá)到：?jiǎn)渭兙酆箱X為72.3％；預(yù)氯化工藝為79.1％；單純高錳酸鉀預(yù)氧化為82.2％；高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化為93.9%。這意味著高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理能夠在低溫低濁高污染的水質(zhì)情況下將濾后水的有機(jī)物的數(shù)量降低三分之二，檢測(cè)出的有機(jī)物濃度降低93.9％，相當(dāng)于較源水降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　從表3中可以看出，幾種處理工藝都對(duì)種類和濃度有去除作用，其中高錳酸鹽復(fù)合藥劑在這幾種工藝中效果最好。在對(duì)水中有害污染物的去除效果方面，發(fā)現(xiàn)：1)、稠環(huán)芳烴與雜環(huán)化合物在源水中占的比例為18％，高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理(濾后水)占源水的比例為1.72％，約為源水中稠環(huán)芳烴與雜環(huán)化合物的1／10，去除率為90.4％；2)、鹵代烴占源水的比例為2.42％，高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理(濾后水)鹵代烴的檢出濃度在儀器檢出限以下，相當(dāng)于完全去除了鹵代烴；3)、硝基化合物占源水的比例為4.27％，高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理(濾后水)硝基化合物的濃度為源水的0.24％，去除率為94.4O%；4)、高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理對(duì)酚類化合物的去除效果也很理想，其中源水中酚類占3.4％，高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理(濾后水)使酚類的檢出濃度在儀器檢出限以下。
　　此次中試研究結(jié)果表明，高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理工藝對(duì)有機(jī)污染物有較高的去除效率，對(duì)有機(jī)污染物去除率高達(dá)93.9％；高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理工藝對(duì)檢測(cè)出的有害污染物濃度的去除率為90.4％；高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理工藝對(duì)有機(jī)污染物的去除效果要優(yōu)于單獨(dú)高錳酸鉀預(yù)氧化，也遠(yuǎn)優(yōu)于單純聚合氯化鋁或預(yù)氯化工藝。
　　高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)巢湖水中有機(jī)污染物的去除效果 巢湖位于長(zhǎng)江與淮河之間的安徽省中部，是我國(guó)著名的五大淡水湖之一，具有飲用、灌溉、航運(yùn)、漁業(yè)、發(fā)電和旅游等多種功能。它原為陸地，由于地表下沉而成巨湖。自漢代以來(lái)，巢湖流域就一直是江淮地區(qū)重要的糧食產(chǎn)地和水產(chǎn)品基地，被譽(yù)為“日出斗金”。的魚米之鄉(xiāng)。沿湖地勢(shì)平坦，河渠縱橫，灌溉面積達(dá)328萬(wàn)畝，是安徽最富庶的地方。巢湖本是河流型的天然湖，自五六十年代在其下游建閘筑壩之后，便成了半封閉型的水體，從而導(dǎo)致湖泊生態(tài)環(huán)境惡化。
　　據(jù)近兩年測(cè)定的水質(zhì)污染指標(biāo)：1997年，770平方公里的湖區(qū)總水質(zhì)超過V類水標(biāo)準(zhǔn)，1998年巢湖污染依然嚴(yán)重，在入湖的9條河道中，就有3條水質(zhì)屬Ⅴ類或超Ⅴ類。每天進(jìn)入巢湖的污水達(dá)53萬(wàn)噸，1995年國(guó)家環(huán)境情況公報(bào)中評(píng)價(jià)的全國(guó)11個(gè)湖泊，巢湖污染最重，6項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)。1997年巢湖污染程度僅次于云南滇池。巢湖水質(zhì)污染嚴(yán)重，為此，國(guó)家把巢湖列為“九五”期間全國(guó)三河三湖(準(zhǔn)河、海河、遼河；太湖、滇池、巢湖)六大重點(diǎn)治污工程之一。
　　有機(jī)物分析　分析儀器：HP5890Ⅱ/5972色質(zhì)聯(lián)用儀。HP-5.MS.30m×0.25mm×μm石英毛細(xì)管柱。采用標(biāo)準(zhǔn)譜圖調(diào)諧方式對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)諧，直到生成調(diào)諧報(bào)告滿足要求，即儀器性能符合要求，才能進(jìn)行分析。取市售分析純二氯甲烷、正已烷、丙酮、乙醚、四氫呋哺，用精餾柱精餾二次，濃縮500倍做GC/MS空白分析，不出雜峰。
　　有機(jī)污染物的分析過程為：采用C18小柱富集水中有機(jī)污染物，然后以二氯甲烷、正己烷、丙酮、乙醚及四氫呋哺等五種試劑來(lái)洗脫富集在C18小柱上的有機(jī)污染物，收集洗脫液，利用高純氮?dú)獯祾邼饪s，最后利用GC／MS對(duì)水中微量有機(jī)污染物進(jìn)行分離定性、定量。
　　首先活化C18吸附小柱，分別用純化后的二氯甲烷、甲醇各10ml分兩次沖洗小柱子，去除柱內(nèi)雜質(zhì)并使之活化。小柱活化后，用3～5ml無(wú)有機(jī)物的水沖洗小柱，在未完全將水放出的瞬間過濾水樣，流速＜10ml/min，一般在8-9ml/min左右。
　　吸附和洗脫：取巢湖源水和高錳酸鹽復(fù)合藥劑處理后的水樣各5000in，分別用高純HCL試劑將pH調(diào)至小于2.0。
　　由于巢湖源水含有大量的懸浮雜質(zhì)，容易堵塞C18小柱，因此，兩份水樣皆應(yīng)先用濾紙過濾，取濾后清液再通過C18小柱抽濾吸附。(濾紙亦經(jīng)過溶劑及純水多次潤(rùn)洗方可使用。)當(dāng)水樣抽濾吸附完以后，應(yīng)將C18小柱進(jìn)行干燥處理，消除干擾，提高洗脫率，節(jié)省溶劑用量。干燥方法是：用高純氮?dú)鈱⑿≈蹈伞?br>　　分別取精餾后的二氯甲烷、正己烷、丙酮、乙醚、四氫呋喃各5ml，分別分2-3次對(duì)C18小柱進(jìn)行洗脫，收集洗脫液至K-D濃縮器中。用高純氮?dú)忭敶迪疵撘哼M(jìn)行濃縮，當(dāng)濃縮到2ml時(shí)，低溫保存?zhèn)溆谩?br>　　樣品分析條件為：載氣；He；載氣流量：1ml/min柱前壓：100KPa；分流比：10：1；進(jìn)樣口溫度：250℃；柱溫：70℃保持2min，以45℃/min的速率程序升溫至200℃，保持5min，再以10℃／min的速率程升至250℃，保持2min;電離方式：EI；電子能量：70eV；電子倍增器電壓：2400V；質(zhì)量掃描范圍：45－550amu；傳輸線溫度：280℃。
　　定性：水樣的質(zhì)譜圖與工作站里貯存的NBS譜庫(kù)中的四萬(wàn)三千張譜圖相比較，選出可能性最高的對(duì)應(yīng)譜圖來(lái)確定該化合物。上述水樣經(jīng)質(zhì)譜分析檢索，分類鑒定后，結(jié)果見表4：

表4 巢湖源水及高錳酸鹽預(yù)處理水樣GC/MS分析結(jié)果比較* 有機(jī)物 巢湖源水 高錳酸鹽預(yù)處理后水樣 去除% 高錳酸鹽預(yù)氧化處理出廠水 去除率% 種類 濃度ΣA 種類 濃度ΣA 種類 濃度ΣA 種類 濃度ΣA 種類 濃度ΣA 烷、烯烴 6 5593996 1 211883 83 96 3 2984549 50 47 醇 0 0 2 361365 * *(2) 0 0 - - 酚 2 4594255 2 719792 0 84 3 9267120 * *(3) 醛 1 1974702 0 0 100 100 0 0 100 100 酮 5 5413703 0 0 100 100 1 694525 80 87 酸 1 1307460 0 0 100 100 0 0 100 100 酯 10 85532259 2 11981782 80 86 3 19334640 70 77 苯 1 1653425 0 0 100 100 0 0 100 100 多環(huán)芳烴 4 5781390 0 0 100 100 1 1055584 75 82 鹵代烴 6 6398518 2 1838516 67 71 1 1421196 83 78 硝基苯 1 791338 0 0 100 100 0 0 100 100 雜環(huán)化合物 17 26879196 3 1365613 78 89 2 997111 88 96 合計(jì) 54 145920242 12 16478951 78 89 14 35754725 74 75

　　注*；(1)上表中有機(jī)污染物含量以峰面積計(jì)。(2)源水中未撿出醇類，處理后水檢出兩種醇。(3)源水中檢出酚類物質(zhì)兩種，處理后水檢出酚類物質(zhì)三種。
　　在對(duì)五水廠的處理效果觀測(cè)中，巢湖源水共檢出54個(gè)峰，而高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理后水樣只檢出12個(gè)峰，有機(jī)物的種類(以色譜峰個(gè)數(shù)計(jì))減少了78％。
　　有機(jī)物的濃度(以色譜峰面積計(jì))也有所降低，巢湖源水色譜峰的總面積為145920242，而高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理后水樣色譜峰的總面積為16478951，去除率達(dá)89％。高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)去除醛、酮、酸、苯、多環(huán)芳烴、硝基苯、雜環(huán)化合物的去除效果顯著。
　　圖3為高錳酸鹽復(fù)合藥劑除污染技術(shù)與現(xiàn)行常規(guī)給水處理工藝除污染效率的對(duì)比情況。取巢湖原水，投加15mg/L聚合鋁進(jìn)行混凝，分別投加氯(4mg/L)和高錳酸鹽復(fù)合藥劑(0.75mg/L)與單純聚合鋁混凝對(duì)比。將所有水樣過濾后(石英砂)，進(jìn)行有機(jī)物分析。巢湖原水中檢測(cè)出85種有機(jī)物，經(jīng)過常規(guī)給水處理工藝處理后，水中有機(jī)物濃度(以色譜峰面積計(jì))反而升高(有機(jī)物種類降到74種)。用預(yù)氯化工藝有機(jī)物濃度也有所降低，但高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理對(duì)水中有機(jī)物的降低幅度最大。
　　圖4為高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化和粉末活性炭吸附對(duì)水中有機(jī)污染物的去除效果對(duì)比。可以看出，少量的高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化(0.75mg/L)對(duì)有機(jī)物的去除效果明顯優(yōu)于粉末活性炭吸附(10mg/L)，有機(jī)物種類明顯降低，有機(jī)物總濃度(色譜峰面積)(見圖5)。
　　在2000年4月份在合肥市第五水廠對(duì)高錳酸鹽復(fù)合藥劑除污染效果進(jìn)行了系統(tǒng)的觀測(cè)。利用色譜-質(zhì)譜聯(lián)機(jī)對(duì)水中巢湖原水、高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化處理濾后的水及氯化消毒后的水中有機(jī)污染物進(jìn)行了分析監(jiān)測(cè)。

2.2.3 高錳酸鹽復(fù)合藥劑的除藻效能研究
　　由于水環(huán)境污染的加劇，我國(guó)許多湖泊水庫(kù)呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)，其中藻類大量繁殖，使給水處理難度加大，嚴(yán)重影響供水水質(zhì)，因此，考察高錳酸鹽復(fù)合藥劑的除藻效能，是非常必要的，既具有理論意義，又具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　試驗(yàn)及檢測(cè)方法 以實(shí)驗(yàn)室人工培養(yǎng)藻類配制的含藻水為研究對(duì)象，考察了高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化對(duì)藻類的去除效果，采用模擬水處理工藝的杯罐試驗(yàn)，評(píng)價(jià)高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化處理與其它處理工藝對(duì)藻類的去除效率。
　　藻類的檢測(cè)依據(jù)美國(guó)EPA《水和廢水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)法》(15版)。目前使用的檢測(cè)方法有：個(gè)體計(jì)數(shù)法、葉綠素a法、溶解氧法、透光脈動(dòng)檢測(cè)法等。
　　本試驗(yàn)中根據(jù)不同的藻類，分別采用個(gè)體計(jì)數(shù)法和葉綠素a法。
　　高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)混合培養(yǎng)藻類的去除效果研究 藻細(xì)胞采用混合培養(yǎng)的方法，藻種取自哈爾濱附近的水庫(kù)水，其中主要為綠藻門的各種藻類。將藻種接種在完全無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基內(nèi)、培養(yǎng)液成熟后，經(jīng)鏡檢后觀察到：藻種主要是綠藻門，包括衣藻屬、小球藻屬、柵裂藻屬、水綿等幾類。
　　配制含藻水，藻類含量為9750萬(wàn)個(gè)／升，原水濁度32NTU，pH=8.5，CODMn為16.16mg/L，水溫28℃，濾后UV254=0.37，E₄₂₀＝0.131，采用杯罐混凝攪拌試驗(yàn)，先投高錳酸鹽復(fù)合藥劑，快攪1min，轉(zhuǎn)速為300r／min，再投加聚合鋁快攪1min后，以40r/min慢攪10min，靜沉30min，由液面下取樣用鏡檢法計(jì)沉后水含藻量，然后用定性濾紙過濾，再用鏡檢法計(jì)濾后水含藻量。
　　高錳酸鹽復(fù)合藥劑投加量對(duì)藻類去除率的影響 前文對(duì)典型酚類污染物的研究表明，外加輔劑A的高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)有機(jī)污染物的去除效果最好，因此，在此處研究除藻效果時(shí)主要將外加輔劑A的高錳酸鹽復(fù)合藥劑與其它處理方法進(jìn)行比較。
　　首先研究了高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化投加量對(duì)混凝沉淀、過濾除藻效果的影響規(guī)律。

　　圖6為不同投量高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化處理的沉后水藻含量對(duì)比，圖中高錳酸鹽復(fù)合藥投加量分別為0mg/L，1mg/L，2mg/L，3mg/L，4mg/L和5mg/L。從圖中可以看出，當(dāng)聚合鋁投加量為20mg／L時(shí)，不投加高錳酸鹽復(fù)合藥劑即單純使用聚合鋁混凝處理，沉后水藻類去除率為64%，隨著高錳酸鹽復(fù)合藥劑投量的不斷增加，沉后水中藻類的去除率呈現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)，當(dāng)高錳酸鹽復(fù)合藥劑投加量增加到5mg/L時(shí)，沉后水藻類的去除率為80.8％，比單獨(dú)使用聚合鋁混凝有較大幅度提高。增加聚合鋁投加量到40mgh、50mg/L，無(wú)論投加高錳酸鹽復(fù)合藥劑與否，沉后水的藻類去除率均升高，同時(shí)也表現(xiàn)出相同的規(guī)律，即在混凝劑投加量一定時(shí)，沉后水藻類去除率隨高錳酸鹽復(fù)合藥劑投加量的增加而有較大幅度提高。
　　圖7所示為高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化處理對(duì)濾后水中藻類去除率的影響。由圖可見，當(dāng)聚合鋁投加量為20mg/L時(shí)，濾后水的藻類去除率為91.2％，投加高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化處理，比單純投加聚合鋁混凝處理濾后水的藻類去除率也有明顯提高，同時(shí)濾后水的藻類去除率隨高錳酸鹽復(fù)合藥劑投加量和混凝劑聚合鋁投加量的增而有明顯提高。

　　對(duì)高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化、預(yù)氯化兩種除藻方法的除藻效能進(jìn)行了試驗(yàn)比較，結(jié)果如圖8、圖9所示。

　　圖8是單純聚合鋁混凝、預(yù)氯化和高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化三種處理方法沉后水藻類去除率的比較，由圖可以看出，預(yù)氧化劑投加量為2mgh、4mg/L時(shí)，無(wú)論是預(yù)氯化還是高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化，沉后水藻類去除率均比單純聚合鋁混凝有所提高，高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化處理比預(yù)氯化處理沉后水藻類去除率有明顯提高。還值得注意的是，增加Cl2的投加量，沉后水藻類去除率提高得幅度并不大，而增加高錳酸鹽復(fù)合藥劑的投加量，其沉后水藻類去除率提高幅度較大，除藻效果更佳。
　　圖9是單純聚合鋁混凝、預(yù)氯化和高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化三種處理方法濾后水藻類去除率的比較，由圖可以看出，在不同投加量時(shí)，高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化處理均比單獨(dú)聚合鋁混凝處理濾后水藻類去除率有大幅度提高，而預(yù)氯化處理濾后水藻類去除率提高不明顯。高錳酸鹽復(fù)合藥劑較其它兩種處理方法具有更強(qiáng)的助濾效果，這主要是因?yàn)楦咤i酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化處理過程中，除了高錳酸鹽及其中間過渡態(tài)物質(zhì)對(duì)藻類的氧化作用外，還原產(chǎn)物二氧化錳對(duì)藻類的吸附凝集作用可以使藻類在過濾工藝中更易于去除，大幅度提高濾后水藻類的去除率。

　　研究結(jié)果表明，高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化處理對(duì)水中藻類具有很高的去除藻效果，投加高錳酸鹽復(fù)合藥劑可以較大幅度降低沉后水中的含藻量。
　　高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)分離純化培養(yǎng)顫藻的去除效果研究 資料表明［53］：藍(lán)藻是另一種主要發(fā)臭藻類，它幾乎遍及世界每個(gè)角落，在濕潤(rùn)的氣候條件下或在水體中極易大量增殖。藍(lán)藻在水體中大量增殖，可使水體發(fā)生強(qiáng)烈異臭。據(jù)世界各國(guó)資料統(tǒng)計(jì)，由浮游生物引起的水體異奧中，藍(lán)藻占69％，居首位。
　　藍(lán)藻的種類很多，它們引起水體異臭的情況各不相同，藍(lán)藻中以膠鞘藻、顫藻和項(xiàng)圈藻使水體發(fā)生異臭的頻率為最大。
　　本課題中，選擇顫藻作為試驗(yàn)研究對(duì)象。所需試樣按藍(lán)藻采樣方法從哈爾濱市馬家溝水體中提取。
　　顫藻的分離培養(yǎng) 由于所取試樣中顫藻濃度很高，直接對(duì)其進(jìn)行分離，省略預(yù)備培養(yǎng)。顫藻的分離可用稀釋法和吸管移植法二種。本研究中采用吸管移植法。培養(yǎng)成功的顫藻，擱置短時(shí)間即會(huì)發(fā)生變色和枯死，因此，為完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，要連續(xù)不斷地培養(yǎng)這種顫藻。
　　顫藻的大量培養(yǎng) 為確定顫藻是否會(huì)引起水體產(chǎn)生異臭及提取由顫藻產(chǎn)生的大量異臭物質(zhì)進(jìn)行定量分析，必須對(duì)顫藻進(jìn)行大量培養(yǎng)。顫藻的大量培養(yǎng)在液體培養(yǎng)基中進(jìn)行。在容量為10升的廣口瓶中放人7－8升液體培養(yǎng)基，然后移入少量的經(jīng)分離的顫藻。根據(jù)資料介紹，本研究選用邱·NO·10培養(yǎng)基培養(yǎng)顫藻。
　　顫藻的計(jì)量 在顫藻培養(yǎng)過程中，通過對(duì)其個(gè)體活性和數(shù)量進(jìn)行觀察，來(lái)衡量其成長(zhǎng)與光照。溫度。pH等水質(zhì)的關(guān)系。對(duì)顫藻的計(jì)量可采用顯微鏡計(jì)數(shù)的方法，但由于顫藻個(gè)體長(zhǎng)，～個(gè)藻體往往超出顯微鏡視野，使計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確度下降，因此，在本試驗(yàn)研究中采用前文所述的葉綠素a法，用提取到的葉綠素a的量表示顫藻數(shù)量的多少，進(jìn)而比較研究高錳酸鹽復(fù)合藥劑氧化處理與其它處理工藝對(duì)顫藻的去除效果。
　　高錳酸鹽復(fù)合藥劑和高錳酸鉀預(yù)氧化與預(yù)氯化對(duì)顫藻的去除效能比較 試驗(yàn)研究了高錳酸鹽復(fù)合藥劑(為敘述方便，以下分別簡(jiǎn)稱復(fù)合藥劑)和高錳酸鉀預(yù)氧化與預(yù)氯化對(duì)顫藻的處理效能。各種藥劑均預(yù)先通過試驗(yàn)確定最佳投藥量，之后比較各種藥劑最佳投藥量。條件下對(duì)合顫藻水的處理效能。
　　本試驗(yàn)所用含顫藻水，濁度為10—15NTU；pH為7.2左右；高錳酸鹽指數(shù)為13.0mg／L＠左右；葉綠素含量為1000—1500μg/L。高錳酸鹽復(fù)合藥劑的投加量均以純高錳酸鉀含量劑。
　　實(shí)驗(yàn)過程為：分別用500ml燒杯取500毫升有臭味的含藻水，分別加入預(yù)先配制好的NaClO溶液(按有效Cl₂計(jì)算為10.0mg/L)、復(fù)合藥劑溶液(2.5mg/L)、高錳酸鉀溶液(3.5mg/L)。反應(yīng)30分鐘后，分別取樣100毫升進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。然后在余下的水樣中分別投加8.0mg/L聚合氯化鋁混凝劑進(jìn)行混凝，用多聯(lián)攪拌器快攪(160轉(zhuǎn)／分)2分鐘混習(xí)，慢攪(40轉(zhuǎn)／分)反應(yīng)10分鐘，靜置20分鐘后取上清液進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定。測(cè)得數(shù)據(jù)如表5所示。 表5 幾種藥劑對(duì)顫藻的去除效能比較 混凝前 混凝后 水樣 濁度(NTU) 葉綠素含量(μg/L) CODMn(O₂,mg/L) 濁度(NTU) 葉綠素含量(μg/L) CODMn(O₂,mg/L) 預(yù)氯化 3.14 693.42 8.04 3.81 81.90 2.90 復(fù)合藥劑 5.34 237.51 5.13 2.04 32.76 1.95 高錳酸鉀 5.81 930.93 8.44 5.48 188.37 2.03 常規(guī)濁凝 5.65 152.88 4.36 原水 8.24 1004.64 13.03

　　從表5中測(cè)得的葉綠素a數(shù)據(jù)可知：混凝前，單投氯進(jìn)行預(yù)氯化所取得的除藻率為31.0％，高錳酸鹽復(fù)合藥劑的除藻率為76.4％，高錳酸鉀的除藻率7.3％。這幾種藥劑的除藻率順序?yàn)椋焊咤i酸鹽復(fù)合藥劑76.4％＞預(yù)氯化31.0＞高錳酸鉀7.3％。
　　從混凝后的數(shù)據(jù)可知：預(yù)氯化的除藻率為91.8％，高錳酸鹽復(fù)合藥劑的除藻率為96.7％，高錳酸鉀的除藻率為81.3％，不加任何預(yù)氧化劑的單純聚合鋁混凝除藻率為84.8％?；炷螅@幾種藥劑的除藻率順序?yàn)椋焊咤i酸鹽復(fù)合藥劑96.7％＞預(yù)氯化91.8％＞聚合鋁常規(guī)混凝84.8％＞高錳酸鉀81.2％。
　　此外，從表5中的CODMn數(shù)據(jù)可以得出，混凝前，各種處理藥劑對(duì)水中CODMn的去除率順序?yàn)椋焊咤i酸鹽復(fù)合藥劑60.6%%＞預(yù)氯化38.3%％＞高錳酸鉀35.2%?；炷螅鞣N處理藥劑對(duì)水中CODMn的去除率順序?yàn)椋焊咤i酸鹽復(fù)合藥劑85.0％。高錳酸鉀84.4％＞預(yù)氯化77.7％＞聚合鋁常規(guī)混凝66.5％。
　　綜合以上試驗(yàn)結(jié)果可以得出，高錳酸鹽復(fù)合藥劑除藻效率均比單純高錳酸鉀、預(yù)氯化和聚合鋁常規(guī)混凝的除藻效率高。
　　對(duì)以上各種藥劑處理后水樣，測(cè)定了其不同波長(zhǎng)處的吸光值變化規(guī)律，圖10是混凝前各水樣的吸光值變化曲線，圖11是混凝后各水樣的吸光值變化曲線。
　　從圖10中可以看出，混凝前，各水樣在665nm處吸收峰的強(qiáng)弱代表水樣中葉綠素a含量的多少，也即含藻量，在425nmn左右的吸收峰為膠體濁質(zhì)、色度等其它物質(zhì)的吸收。比較各水樣的吸收曲線，高錳酸鉀處理水樣的吸收曲線比預(yù)氯化的吸收曲線高，高錳酸鹽復(fù)合藥劑處理后水樣的吸收曲線比原水、高錳酸鉀處理水和預(yù)氯化水樣的吸收曲線均低，這表明高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化含顫藻原水有很好的處理效果。

　　從圖11可以看出，混凝后各種藥劑處理水樣的吸收曲線與混凝前具有相似的規(guī)律。
　　比較各水樣的吸收曲線，高錳酸鉀處理水樣和聚合鋁常規(guī)混凝的吸收曲線比預(yù)氯化處理水樣的吸收曲線高，高錳酸鹽復(fù)合藥劑處理后水樣的吸收曲線比預(yù)氯化水樣的吸收曲線低，表明高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)合顫藻原水的混凝處理效果比常規(guī)混凝、高錳酸鉀預(yù)氧化、預(yù)氯化均好。

高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)純化培養(yǎng)微囊藻的去除效果研究
　　試驗(yàn)研究方法 本研究主要考察高錳酸鹽復(fù)合藥劑強(qiáng)化混凝去除藍(lán)藻的效能，以混凝沉淀后水的剩余濁度和剩余含藻量為主要考察指標(biāo)。在試驗(yàn)研究中，采用室內(nèi)培養(yǎng)微囊藻配制水進(jìn)行杯罐試驗(yàn)。
　　試驗(yàn)水樣的配制 配制水樣用的藻種向武漢水生生物研究所引種，藻種為銅綠微囊藻和水花微囊藻，并按水生所提供的培養(yǎng)液配方進(jìn)行藻類培養(yǎng)。在自來(lái)水中投加高嶺土得到有一定濁度的渾濁水，再投加經(jīng)上述培養(yǎng)的銅綠微囊藻和水花微囊藻，即配制成試驗(yàn)水樣。
　　杯罐試驗(yàn) 采用DBJ六聯(lián)定時(shí)變速攪拌器進(jìn)行杯罐試驗(yàn)。在六個(gè)相同體積的杯罐中分別加入相同體積的水樣在300rpm轉(zhuǎn)速下分別加入所需藥劑量，保持快速攪拌1min，然后，在30rpm轉(zhuǎn)速下攪拌15min，進(jìn)行混凝；靜置沉淀15min后，取各水樣的上清液100ml，
分別測(cè)定沉后水濁度和含藻量。
　　水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)方法 試驗(yàn)中，濁度采用散射光濁度儀測(cè)定：藻類的測(cè)定采用血球計(jì)數(shù)板顯微鏡計(jì)數(shù)[p7]測(cè)定:其余水質(zhì)指標(biāo)均采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法測(cè)定。
　　研究?jī)?nèi)容 主要通過室內(nèi)杯罐混凝攪拌試驗(yàn)，控制某些水質(zhì)條件和環(huán)境因素，探討高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)水中藍(lán)藻的強(qiáng)化混凝作用效果；研究高錳酸鹽復(fù)合藥劑與不同混凝劑配合使用和不同水質(zhì)條件下的除藻效能。
　　配制水樣試驗(yàn)結(jié)果與分析 試驗(yàn)條件與混凝劑的選用配制水樣的外觀淺綠略帶渾濁，濁度14～16NTU，微囊藻含量2×106--3×107個(gè)/L，水溫25－27℃，pH值7.2－7.5。
　　為了避免Al2(SO4)3在大量投加時(shí)導(dǎo)致pH值變化大而不利于混凝，因此，在水中含藻量高時(shí)，大多采用pH適用范圍較寬的聚合氯化鋁(簡(jiǎn)稱PAC )做混凝劑。本試驗(yàn)采用這兩種混凝劑進(jìn)行高藻水的強(qiáng)化混凝試驗(yàn)，對(duì)比除藻效果。
　　為了避免Al2(SO4)3。在大量投加時(shí)導(dǎo)致pH值變化大而不利于混凝，因此，在水中含藻量高時(shí)，大多采用pH適用范圍較寬的聚合氯化鋁(簡(jiǎn)稱PAC)做混凝劑。本試驗(yàn)采用這兩種混凝劑進(jìn)行高藻水的強(qiáng)化混凝試驗(yàn)，對(duì)比除藻效果。
　　高錳酸鹽復(fù)合藥劑(為作圖方便，圖中簡(jiǎn)稱PPC)和Al₂(SO₄)₃、PAC投加的時(shí)間間隔采用lmin。
　　不同藥劑組合除藻效果 杯罐試驗(yàn)結(jié)果見圖12、圖13、圖14、圖15。圖12和圖13是Al₂(SO₄)₃做混凝劑，高錳酸鹽復(fù)合藥劑不同投加量時(shí)，杯罐試驗(yàn)沉后水濁度和翻去除率隨Al2(SO4)3和高錳酸鹽復(fù)合藥劑投加量的變化曲線。在單純投加Al₂(SO₄)₃時(shí)，在單純按最佳投加量60mg/L投加Al₂(SO₄)₃時(shí)，水中藻類含量隨濁度的去除有所降低，但去除率很低，僅為20％。投加高錳酸鹽復(fù)合藥劑后，強(qiáng)化混凝效果明顯，沉后水濁度大幅度降低，藻類去除率有較大提高、Al₂(SO₄)₃投加量為60mg/L時(shí)，僅投加高錳酸鹽復(fù)合藥劑0.5mg/L，藻類去除率即達(dá)到50%；高錳酸鹽復(fù)合藥劑投加量為1mg/L時(shí)，藻類去除率達(dá)到60%；當(dāng)高錳酸鹽復(fù)合藥劑投加量再增加時(shí)，藻類去除率不再明顯增加。前期試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，單純投加Al₂(SO₄)₃時(shí)，水的pH值的變化較大，且隨Al₂(SO₄)₃投加量的增大而降低，當(dāng)Al₂(SO₄)₃投加量達(dá)70mg/L時(shí)，沉后水的pH值為6.12。投加Al₂(SO₄)₃和高錳酸鹽復(fù)合藥劑時(shí)，水的pH值變化比單純投加Al₂(SO₄)₃時(shí)小，最低在6.5。

　　圖14和圖15是用PAC做混凝劑，高錳酸鹽復(fù)合藥劑不同投加量時(shí)，杯罐試驗(yàn)沉后水濁度和藻類去除率隨PAC和高錳酸鹽復(fù)合藥劑投加量的變化曲線。PAC的投加量分別是10mg／L、20mg／L、30mg／L、40mg／L、50mg／L、60mg／L；高錳酸鹽復(fù)合藥劑的投加量分別是0mg／L、0.5mg／L、1.0mg／L、2.0mg／L、3.0mg／L。由圖15可見，在單純按最佳投加量40mg／L投加PAC時(shí)，水中藻類含量隨濁度的去除有所降低，去除率較低，僅為25％。投加高錳酸鹽復(fù)合藥劑后，強(qiáng)化混凝效果非常明顯，沉后水濁度大幅度降低，藻類去除率大大提高。PAC投加量為40mg/L時(shí)，僅投加高錳酸鹽復(fù)合藥劑1.0mg／L。藻類去除率即達(dá)到76％。在試驗(yàn)過程中，水的pH值變化不大。
　　比較兩種混凝劑Al2(SO4)3和PAC分別與高錳酸鹽復(fù)合藥劑聯(lián)合使用的效果，顯見，PAC與高錳酸鹽復(fù)合藥劑聯(lián)用的強(qiáng)化混凝除藻效果優(yōu)于Al2(SO4)3與高錳酸鹽復(fù)合藥劑。觀察混凝現(xiàn)象，前者形成的絮凝體與后者相比明顯大而密實(shí)。從圖14中還可以看出，高錳酸鹽復(fù)合藥劑投加后，強(qiáng)化混凝使?jié)岫茸兓€下移，且PAC的最佳投加量向低投加量范圍拓寬。
2.2.4 高錳酸鹽復(fù)合藥劑除嗅味試驗(yàn)研究
　　嗅味是人類評(píng)價(jià)飲用水質(zhì)量的最早參數(shù)之一，屬于感官性的水質(zhì)指標(biāo)。有嗅味的水使飲用者對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生不信任感和不安全感，導(dǎo)致用戶的抱怨。
　　飲用水中的嗅味污染物主要來(lái)源于人類自身活動(dòng)引入水體的化學(xué)物質(zhì)和水中微生物生長(zhǎng)代謝產(chǎn)物兩個(gè)方面，微量的嗅味污染物存在于水中即可使水產(chǎn)生異味，從而使人對(duì)飲用水產(chǎn)生厭惡和不信任感。
　　我國(guó)水環(huán)境污染的加劇使很多水源富營(yíng)養(yǎng)化，藻類大量繁殖，水體嗅味頻生。飲用水除嗅味己成為給水處理中重要的組成部分。
　　近年來(lái)對(duì)我國(guó)許多省市飲用水源的調(diào)查表明，飲用水源嗅味污染是比較嚴(yán)重的，北近年來(lái)對(duì)我國(guó)許多省市飲用水源的調(diào)查表明，飲用水源嗅味污染是比較嚴(yán)重的，北京(水庫(kù)水)、黑龍江(江河水)、吉林(江河水)、遼寧(河水、地下水)、河南(黃河水)、河北(黃河水)、山東(黃河水)、安徽(巢湖水)、湖北(湖泊、江河水)、江蘇(太湖水)、廣東(水庫(kù)水、江河水)、云南(滇池)等飲用水源中都存在不同程度的嗅味污染，因此，研究高錳酸鹽復(fù)合藥劑的除嗅味效能非常具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室選擇了有代表性的由酚類、藻類、放線菌等引起的嗅味原水為研究對(duì)象，考察高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)不同嗅味原水去除嗅味的效能。
　　對(duì)酚類引起的嗅味的去除 試驗(yàn)結(jié)果表明，苯酚直接加氯進(jìn)行預(yù)氯化處理后會(huì)迅速產(chǎn)生強(qiáng)強(qiáng)烈的嗅味，處理后嗅味上升1-2級(jí)，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，嗅味強(qiáng)度稍有降低。苯酚投氯后能產(chǎn)生較強(qiáng)的嗅味，而相對(duì)增加氯投量和延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間對(duì)嗅味影響不大，不能有去除和控制低嗅味。而高錳酸鹽復(fù)合藥劑投加后，水的嗅味沒有升高，而且可以氧化去除部分苯酚，高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化處理能很好地降低嗅味前質(zhì)，從而控制氯化嗅味的產(chǎn)生。試驗(yàn)結(jié)果表明，高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)酚類引起的嗅味有很好的去除與控制作用。
　　對(duì)于藻類引起嗅味的強(qiáng)化去除 圖16表示不同PAC投量下高錳酸鹽復(fù)合藥劑和高錳酸鉀對(duì)嗅味的強(qiáng)化去除效果?？梢钥闯?，原水嗅味Ⅳ級(jí)，用10mg/L和20mg/LPAC混凝處理對(duì)嗅味都沒有影響，沉后水嗅味與原水相比基本沒有變化，仍為Ⅳ級(jí)；用30mg/LPAC混凝處理可將嗅味由Ⅳ級(jí)降為Ⅲ級(jí)；投加0.5mg／L高錳酸鉀預(yù)處理后，再用10mg／LPAC混凝時(shí)，沉后水嗅味就可降至Ⅲ級(jí)，當(dāng)將PAC投量增至20-30mg／L，沉后水嗅味可降至Ⅰ級(jí)；若改用投加0.5mg/L高錳酸鹽復(fù)合藥劑進(jìn)行預(yù)處理，則用10mg/LPAC混凝處理時(shí)，沉后水嗅味就可降為Ⅱ級(jí)，當(dāng)將PAC投量增至20-30mg/L時(shí)，相應(yīng)嗅味可降為1級(jí)至0級(jí)，即基本上可將唆味完全去除。試驗(yàn)結(jié)果表明，高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化能夠有效控制由藻類引起的唉味。含藻水的嗅味主要是由于藻類及其代謝的有機(jī)物引起的。因而在一定條件下(如水中所含藻種相同時(shí))，一般水中所含藻類數(shù)量越多，水的嗅味越高。前文的研究結(jié)果表明，高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理使混凝處理沉后水的藻含量顯著降低，且去除效果優(yōu)于單純高錳酸鉀，與本節(jié)所得的對(duì)嗅味去除的結(jié)論是一致的。

　　高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)放線菌引起嗅味的去除效能 早在1929年，就提出了放線菌會(huì)引起水體異臭，繼后，許多研究人員將水的異奧和水中生物聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行了綜合研究^[57]。近年來(lái)，不但確認(rèn)了放線菌是使水體發(fā)生異臭的主要生物之一，還成功地將由放線菌產(chǎn)生的臭氣作了濃縮和分析。
　　圖17為投加高錳酸鹽復(fù)合藥劑、高錳酸鉀預(yù)氧化與Cl2預(yù)處理對(duì)放線菌配制嗅味污染水的強(qiáng)化除臭效果對(duì)比。除原水外，其余為混凝沉后水水樣。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，單純混凝對(duì)嗅味沒有去除，沉后水的嗅味與原水相同，仍為Ⅲ級(jí)：而采用2mg／L高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理后出水嗅味完全消失；2mg/L高錳酸鉀預(yù)處理可使水的嗅味由原來(lái)的m級(jí)降為Ⅰ級(jí)；而用3mg/L及6mg/LCl2預(yù)處理后，嗅味都由原來(lái)的＊級(jí)升為Ⅳ級(jí)。由此可見，高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)處理對(duì)嗅味有很好的去除效果，在一定程度上能徹底去除水體嗅味，高錳酸鉀對(duì)嗅味也有較好的去除效果，而Cl2不但不能去除嗅味，反而使水的嗅味強(qiáng)度升高。

　　放線菌的代謝致臭物主要是Geosmin和2－MIB，而其中Geosmin是細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物，因而在氧化劑與放線菌的作用過程中，放線菌菌體由于氧化劑的作用遭到破壞，能釋放出溶解性有機(jī)化合物，使得水的有機(jī)污染程度增大，嗅味強(qiáng)度升高。上述結(jié)果中氯的作用效果可能正是緣于此種原因，氯的作用使得放線菌的胞內(nèi)有機(jī)物釋放量增加，水的嗅味加強(qiáng)。高錳酸鹽復(fù)合藥劑的作用雖也會(huì)使菌體細(xì)胞遭到破壞，釋放于水中的有機(jī)物增多[28]，但同時(shí)由于高錳酸鹽復(fù)合藥劑各組分間的協(xié)同氧化作用使得嗅味物質(zhì)分解，并與復(fù)合藥劑中絡(luò)合陽(yáng)離子絡(luò)合得到去除，同時(shí)作用過程中會(huì)生成溶解度極低的新生態(tài)水合二氧化錳，新生態(tài)水合二氧化錳對(duì)有機(jī)物能起到一定的吸附作用，因而會(huì)使水中的嗅味物質(zhì)降低，表現(xiàn)為嗅味強(qiáng)度顯著降低。
　　以上結(jié)果表明，高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)放線菌嗅味污染水有很好的處理效果，能明顯去除和控制處理后水的嗅味，而氯化作用不但不能去除水中嗅味，而且在一定范圍內(nèi)反而使水中的有機(jī)污染程度和嗅味都有升高，對(duì)比結(jié)果表明了高錳酸鹽復(fù)合藥劑比高錳酸鉀、預(yù)氯化等具有更好氧化除嗅味功能。

3　結(jié)論

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，環(huán)境污染問題日益突出。目前飲用水源受污染率已高達(dá)90％以上，直接威脅著城市居民的身體健康。我國(guó)自來(lái)水廠使用的傳統(tǒng)給水處理工藝，不能有效地去除水中種類繁多的微量有機(jī)污染物，而生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)則不斷提高，因此，給水深度處理是給水處理領(lǐng)域面臨的重要課題。
　　國(guó)外近些年來(lái)采用的飲用水深度處理技術(shù)主要是臭氧氧化、活性炭吸附、臭氧活性炭聯(lián)用等。我國(guó)也圍繞著這些除污染技術(shù)開展了多年的研究工作，但這些除污染技術(shù)都很昂貴，運(yùn)行管理費(fèi)用很高，難于在我國(guó)推廣應(yīng)用。我國(guó)在2000年計(jì)劃實(shí)施的供水行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中己將生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)從現(xiàn)在的35項(xiàng)增加到88項(xiàng)(一類水司)。對(duì)于受污染水的凈化處理是給水處理領(lǐng)域急迫需要解決的問題，特別是開發(fā)具有高效、經(jīng)濟(jì)等特征、適合我國(guó)經(jīng)濟(jì)國(guó)情、易于在我國(guó)推廣應(yīng)用的飲用水除污染技術(shù)。
　　本課題發(fā)明了一種能夠高效經(jīng)濟(jì)地去除水中有機(jī)污染物的技術(shù)。該技術(shù)是將高錳酸鉀與某些藥劑有機(jī)地復(fù)合，在水處理過程中形成具有很強(qiáng)氧化能力的中間態(tài)成分和具有很強(qiáng)吸附能力的新生態(tài)水合二氧化錳，將氧化和吸附有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，強(qiáng)化去除水中的有機(jī)污染物、強(qiáng)化除藻、除嗅味、除色等。
　　結(jié)合我國(guó)污染較重的若干典型受污染飲用水源，開展了系統(tǒng)的研究工作，對(duì)高錳酸鹽復(fù)合藥劑的除污染效能進(jìn)行了深入的研究。在不同地區(qū)、以不同典型受污染飲用水源水廠應(yīng)用結(jié)果表明，高錳酸鹽復(fù)合藥劑對(duì)水中有機(jī)污染物具有高效的去除效果，對(duì)水中藻類、嗅味、色度等有顯著的去除作用。該技術(shù)的助凝作用可以降低混凝劑藥耗，降低制水成本。
　　該技術(shù)的顯著特點(diǎn)是投資小、除污染效率高、易維護(hù)管理，在我國(guó)推廣、應(yīng)用對(duì)于經(jīng)濟(jì)高效地改善城市飲用水水質(zhì)具有重要意義。

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