黃國(guó)忠 李圭白
(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 市政環(huán)境工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150090)

　　摘　要：本文從生產(chǎn)應(yīng)用的角度進(jìn)行了高錳酸鉀復(fù)合藥劑與流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)合使用的研究，論述了二者聯(lián)合使用的可行性和有效性，為實(shí)現(xiàn)受污染水體凈化處理中混凝劑投加的自動(dòng)化提供了一種新型有效的控制方法。
　　關(guān)鍵詞：流動(dòng)電流，混凝投藥，除污染，復(fù)合藥劑

The Study of Using Streaming Current Auto-Control Coagulant Dosage System Combined with the New Composite which can Dispose the Pollution in Water　Huang GuozhongLi Guibai
（School of Municipal & Enviromental, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China）

　　Abstract：This article have studied the streaming current auto-control system combined with the composite potassium permangamate base on the real using，dicussed the feasibility and validity of them，supplied a new effective controling method for the automatization of coagulant dosage in the polluted water treatment.
　　Key words：streaming current，coagulant dosage，dispose pollution，composite

0. 前言

　　近年來(lái)，隨著流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)在全國(guó)范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用，所遇到的原水水質(zhì)條件也越來(lái)越復(fù)雜，其中有許多水體都受到不同程度的污染^[1]，檢測(cè)出多種有機(jī)物，其中有些是EPA規(guī)定的優(yōu)先檢出物，對(duì)人體有致癌、致突變、致歧性的危害。同時(shí)，隨著原水水體中污染物數(shù)量和種類(lèi)的增加，水中有機(jī)物對(duì)混凝投藥自動(dòng)控制的影響越來(lái)越被重視。水中有機(jī)物的增加，使水體中的各項(xiàng)平衡被打破，朝著膠體穩(wěn)定性增加的方向發(fā)展。許多研究者都得出相同的結(jié)論，水中有機(jī)物的增加，使達(dá)到相同混凝效果時(shí)所需混凝劑的耗費(fèi)量增加，水處理成本上升，也就是說(shuō)水中有機(jī)物濃度越高越不利于混凝。

1. 高錳酸鉀復(fù)合藥劑助凝及除污染機(jī)理

　　高錳酸鉀復(fù)合藥劑（Composite Potassium 簡(jiǎn)稱(chēng)CP）可以利用其有效的氧化性，通過(guò)破壞膠體顆粒表面的有機(jī)涂層，降低膠體顆粒表面負(fù)電荷和雙電層排斥作用、減小顆粒的空間阻礙，從而達(dá)到有利于有機(jī)物和濁度降低的效果；通過(guò)對(duì)膠體顆粒表面有機(jī)涂層的有機(jī)物分子和未與膠體顆粒作用的水中溶解性有機(jī)物分子的不同官能團(tuán)分別發(fā)生作用，改變水中膠體顆粒表面有機(jī)涂層和未與膠體顆粒作用的水中溶解性有機(jī)物的親水性結(jié)構(gòu)，使改變親水性結(jié)構(gòu)的溶解性有機(jī)物和水中膠體顆粒易于脫穩(wěn)，從而達(dá)到有利于去除的有機(jī)物和濁度的目的^[2]。
　　高錳酸鉀復(fù)合藥劑在和水中一些物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，可以改變水中有機(jī)物、膠體顆粒、微生物表面結(jié)構(gòu)或改變金屬離子的電荷，從而促使凝聚現(xiàn)象產(chǎn)生，有利于有機(jī)物和濁度的有效去除^[94]。有研究發(fā)現(xiàn)，投加高錳酸鉀復(fù)合藥劑能夠氧化水中的Fe²⁺、Mn²⁺使其變成Fe³⁺、MnO₂，這些物質(zhì)可以與有機(jī)物、膠體顆粒、藻類(lèi)等發(fā)生凝聚作用，有利于后續(xù)的混凝過(guò)程；同時(shí)，高錳酸鉀氧化能夠誘導(dǎo)出顆粒凝聚作用，水合二氧化錳可以與水中細(xì)小纖維有機(jī)基質(zhì)、藻類(lèi)、細(xì)小膠體顆粒等通過(guò)吸附架橋作用連接到一起，有利于混凝和濁度的去除。

2. 流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)和高錳酸鉀復(fù)合藥劑聯(lián)合使用的生產(chǎn)應(yīng)用研究

　　實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用試驗(yàn)是在東北某地一地表水廠進(jìn)行的。該水廠水源為一地表水庫(kù)，水庫(kù)中的水來(lái)自于流經(jīng)該市的江水。由于近年來(lái)工業(yè)廢水及居民生活污水的排入，水庫(kù)中原水受到嚴(yán)重污染，表1為其原水的水質(zhì)全分析報(bào)告，從表1可以看出此水源屬于高有機(jī)物含量的地表水，是一種比較難處理的水體。

表1水質(zhì)全分析檢測(cè)報(bào)告

檢測(cè)項(xiàng)目

單位

檢測(cè)值

檢測(cè)項(xiàng)目

單位

檢測(cè)值

總硬度

mg/L

94

Se

mg/L

<0.001

永久硬度

mg/L

0

Ag

mg/L

<0.005

嗅和味

　

無(wú)

Cl^-

mg/L

11

色度

度

30.5

SO₄^2-

mg/L

50.7

渾濁度

NTU

40

HCO^3-

mg/L

732.2

pH值

　

7.3

CO^2-

mg/L

9

總Fe

mg/L

0.12

NO₃^--N

mg/L

0.62

NH₄-N

mg/L

2.1

NO₂^--N

mg/L

<0.02

Mn

mg/L

0.05

F^-

mg/L

0.03

Cu

mg/L

0.002

CN^-

mg/L

<0.001

Zn

mg/L

0.021

酚

mg/L

0.05

Pb

mg/L

<0.005

總a

Bq/L

<0.1

Cr⁺⁶

mg/L

<0.004

總b

Bq/L

<1

Cd

mg/L

<0.008

氯仿

μg/L

未檢出

As

mg/L

0.012

四氯化碳

μg/L

0.1

Hg

μg/L

<0.08

細(xì)菌總數(shù)

個(gè)/ml

3.8*103

COD_Mn

mg/L

5.5

大腸菌群數(shù)

個(gè)/ml

5.3*103

3. 水廠情況簡(jiǎn)介

　　該水廠設(shè)計(jì)水量為6萬(wàn)噸/日，具有兩套平行的水處理工藝流程，設(shè)計(jì)參數(shù)相同。在試驗(yàn)期間，原水水溫為5-6⁰C，平均濁度28-35NTU，色度為25度，COD_cr為12.2mg/L。水廠為常規(guī)處理工藝，前處理工藝為預(yù)氯化，混凝劑采用聚合氯化鋁。具體工藝流程見(jiàn)圖1。
　　由于水廠的有機(jī)污染物較多，混凝效果較差，從而影響沉淀和過(guò)濾效果，出水濁度、色度較高未能達(dá)到滿意的處理效果。

4. 試驗(yàn)方案

　　每一小時(shí)測(cè)定一次原水的濁度、色度、水溫，同時(shí)測(cè)定沉淀池出水濁度、色度、水溫。生產(chǎn)試驗(yàn)共進(jìn)行3個(gè)月，取其中具有代表性的1天試驗(yàn)數(shù)據(jù)做出控制參數(shù)變化曲線圖2進(jìn)行分析。

　　為了檢驗(yàn)對(duì)水中有機(jī)污染物的去除效果，針對(duì)上述兩種處理方法進(jìn)行了原水和沉后水的一些化學(xué)指標(biāo)測(cè)定，所得結(jié)果如圖3。

　

　　在整個(gè)試驗(yàn)運(yùn)行中，高錳酸鉀復(fù)合藥劑和流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)合使用的處理工藝中：高錳酸鉀的平均投加量為1.2mg/L，混凝劑的平均投加量為15mg/L，沉淀池出水平均濁度為4.1NTU，平均去除率為90.1%。而該水廠在同樣的原水水質(zhì)條件下，預(yù)氯化和混凝劑聯(lián)合使用的處理工藝中：平均投氯量為4.0mg/L，混凝劑的平均投加量為32mg/L，沉淀池出水平均濁度為5NTU，平均去除率為87%。
　　比較可知，相同條件下高錳酸鉀復(fù)合藥劑和混凝劑聯(lián)合使用的處理工藝較預(yù)氯化和混凝劑聯(lián)合使用的處理工藝，沉淀池出水濁度降低0.9NTU，下降幅度約為18%；混凝劑的用量節(jié)約17mg/L，節(jié)約率約為53.1%。
　　從沉后水的化學(xué)指標(biāo)來(lái)看，在相同原水水質(zhì)和混凝劑投加量條件下，高錳酸鉀復(fù)合藥劑和混凝劑聯(lián)合使用的處理工藝中：水中COD_cr去除率平均為32.4%，NH₃-N去除率平均為73.2%，NO₂-N降低至0.004mg/L，大腸菌群去除率平均為100%；預(yù)氯化和混凝劑聯(lián)合使用的處理工藝中：水中COD_cr去除率平均為20%，NH₃-N去除率平均為70.1%，NO₂-N降低至0.004mg/L，大腸菌群去除率為100%。從上述數(shù)據(jù)可以看出，高錳酸鉀復(fù)合藥劑對(duì)于原水中有機(jī)物的去除率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于預(yù)氯化的去除率，所以使用高錳酸鉀復(fù)合藥劑對(duì)受污染原水進(jìn)行處理是十分有效的。

5. 結(jié)論

　　在此處理工藝運(yùn)行過(guò)程中，流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)均運(yùn)行穩(wěn)定靈敏，流動(dòng)電流檢測(cè)值可以迅速準(zhǔn)確的隨原水水質(zhì)及水量的變化而變化，及時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行混凝劑投加量的調(diào)整，保證沉淀池出水濁度控制在目標(biāo)值附近。這說(shuō)明高錳酸鉀復(fù)合藥劑的投加的存在并未對(duì)流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行造成干擾，這二者與流動(dòng)電流自控系統(tǒng)聯(lián)合使用是可行的。高錳酸鉀復(fù)合藥劑與流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)合使用，為進(jìn)行存在污染的原水水體凈化處理過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)混凝投藥控制自動(dòng)化運(yùn)行提供了一種新型有效的控制技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 許國(guó)仁，李圭白. 高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理工藝可行性分析. 哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào).1999:24-26
　　[2] 許國(guó)仁. 高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理工藝在微污染水中強(qiáng)化混凝強(qiáng)化過(guò)濾效能機(jī)理的研究.哈爾濱建筑大學(xué)博士學(xué)位論文. 1999