高錳酸鉀在自來水處理中的應用

葉秀芳（東莞市大嶺山水務有限公司，廣東 東莞 523820）

高錳酸鉀在自來水處理中的應用

葉秀芳（東莞市大嶺山水務有限公司，廣東 東莞 523820）

筆者依照高錳酸鉀在自來水處理中的演變歷程，討論了高錳酸鉀的氧化特征，并對其穩(wěn)定性實施了解析，并且對高錳酸鉀在自來水處置中的運用于有關難點實施了闡述，讓高錳酸鉀處置自來水的效率得以提升。

高錳酸鉀；自來水；處理；運用；探討

人類社會的演變與進化，給生態(tài)系統(tǒng)、自然生態(tài)資源帶去了不小的傷害。特別是自來水污染物的污染問題極為棘手。對水資源形成污染的大部分是有機物質(zhì)，并且對自來水的傷害極大。然而，我國目前的自來水處置工藝的處置功效差強人意，因此，需要使用高端科技來清楚自來水中的有害有機物質(zhì)。例如使用高錳酸鉀。高錳酸鉀有著極強的氧化特征，其不但能夠清理污染物質(zhì)，并且對自來水在氧化消毒后所形成的毒害物質(zhì)有著極強的過濾功能，而且助凝功效明顯，是一類成本低廉、管控便利、功效顯著的處置模式[1]。

1 錳在水處理中的運用

水處理的模式包括物理模式、化學模式、物理化學混用模式、生物模式等。水內(nèi)每一類污染元素都包含好幾類處置模式。挑選清除水污染物的模式，不但應兼顧成本，還要符合建設生態(tài)友好型社會的要求。

20世紀初期，高錳酸鉀首先在英國被當成水處理劑，并用以去除水中的雜質(zhì)，之后先后在美國、西班牙等國普及。高錳酸鉀在國際領域通常用來去除鐵元素、去除錳元素、清除臭味等凈水工藝，而且運用效果較為理想。例如，美國水協(xié)會在千禧年對美國地表自來水廠的調(diào)研中，在服務對象超越1萬人的自來水廠中，運用高錳酸鉀的工廠的比例達到36.8%，在美國總?cè)藬?shù)中的比率是21%，其比率僅僅比氧要少[2]。

通過專家的調(diào)研，至今仍然沒有找到高錳酸鉀氧化會對人的機體有著明顯的害處的氧化副產(chǎn)物，因此高錳酸鉀相較于氯與二氧化氯、臭氧等更為可靠的氧化劑。自來水中加入少許高錳酸鉀，就能起到去污效果，沒有必要變更水處理工藝或建設大規(guī)模處理建筑物，成本得到控制，操作模式也被簡化。

2 高錳酸鉀在自來水處理中的應用

2.1 飲用水處置階段的運用

2.1.1 預氧化

預氯化在消除氣味、預防病菌滋生等層面的效果較為顯著。然而污染源中有機物質(zhì)的比例失衡時，氯與水源中有機物質(zhì)反應，大多數(shù)氯元素在氧化還原類物質(zhì)上，除了會導致消毒功能弱化，無法作為工藝多層保護元素存在；此外，會形成過多的三鹵甲烷等致癌元素，在后期工程中很難清除，讓水源的化學可靠性下降。所以為了減少消毒副產(chǎn)物的濃度，許多水廠已經(jīng)不再采用預氯化，有的采用高錳酸鉀預氧化。

高錳酸鉀預氧化強化預氯化不但能夠清除毒元素，并且能夠減少THMs的數(shù)量。而且，高錳酸鉀被消解融化于水源中后，其重要生成物是二氧化錳（MnO2）沉淀，二氧化錳含有化學結(jié)合水，呈聚合物的結(jié)構(gòu)。含水的二氧化錳顆粒外層有OH—基，可以吸附帶電荷的顆粒以及中性分子，當二氧化錳膠體發(fā)生絮凝時，可以和任何吸附的物質(zhì)包括微生物共同沉淀。

2.1.2 消除微量重金屬鐵和錳

地下水、湖泊和蓄水庫的深層水中，由于缺少溶解氧，以致原來不溶解在水中的鐵、錳被還原成為溶解性的+2價鐵和錳，以致水中的鐵、錳含量增高。飲用水中含有鐵、錳雖對健康沒有影響，但含量較高時，水的色度將會增高，尤其是管網(wǎng)末梢水，并帶有鐵腥味，影響外觀和口感。鐵銹會使衛(wèi)生潔具如水盆、便器、浴缸等出現(xiàn)黃色或棕黃色銹斑，而二氧化錳沉淀的顏色為棕色或棕黑色，因此當鐵、錳濃度高時，可使自來水變成紅水或黑水，鐵和錳的沉淀物會在配水管網(wǎng)中沉積，促使鐵細菌生長，增加了水流阻力，當管內(nèi)流速大時，沉積物會被沖刷下來引起水表堵塞。同時，鐵、錳含量高的水作為造紙、紡織、印刷、和食品工業(yè)用水時，會影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

水源中重金屬對民眾的生命健康有著潛藏的威脅。怎樣高效清除飲用水水源內(nèi)的重金屬污染物是自來水處理中的難點。大部分專家試著運用高錳酸鉀，獲得了較為理想的功效。

（1）高錳酸鉀預氧化

高錳酸鉀（KMnO3）是一種強氧化劑，主發(fā)用來控制臭味、去除色度、防止水處理的構(gòu)筑物孳生微生物，并可降低鐵、錳含量，氧化有機物，還可以將生成消毒副產(chǎn)物的母體加以氧化，以控制三鹵甲烷生成量。高錳酸鉀除鐵錳的化學條件并不嚴格，在水的PH值高于7時，高錳酸鉀幾乎瞬時就可將鐵錳氧化，而PH值在5和6時，氧化時間分別約為15min和5 min，高錳酸鉀能夠選擇性地與水中有機污染物作用，破壞有機物的不飽和官能團，效果良好。

（2）高錳酸鉀投加量的一些注意事項

A、制水員必須經(jīng)常自檢原水PH、鐵、錳含量，以此作為加藥量的依據(jù)。

B、在除鐵錳過程中，必須先將PH控制在7.1-7.5范圍內(nèi)，利于氧化效果。

C、投加高錳酸鉀時，必須嚴密監(jiān)控各水池的水質(zhì)情況，勤觀察水質(zhì)顏色，調(diào)節(jié)藥量，尤其是鐵、錳含量高時，最容易出現(xiàn)紅水、黃水現(xiàn)象。

D、每次調(diào)節(jié)投加量后，必須跟進調(diào)試情、況水質(zhì)的變化情況，調(diào)節(jié)后的相應時間抽檢各池水質(zhì)，參考檢測再行調(diào)整。

E、經(jīng)常取濾后水滴加漂水（一般以加藥半小時后余氯在0.5mg/L左右為宜），觀察顏色變化，若產(chǎn)生黃色則除錳不徹底；若加后半小時無變色，則藥量很大可能性為適宜，可穩(wěn)定后再行觀察出廠水色度。

3 高錳酸鉀復合試劑在水處置中的運用

近年來又研制出高錳酸鹽復合藥劑，對地表水有顯著的氧化助凝、除藻、除嗅味、去除微量有機污染物等效果，還可降低三鹵甲烷的母體。同時，高錳酸鉀復合試劑預氧化與生物活性炭聯(lián)合工藝，對有機污染物具有協(xié)同去除作用，高錳酸鉀復合藥劑的氧化作用改變了有機污染物的性質(zhì)，改善了后續(xù)生物活性炭池的有機物去除率，延長后續(xù)活性炭濾池的使用周期。同時，可提高氨氮和亞硝酸鹽的去除率，不過這時需要增加水中溶解氧，以保持生物活性炭將氨氧化時所需要的溶解氧。

（1）比如，被有機元素污染的水源中，膠體表層電荷密度較高，很難脫穩(wěn)，所以大部分狀況下即便摻加一些高分子助凝劑，依然很難獲得理想的混凝功效。近些年來通過研究，PPC預氧化工藝有著加強脫穩(wěn)力度、增加絮體體積與加速沉淀等功能，并且，能夠消除水內(nèi)微量有機污染元素，減少水的致突活性。PPC對有機元素的清除，除開高錳酸鉀的氧化功能與新生態(tài)水合MnO2的附著與催化氧化功能外，高錳酸鉀與其他類型的試劑的反應也要重視。PPC有著超強的凈化除污功能，這表明復合試劑中高錳酸鉀與其他成分有著協(xié)同強化功能[6]。

（2）清除藻類物質(zhì)與味道

目前使用得較為頻繁的除藻模式也是預氯化模式。雖然預氯化能夠加強除藻的力度，然而在氯化工藝中，氯元素與水內(nèi)濃度較大的有機物發(fā)生反應，會形成THMs等毒害元素。該模式的運用被大部分國家所禁止。一部分發(fā)達國家使用臭氧除藻，盡管效果不錯，然而投入成本居高不下，使用成本高，在發(fā)展中過節(jié)極難普及。大批的實驗表明，高錳酸鉀與其復合試劑混用，能夠凈化自來水[7]。

3 結(jié)語

近年來，把高錳酸鉀應用于消除水源中有機污染物、除藻與除臭等工藝中，獲得了良好的效果。這表明高錳酸鉀在自來水處置中有著較強的運用價值。運用PPC的優(yōu)點是能夠使用水凈化設備，讓民眾的健康有所保障。

[1]王永磊,李軍,李梅等.高錳酸鉀預氧化/溶氣氣浮/炭砂濾池組合工藝處理引黃水庫水的試驗研究[J].北京工業(yè)大學學報, 2014,40(10):1554-1560,1592.

[2]趙海華,袁建偉.臭氧、高錳酸鉀及復合預氧化處理微污染水效果對比研究[J].中國農(nóng)村水利水電,2014,(7):89-91,96.

[3]楊智臨,張魯寧,陳海等.高錳酸鉀與粉末活性炭去除水中3,4-二氯三氟甲苯的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2014,(34):12107-12110.