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1、高锰酸钾与粉末活性炭联用去除饮用水中嗅味李伟 光 ，部玉楠，黄晓东，孙士权， 张金松2(1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090; 2. 深圳市水务有限公司，广东深圳518030; 3.长沙理工大学河海工程学院，湖南长沙410076)摘 要 : 针对太湖B支流水体发臭现象严重、采用常规工艺处理很难去除嗅味物质的情况，通过试验考察了单独投加高锰酸钾、单独投加粉末活性炭以及高锰酸钾与粉末活性炭联用三种方法对嗅味的去除效果。静态及生产性试验结果表明:高锰酸钾与粉末活性炭联用工艺的除嗅效果最好，当高锰酸钾投加量为0.5 mg/L、粉末活性炭投加量为40 mg/L时，沉后水的嗅阂值仅
2、为5，去除率达到了98.8%，并且可节省粉末活性炭投量约20%。此外，高锰酸钾与粉末活性炭联用对藻类也有较好的去除效果。关键 词 : 嗅味; 高锰酸钾; 粉末活性炭; 高锰酸钾、粉末活性炭联用饮用水常规处理工艺对嗅味的去除能力较差，增加预处理和深度处理工艺虽能有效去除嗅味，但是投资成本和占地面积的增加，使其很难在中、小水厂中应用。有研究表明，高锰酸钾(PP)预氧化可以有效去除水中的微量有机污染物，同时对嗅味也有一定的去除效果;粉末活性炭(PAC)具有发达的微孔结构和巨大的比表面积，可有效吸附水中溶解度小、亲水性差、极性弱的有机物，因而能获得较好的除嗅效果。浙江某水厂的原水取自太湖B支流，经常规
3、工艺处理后出水嗅阂值高达200，严重影响了当地居民的生活用水质量。为此，开展了高锰酸钾与粉末活性炭联用去除水中嗅味的研究。1 试验方法1.1 原水水质原水取自太湖B支流，试验期间的水质见表1.1.2 静态试验流程静态试验在六联搅拌器上进行，取一系列1L原水放人玻璃烧杯中，分别采用不同条件进行混凝试验，测定混凝沉淀出水的嗅阈值和藻类含量。工艺流程见图1.1.3 分析项目及方法嗅阈值采用美国水质检测方法中的嗅阈值法进行测定。考虑到嗅阈值受加热温度的影响较大，试验中维持测定温度为(601)，水样稀释后加热30 min即开始闻嗅(共5个人)，取其几何平均值作为最终的嗅阈值。测定藻类时取水样1000m
4、L于锥形沉降筒中，加入10一15 mL鲁哥氏碘液，加封于暗处静置48 h,吸取上清液，余下50 mL，摇匀后移人容量瓶定容，取0.1 m L液体于浮游藻类计数框，在12.5 x 4 0倍的显微镜下计数，计数值不少于300个。2试验结果与分析2.1 投加点的确定高锰酸钾投加点的确定既要考虑反应效果，又要考虑与粉末活性炭的协同作用，根据实际情况确定将高锰酸钾投加在原水泵站。这是因为:原水从泵站输送到水厂大约需要1.5 h，如将高锰酸钾投加在原水泵站，则药剂与原水在输水管道中有足够的时间进行反应，可提高药剂的使用效率;由于粉末活性炭呈还原性，若在混合池前端投加高锰酸钾势必会降低两种药剂的功效。根据静
5、态试验确定粉末活性炭的投加时间，即分别考察在混凝反应开始后0,3,6,9,12 min投加PAC的处理效果。试验中碱铝投量为2 mg/L，粉末活性炭投加量为30 mg/L.试验表明 ，当粉末活性炭和碱铝同时投加时，出水嗅阑值为15，而混凝6 min后投加PAC时嗅阂值最低(可达8);当混凝12 min后投加PAC时，嗅阂值高达80，基本没有起到除嗅作用。经分析主要原因是:在混凝初期，水中小分子颗粒尚未形成矾花就已被粉末活性炭所吸附，当吸附达到饱和后水中剩余的嗅味物质不能被去除，此时粉末活性炭达到最大吸附量，而碱铝的效能没有得到发挥。在反应6min后投加时，水中的部分嗅味物质已经被矾花所包裹，所
6、以当投加粉末活性炭时，粉末活性炭就会对水中剩余嗅味物质进行吸附，这时碱铝和粉末活性炭都能发挥其最大的效能。另一方面，在快速搅拌结束后投加粉末活性炭，可以减少粉末活性炭被絮体的包裹，使投人的粉末活性炭大都附着于絮体表面，受混凝竞争和絮体包裹的影响小，可以更好地发挥吸附作用。当投加时间继续延长时，由于水力搅拌时间短，粉末活性炭还没有和水中嗅味物质充分接触就进人沉淀阶段，所以此时粉末活性炭的效能发挥最小。2.2 投加量对除嗅效果的影响单独投加高锰酸钾为0.5m g/L时，出水嗅阈值可降到50以下，去除率达到90%，之后继续增加投药量则嗅阈值反而升高。这是由于超量的高锰酸钾将无嗅物质氧化为致嗅物，或将
7、大分子的致嗅物氧化成多个小分子的致嗅物质，从而使嗅阈值升高。当粉末活性炭投加量20m个/L时，出水嗅阈值较高，这是由于水中各类有机物占据了粉末活性炭的吸附空间，使得致嗅物质不能完全被吸附。另外，粉末活性炭的负电性会对混凝产生不良的影响，尤其是当粉末活性炭投加量较低时，会使水中浊度上升，混凝效果变差，从而导致出水嗅阈值升高。当粉末活性炭投加量由20 mg/L提高到50mg/L时，增加的粉末活性炭吸附空间相应地吸附了剩余的致嗅物质，从而使出水嗅阈值 逐步降低。之后继续增加粉末活性炭投加量，由于吸附量已达饱和，故对出水嗅阈值的降低效果不明显。高锰酸钾与粉末炭联用时，在高锰酸钾投量为0.5 m g/L
8、的条件下，改变粉末活性炭的投加量进行试验，出水嗅阈值如图2所示。由图 2可知，当粉末活性炭投加量为20m g/L时，出水嗅阈值为25;增加粉末活性炭投加量到40mg/L时，出水嗅阑值降至5且无异味，远优于单独高锰酸钾预氧化和粉末活性炭吸附的除嗅效果。在保证出水嗅阂值10的前提下，与单独投加活性炭相比，联用可使粉末活性炭用量减少约20% .2.3 不同工艺的除嗅效果对比常规工艺 、高锰酸钾预氧化工艺、粉末活性炭吸附工艺及高锰酸钾与粉末活性炭联用工艺对嗅味的去除效果如表2所示。常规工艺的除嗅效果不明显，在原水嗅阈值为400时，其出水嗅阈值为200，去除率仅为50%，并带有明显的土腥味和鱼腥味。这是
9、因为常规工艺只能去除水中的悬浮物和大分子胶体颗粒，对微量有机物的去除能力较差。增加高锰酸钾预氧化后处理出水带有青草味和鱼腥味，而投加粉末活性炭后则主要为芳香味和腐败味，这表明高锰酸钾和粉末活性炭去除的目标污染物是不同的。联用工艺对嗅味的去除率达到了98.8%，并且处理出水接近无味，这说明高锰酸钾的氧化作用和活性炭的吸附作用具有互补的效果，可以发挥协同作用去除水中的致嗅物质。2.4 不同工艺的除藻效果对比水中的藻类及其代谢产物可以产生多种嗅味，藻类通过被动释放和自体分解两种方式向水中释放致嗅物质。王学云等人的研究表明，绿藻产生的常见气味是青草味，硅藻产生的常见气味是芳香味，而腐败味主要是由蓝藻和
10、绿藻以及腐烂的藻群所引起，可见藻类是导致水体产生嗅味的主要原因。通过小试 ，比较了常规工艺(投加2mg/L碱铝)、常规工艺+高锰酸钾预氧化(0.5 mg/L)、常规工艺+粉末活性炭(50 mg/L)、常规工艺十高锰酸钾(0.5 m g/L)+粉末活性炭(40m g/L)四种工艺的除藻效果，结果见图3.原水中的藻种较丰富，藻类含量为3.556x 10 6个/L，其中绿藻占54.1%，硅藻占41. 1%，蓝藻占2.25%。绿藻以衣藻、球藻为主，硅藻以直链藻为主，蓝藻以颤藻和平裂藻为主，且藻体积大小不一。由图3可见，常规工艺对藻类的去除效果较差，增加高锰酸钾预氧化后，出水中的藻类含量有了明显的降低(
11、去除率可达93%)，且以衣藻为主，并含有少量球藻，而蓝藻没有出现，说明高锰酸钾预氧化对硅藻和蓝藻有明显的去除效果。与高锰酸钾预氧化工艺相比，投加粉末活性炭可进一步提高对藻类的去除率，且出水中的藻种有所不同:以直链藻和体积较大的衣藻为主，并含有少量的平裂藻，说明粉末活性炭对体积较小、细胞密度较高的藻类有明显的去除效果。将高锰酸钾与粉末活性炭联用，可显著提高对藻类的去除效果，处理出水中的藻类数量可降至1.07x105个/L，且以衣藻为主。3 生产性试验生产性试验在浙江某水厂进行，该水厂采用混凝一沉淀一过滤一消毒的常规处理工艺，设计处理水量为6x 104M 3/d (试验期间，实际处理水量为4x 1
12、0 4M 3/d )。高锰酸钾投加点选在原水泵站，投加量为0.5 mg/L;混凝剂为碱式氯化铝，投加量为2mg/L;粉末活性炭投在反应池前端约1/3处，投加量为40 mg/L。高锰酸钾与粉末活性炭均采用计量泵投加。试验结果见表3。由表3可知，高锰酸钾与粉末活性炭联用技术对嗅味的去除效果最好，出厂水嗅阑值仅为12，而且藻类数量也低于常规工艺和单独高锰酸钾预氧化工艺的。此外，联用工艺对色度、浊度、COD,、铁、锰等常规指标均有强化去除作用。4 结论 常规工艺对藻类有一定的去除能力，但对嗅味的去除效果较差。 当高锰酸钾投量为0.5mg/L时，出水嗅阈值可降至50以下，去除率为90%;对藻类的去除率可达93%，且对硅藻和蓝藻有较好的去除效果。 当粉末活性炭的投量为50m g/L时，对嗅味的去除率为97%，之后增加粉末活性炭投量并不能明显提高除嗅效果。粉末活性炭对体积小、细胞密度大的球藻和衣藻有较好的去除效果。 高锰酸钾与粉末活性炭联用具有较佳的除嗅效果，可使出水嗅阈值降至5，对其去除率达到了98.8%，既节省了粉末活性炭的用量，对藻类也有较高的去除率。
