高錳酸鉀與粉末炭聯用去除水中土臭素

1、高猛酸鉀與粉末炭聯用去除水中土臭素龐雅麗，陳煒，李星，楊艷玲(北京工業(yè)大學建筑工程學院，市政工程系，北京100124)摘要：采用高鐳酸鉀與粉末活性炭聯用對水中的土臭素進行去除，實驗考察了單獨投加高 猛酸鉀、單獨投加粉末活性炭、高猛酸鉀與粉末活性炭聯用幾種工藝對水中GSM去除效果，并 對處理工藝進行了現場驗證。實驗結果表明，在實驗室水質條件下，三種工藝中單獨投加高猛 酸鉀的效果最差，去除率最高只有27%,粉末炭效果較好，去除率可達到94.8%,高鏈酸鉀與 粉末活性炭聯用的去除效果最佳，去除率可達到96%以上，兩者聯用可以消除出水中Mn含fit超 標的現象' 現場驗證去除效果同樣很好，去除

2、率可達到90%以上，可有效去除GSM.關鍵詞：土臭素，高猛酸鉀，粉末活性炭，飲用水0 前言近年來隨著我國經濟發(fā)展，生活污水和工業(yè)廢水無節(jié)制排放，大量湖泊、水庫等飲用水水 源受到極大污染，使水體的自凈能力降低，水體富彗養(yǎng)化、水華現象頻繁發(fā)生，藻類生長分泌 產生大量的次生代謝產物，水體嗅味問題日益突出。如2007年5月發(fā)生的無錫自來水事件，自 來水帶有嚴重臭味叫嚴重影響了當地十幾萬居民的正常生活。飲用水中存在嗅味，不僅影響 人們的感官，同時會對飲水居民的健康構成一定的威脅，如1998年9月22日，某地居民飲用了 有異味的水后，先后發(fā)生腹痛、腹瀉等消化道癥狀病例38例.2006年我國新施行的(生活飲

3、 用水衛(wèi)生標準(GB5749-2006)規(guī)定了嗅味物質土臭索(geosmin)的限定值為10ng/L有 研究表明卩叫高鉉酸鉀(PP)預氧化可以有效去除水中的微量有機污染物,同時對嗅味也有一定 的去除效果，粉末活性炭(PAC)具有發(fā)達的微孔結構和巨大的比表面積，可有效吸附水中溶解度 小、親水性差、極性弱的有機物，因而能獲得較好的除嗅效果。本研究對高猛酸鉀和粉末炭對 水中土臭素的去除進行了研究.1 實驗方法1.1原水水質本實驗工藝確定方面主要采用實驗室人工配水，由自來水加上一定就的生活污水、高嶺土 水和一定濃度的土臭素(GSM)混合而成，其中GSM藥品購于美國Sigma公司。實驗室原水主 要水質參

4、數見表I,現場水采用水源水投加GSM混合而成，主要水質參數見表2。表1原水水質參數指標濁度pH值叫溫度GSM濃度(NTU)(cm*1)()(ng/L)范圍值5.00-10.006.5-8.50.0216-0.038212-2076.092-91.198表2原水水質參數指標濁度UVpH 值(:(cm 1)溫度GSM濃度(NTU)代)(ng/L)范圍值18.00-20.000.051-0.0670.096-0.1412546.8-65.3范圍值1.2實驗流程本實驗工藝確定主要在六聯攪拌機上進行，分別昴取一系列IL的原水倒人玻璃大燒杯中， 根據不同實驗條件進行混凝實驗，測定混凝沉淀出水的GSM值。工

5、藝現場驗證主要采用動態(tài)試 驗臺，模擬水廠工藝，測定混凝沉淀的岀水GSM值。1.3分析方法實驗室GSM濃度采用頂空固相微萃取-氣質聯機進行測定，水樣加入萃取瓶中，加入一定 量的NaCl、氯代辛烷及磁力攪拌子，擰緊瓶蓋后將萃取柱插入進行吸附，吸附一定時間后，將 萃取頭插入氣相色譜HP-GC6890N進樣口處解析，由氣相色譜和質譜儀HP-MS 5973在一定 的測定條件下進行測定?，F場驗證采用頂空固相微萃取-氣相色譜法進行測定.2 實驗結果與討論本實驗選用混凝劑為聚合氯化鋁投加鈕為I2mg/L,現場驗證投加量為15mg/L!粉末活性 炭采用太原新華生產的，經過200目篩子過濾后于105C在烘箱烘干2

6、4h后使用，所有藥劑均為 現用現配，以溶液方式投加。2.1高猛酸鉀+常規(guī)工藝對GSM去除效果實驗中考察不同pH值、高鐳酸鉀不同投加量及不同投加點對嗅味物質的去除效果，分別 選取pH值為強酸性、弱酸性、中性、弱堿性、強堿性條件下，高鉉酸鉀預氧化時間為2min和 Omin,投加量為0.5mg/L, l.Omg/L. 1.5 mg/L,討論不同條件對原水中GSM的去除效果。圖1高猛酸鉀預氧化2min去除效果CZZ3岀水車5)廚泌戰(zhàn)桌EZZ岀水Tr-GM七杯圖2高鉉酸鉀與混凝劑同時投加去除效果高猛酸鉀預氧化2min的處理效果見圖1,高鏈酸鉀與混凝劑同時投加的處理效果見圖2.從 圖1和圖2可看出，高毎酸

7、鉀預氧化對GSM的去除率均為先升高后降低，這主要是由于隨著高議 酸鉀投量增大，高錠酸鉀將水中一些非嗅味物質氧化成了嗅味物質，且隨著高銹酸鉀投加量的 增大，存在著出水色度增高及Mn超標的現象。當高銹酸鉀投加屋均為lmg/L時，從圖1和圖2比較可以看出，高猛酸鉀與混凝劑同時投加 對GSM的去除效果較好，其去除率達到27%不同pH條件下的處理效果見圖3,從圖3中可看出，在弱酸性偏中性條件下，GSM的出水 濃度最小，去除率最大，達到20%以上.高猛酸鉀作為強氧化劑，在弱酸性條件下更易于將水 中帶輕基的有機物氧化，達到去除效果。cl?eso279圖3不同pH條件下高猛酸鉀去除效果2.2粉末活性炭+常規(guī)工

8、藝對GSM去除效果實驗考察了粉末炭不同吸附時間及不同投加量對GSM的去除效果，分別選取粉末炭吸附時 間為30min, 60min,投加量為10mg/L、20mg/L、40mg/L考察粉末炭對水中GSM的去除效 果。粉末炭吸附30min的去除效果見圖4,吸附60min的去除效果見圖5.從圖4和圖5看出，活 性炭對GSM的去除效果明顯高于高鎖酸鉀，其去除率均髙于70%,隨著活性炭投加量的增大， 出水GSM值逐漸變小，去除率逐漸提高。血勿頁水 EZ3HI* Tr-Z?胸率O ?1UC9080706050逐血脈水nrm 出* 3#卓（*）102040格性賓投mat (man.)100:E®&

9、#176;»n)56080706050403020100G、*c«J«HSC50圖4粉末炭吸附30min去除效果圖5粉末炭吸附60min去除效果比較圖4和長5,可以看出，當粉末灰吸附時間為60min,投加量為40mg/L時，去除效果 最好，可達到94.8%.同時可以看出，當粉末炭投量從10mg/L增加到2Cmg/L,對GSM的去除 效果有很大的提高，這是因為粉末炭投貴較小的時候，水中各類有機物等占據了粉末炭的吸附 空間，使得GSM不能被完全吸附（。而隨著粉末炭投加凰的不斷加大，粉末炭除吸附水中有機物外，同時還可以對水中的GSM進行吸附去除，從而大大提高了對GSM的

10、去除率9但當粉末 炭繼續(xù)增大，由于其對水中有機物和GSM己基本吸附完全，對GSM的去除效果變化趨緩。2.3高猛酸鉀+粉末活性炭+常規(guī)工藝對GSM去除效果本部分實驗采用正交試驗進行考察，分別考察高鐳酸鉀投加SL高銹酸鉀投加點、粉末炭 投加點和粉末炭投加量4個因素，每個因素考察三個水平，正交試驗因素水平表及實驗方案表 見表3和表4。本實驗共進行9組實驗，每組實驗重復3次.結果取平均值進行分析。表3因索水平表水平高錢酸鉀投加量 (mg/L)高鉉酸鉀疫加點 (min)粉末炭投加點 (min)粉末炭投加魚 (mg/L)11.041201021.52602032.003040表4正交試驗方案表試驗號高猛酸

11、鉀投加量 (mg/L)高猛酸鉀投加點 (min)粉末炭投加點 (min)粉末炭投加駅(mg/L)11.041201021.02602031.00304041.54604051.52301061.501202072.04302082.021204092.006010注：粉末炭投加后慢轉，轉速為60r/min,加入髙鏈酸鉀后，快攪，轉速為300 r/min粉末活性炭與高猛酸鉀共同作用對水中GSM的去除效果見圖6,從圖6可以看出，實驗3.圖7不同工藝處理效果比較00006040200czzDihA r-csu隠宰4、6、8的去除效果均校好，其中8號實驗方案的去除效果最好，其去除率超過96%,其出水值

12、 也小于5ng/Lf滿足國家標準要求。圖6高猛酸鉀與粉末炭共同作用去除效果以出水GSM去除效果作為評價指標進行正交分析，結果見表5.從表5可知.KMrQ投加280量、KMnO4投加位置、粉末炭投加點和粉末炭投加量的極差分別為3.426、4.073、8.760和 24.120,其中粉末炭投加量極差最大，說明在這4個因素中，粉末炭投加量是最易于影響GSM 去除的因素，粉末炭投加量三個水平k值分別為70.703、86.450、94.823,其中第3個水平最 大，即粉末炭投量為40mg/L最佳，粉末炭投加點三個水平k值中第1個水平最大，即最佳投加 點為聚鋁之前120 min. KMnO4投加點的三個水

13、平的k值中第1個水平最大，即KMnO4預氧化 4min效果最佳.KMnO4投雖三個水平的k值中第1個水平最大，即最佳投量為1.0mg/Lo表5正交試驗分析表編號高鏈酸鉀投加量高猛酸鉀投加點粉末炭投加點粉末炭投加量GSM去除率(mg/L)(min)(min)(mg/L)(%)11.041201078.5521.02602083.9831.00304095.0341.54604093.1551.52301064.6861.501202093.2672.04302082.1182.021204096.2992.00601068.88均值185.85384.60389.36770.703均值283.6

14、9782.00382.00386.450均值382.42780.60780.60794.823極差3.4264.0738.76024.1202.4三種工藝處理效果比較比校上述三種工藝對GSM的去除效果見圖7。可以看出，高猛酸鉀預氧化對GSM去除效果 校差，而投加粉末炭及高猛酸鉀與粉末炭聯用對GSM去除效果較好，這兩種工藝對GSM去除 效果均高于70%,其中高鎖酸鉀與粉末炭聯用的去除效果要好于單獨投加粉末活性炭，其去除 率最高可達到96%以上.這主要是因為高猛酸鉀與粉末炭聯用可充分發(fā)揮高鐳酸鉀氧化作用及 粉末活性炭的吸附功能，兩者互補，可以有效的對水中的GSM起到去除作用；高融酸鉀與粉末 炭聯用

15、可以使高猛酸鉀部分被還原，生成新生態(tài)水合二氧化猛，其比表面大，對水中的嗅味物 質有很好的去除效果，同時兩者聯用可以起到避免出水中Mn含量超標的作用。2.5現場驗訐試驗在上述實驗結果的基礎上，結合現場水質，考察了高猛酸鉀預氧化與粉末活性炭預吸附 強化混凝對水源水中GSM的去除效果，處理工藝主要為：聚合氯化鋁投加量為15mg/L,高徒 酸鉀投加量為1.0mg/L,粉末炭投加量分別為20mg/L和40mg/L,考察混凝沉淀后岀水GSM 值，出水處理效果見圖8Ki水出水 怯除事(%)2040粉點話( «t/L>圖8現場驗證處理效果從圖8可以看出，當混凝劑和高猛酸鉀 投加量相同的條件下，

16、粉末活性炭投加量分 別為20mg/L和40mg/L時，對土臭素的去除 率有一定的提升，從90%提升到了95%,且?其出水結果均低于10ng/L,滿足飲用水國« 家標準，可見高錘酸鉀預氧化與粉末活性炭 預吸附強化混凝對水中的GSM有較好的去除 效果，適用于水廠應急處理嗅味污染。3 結論(1) 高猛酸鉀預氧化工藝的較優(yōu)條件是高猛酸鉀與混凝劑同時投加，去除率可達到27%。(2) 粉末活性炭吸附60min,投加量為40mg/L對GSM的去除效果校好，去除率可達到 94.8%。(3) 比較高謚酸鉀、粉末炭、高猛酸鉀粉末炭聯用對水中GSM的去除，高弦酸鉀與粉末 炭聯用的去除效果最好，其最佳組合工

17、藝是粉末炭預吸附120min,投加量為40mg/L,高猛酸鉀 預氧化4min,投加量為1.0mg/L.組合工藝對GSM的去除率高于96%。(4) 現場驗證發(fā)現高猛酸鉀粉末炭聯用強化混凝對水廠的嗅味污染有較好的應急處理效果。參考文獻1 張曉健，張悅，王歡，等.無錫自來水事件中的城市供水應急除臭處理技術卩】給水 排水，2007, 33 (9) : 8122 魏良勤，孫桂學，姜偉李，等.一起自來水污染事件卩預防醫(yī)學文獻信息，1999, 5：3663 姜成春，馬軍.高鎖酸鉀與粉末活性炭聯用處理微污染原水【J中國給水排水， 2001, 17(3)： 12154 趙振業(yè)，章試芳，孫偉，等.活性炭吸附性能對比研究【J水處理技術，2005, 31(8)