高锰酸钾和高锰酸盐对原水预氧化效果的比较

王玲

摘要：本文在盐城水司城东水厂净水处理工艺基础上，为强化常规处理工艺提高净水效能，鉴于高锰酸钾对微污染原水有氧化助凝的作用，做的一系列高锰酸钾和高猛酸盐（学名：聚硅锰氯化铝钾）对原水氧化能力助凝效用的比较性小样实验。通过比较得出各自的优缺点，介于不同的考量选择高锰酸钾或高锰酸盐。

关键词：高锰酸钾；高锰酸盐；比较；效能；浊度祛除率；CODMn祛除率

1、前言

目前城东水厂常用原水是通榆河和盐龙湖的混合水。而通榆河是盐城的主要航道，其水体受到的污染是长期且不间断的。历年的跟踪监测发现，通榆河水源水的水质呈现有机物较高的特性，年平均CODMn都在6.0mg/L左右，水体为微污染水源，使得净水厂的净水压力变大。

为了确保出厂水水质，提高净水效能，根据参考文献：和汲取其他水司的经验，我们首先选择了高锰酸钾作为预氧化助凝剂使用。目的是依据高锰酸钾的强氧化性，来大大提高后续净水工艺的效能。

2013年6月份城东水厂化验室进行了大量的高锰酸钾预氧化的小样实验。实验结果：①高锰酸钾氧化了原水中部分有机物及还原性物质②将部分布朗运动的胶体提前脱稳③使得混凝形成的絮体密实且大，更易沉淀，沉淀水浊度、耗氧量的去除率大大提高。自此城东水厂开始了对原水进行间断式高锰酸钾投加，依据季节和原水的水质情况按照0.5-1.2mg/L高锰酸钾的量投加。也取得了较好的助凝净水效果。

由于高锰酸钾属于危化品，在申请、运输和储存等方面的手续和实地监管比较繁琐以及周期拉长；其次是公安对高锰酸钾使用和储存检查很频繁，使得高锰酸钾的投加变得困难。为此我们不断地在寻找替代的产品。在不断的寻找中找到一种替代品—聚硅锰氯化铝钾（俗称：高锰酸盐）。在浙江湖州的一家水厂使用。

符合在原水处理中投加，随即采集高锰酸盐与高锰酸钾进行比较性小样实验。

2、高锰酸钾与高锰酸盐比较性小样实验

2.1小样实验的目的有两个：

1、看看高锰酸盐对于我们的原水有没有预氧化的作用；

2、对高锰酸钾和高锰酸盐进行比较。这样充分了解高锰酸盐的性能和效能。

2.2试验工艺流程

试验中高锰酸盐和高锰酸钾标准溶液均为1%水溶液，聚合氯化铝标准溶液也为1%水溶液。城东水厂高锰酸钾的投加点在取水口，有足够的预氧化时间，实验时间确定为40min。

2.3 水质评价项目及方法

试验选用浊度、色度和耗氧量的祛除率为主要水质评价项目，氨氮的祛除率为次要水质评价项目。各指标的检测方法为GB/T5750—2006《生活飲用水标准检验方法》。试验装置为深圳中润（ZR4--6）六联混凝搅拌器，浊度仪为哈希台式（2100N）浊度仪。

2.4实验分为两天2016年3.15和3.17，分别在通榆河中取60升原水在实验室小样实验（消除实验的偶然性）。

3月15和3月17两天分别进行了5次小样实验。小样实验采取30分钟高锰酸钾/盐对原水进行预氧化，再进行常规小样实验。现将代表性小样实验4次，对4次小样实验分别说明。

2.4.1 3月15日两组小样实验数据分析比较

2.4.1.1原水水质：浊度：18NTU 色度：18 PH：8.02

耗氧量：5.4mg/L 氨氮0.64mg/L

原水水质不错，所有指标都不高

2.4.1.2（3.15-1）实验：这组实验全部采用高锰酸盐对原水进行预氧化。高锰酸盐的投加量依此为1、2、3、4、5、6 mg/L，净水剂PAC采用同一平常投加量18mg/l。

实验过程：在高锰酸盐投加达到6 mg/L时虽然沉淀水耗氧量只有3.0 mg/L，但是水体已经非常红（此次实验异色为红色），这在实际生产中不可行。水体产生异色的还有4、5号杯，同样也不可行。试验中1-3号样杯，均没有给水体产生异色。1号样杯，反应速度慢且形成的矾花小，没有凝聚成大矾花，在沉降结束时仍有很多矾花悬浮在杯体中。小样实验采用静态沉降，而在实际生产中，在沉淀池的尾部集水槽是一股上向流水力，这些细小的矾花势必被带进滤池，会增加滤池的负担且存在杂质穿透的风险。最终杯底沉降物较少。2号杯比1号杯稍好些，还没有达到需求的效果。3号杯，反应较快，在混合的同时能明显看到矾花的形成，矾花在絮凝阶段凝聚还行。矾花沉降变快。杯中的悬体也有，较1、2号杯减少很多，杯底的沉降物多。1-3号杯沉淀水的水质差不多，能达到沉淀水出水要求。

（3.15-1）结 论：①4-6号杯对水体增加了异色，无意义

②1-3号杯虽然各指标的祛除率无太大差异，但观察实验过程比较后3号杯（高锰酸盐的投加量为3 mg/L）能在实际生产中有意义。

2.4.1.3（3.15-2）实验：这组实验采用高锰酸盐和高锰酸钾分别对原水进行预氧化。1-3号杯采用高锰酸钾预氧化原水，分别投加0.5、1.0、1.5 mg/L。4-6号高锰酸盐的投加量依此为1、2、3 mg/L。净水剂PAC都采用同一平常投加量18mg/l。

实验过程：

因为高锰酸盐中能起氧化作用的是高锰酸钾，而高锰酸钾的含量Ⅰ类才达到50%，相比纯品100%高锰酸钾理论的氧化能力减半。在实际情况中，由于高锰酸盐还有50%其他组分的存在，弱化了其中高锰酸钾的氧化作用。在1-3号高锰酸钾的样杯中净水剂的效能大大提高；4-6号样杯虽然也起到了氧化作用，但是净水剂的效能提高有限。从杂质的去除率进行比较，也明显看出高锰酸钾由于高锰酸盐。而在实际生产中控制沉淀水的浊度要2.0NTU，这样才能保证进炭滤池水的浊度0.3NTU。如此比较，加高锰酸钾明显优于加高锰酸盐。沉淀水的水质最优的是高锰酸钾1.5 mg/L，但是考虑到制水成本和异色风险，选择在0.8-1.0 mg/L实际投加；而高锰酸盐的投加最优的是3.0 mg/L，而2.0、1.0 mg/L沉淀水浊度偏高，这样制水成本偏高。

（3.15-2）結 论：①高锰酸盐的氧化能力只有高锰酸钾的1/3--1/4。

②0.5mg/L的高锰酸钾和2.0mg/L高锰酸盐实际氧化和助凝效果差不多相当。

2.4.2 3月17日两组小样实验数据分析比较

2.4.2.1原水水质：浊度：36.7NTU 色度：22 PH：7.93

耗氧量：6.2mg/L 氨氮0.76mg/L

相比较3月15日的原水水质，今日的原水水质相对差些，但浊度偏高有利于混凝反应。原水水质尚好。

2.4.2.2（3.17-1）实验：这组实验全部采用高锰酸盐对原水进行预氧化。高锰酸盐的投加量依此为1、2、3、4、5、6 mg/L净水剂PAC都采用同一平常投加量。

实验过程：和3.15-1的实验过程和结果差不多，虽然两次原水水质有差异，但是可以断定高锰酸盐投加量超过3.0mg/L时，存在增加水体异色的风险增加。实际生产中高锰酸盐可行有用的投加在2.0-3.0mg/L之间，考虑制水成本和异色风险，尽量在2.0mg/L附近。

（3.17-1）结 论：①4-5号杯对水体增加了异色，无意义

②观察和比较后高锰酸盐的投加量为2.0-3.0 mg/L能在实际生产中有意义。

2.4.2.3（3.17-2）实验：这组实验采用高锰酸盐和高锰酸钾分别对原水进行预氧化。1-3号杯采用高锰酸钾预氧化原水，分别投加0.5、1.0、1.5 mg/L。4-6号高锰酸盐的投加量依此为1、2、3 mg/L。净水剂PAC都采用同一平常投加量18mg/l。

实验过程：和3.15-2的实验过程和结果差不多，即使两次原水水质有差异。同样高锰酸盐的氧化能力只有高锰酸钾的1/3--1/4。值得一提的是在实验结束后，投加高锰酸盐的样杯慢慢地出现水体有气泡渗出并带着沉底的矾花上浮，4-6号杯依此减少。投加高锰酸钾的样杯只有1号样杯有少许气泡渗出，2、3号样杯没有此类情况的出现。沉淀水水质只有高锰酸盐3.0mg/L投加能满足要求，小矾花的凝聚仍不尽要求。1-3号杯的沉底矾花多，4-6号杯的沉底矾花明显少，虽然6号杯沉淀水达标，水体仍溶有不少小矾花悬浮。指标物的去除率仍是高锰酸钾的高。

（3.17-2）结 论：①高锰酸盐的氧化能力仍只有高锰酸钾的1/3--1/4。

②0.5mg/L的高锰酸钾和2.0mg/L高锰酸盐实际氧化和助凝效果差不多相当。

③当原水水质发生变化时，高锰酸盐氧化作用时会有异常，由此看出高锰酸钾耐受范围广，高锰酸盐的耐受范围窄。

3、结论

3.1通过实验得知，高锰酸盐虽然也有预氧化能力，但是高锰酸盐的氧化能力仍只有高锰酸钾的1/3--1/4。高锰酸钾比高锰酸盐对原水水质发生变化的耐受范围宽。那么作为对原水的预氧化和助凝作用，首选高锰酸钾。

3.2高锰酸钾属于危化品，在申请、运输和储存等方面的手续和实地监管比较繁琐以及采购周期拉长；其次是公安对高锰酸钾使用和储存检查很频繁。使得高锰酸钾成为水厂的安全隐患。

3.3涉水用高锰酸钾特别贵，相对高锰酸盐价格低，两者价格相差较多。

4、结束语

要求对原水有高预氧化作用首选高锰酸钾，但从经济角度和实用角度，选高锰酸盐。当高锰酸盐对原水预氧化能力不够时，可用高锰酸钾可作为高锰酸盐短暂的替代品，考虑长期投加还是高锰酸盐。所以根据原水水质情况，进行小样实验可以合理组合使用高锰酸钾和高锰酸盐。

参考文献：

[1]洪觉民主编的《现代化净水厂技术手册》

[2]中国工程建设标准化协会标准---混凝沉淀烧杯实验方法 CECS 130：2001

[3]水的混凝、沉淀试杯实验 GB/T 16881--2008

[4]胡劲召 占达东 王玉杰 蒋耀武 高锰酸钾预氧化—混凝沉淀组合工艺处理微污染水的研究