高锰酸钾预氧化在水厂的生产性实验

【摘 要】本文主要介绍高锰酸钾预氧化在水厂实际生产中的效果。高锰酸钾的除锰效果主要在平流池体现，且实际投加量的确定以高锰酸钾小试实验确定；高锰酸钾预氧化对CODMn的去除有一定的作用，且夏季优于冬季；对氨氮的去除效果较小，且高锰酸钾投加在取水头部，有一定的助凝作用，使水厂的矾耗有所下降。

【关键词】高锰酸钾；预氧化；生产效果

1 公司简介

杭州萧山供水有限公司下属五个水厂，两个取水头部，分别是义桥取水口和三江口取水口，均属钱塘江。近年来，管网水“黄水”现象时有发生，锰含量时有超标，针对这一现象，公司先在南片水厂头部投加高锰酸钾，运行一段时间后，有效降低部分区域内“黄水”投诉率。随后在两个取水头部均开始投加高锰酸钾。

本文主要讨论高锰酸钾预氧化在实际生产中的作用。

2 高锰酸钾预氧化的反应机理

2.1 强氧化性

高锰酸钾具有强氧化性，在中性条件下能对原水中的有机物进行氧化，生成中间产物水合二氧化锰，新生态的二氧化锰表面羟基能够与有机污染物通过氢键等作用力结合，从而提高了去除微污染的效果。同时，在中性条件下，水中二价锰可被高锰酸钾迅速氧化为四价锰，反应式为：

高锰酸钾将二价锰氧化成四价锰，生成中间产物――新生态水合二氧化锰MnO（OH）2，而高锰酸钾本身也还原为MnO（OH）2 ，所生成的高价固态锰氧化物再经混凝沉淀将其去除，从而将二价锰离子从水中去除。

2.2 助凝作用

高锰酸钾的助凝作用机理主要依靠新生态的二氧化锰等中间态产物的活性，通过吸附作用促进絮体的成长，形成以新生态的二氧化锰为核心的密实絮体。

（1）实验方案

考虑水温因素的影响，选择1月、7月、11月不同季节的一周时间，通过调节取水泵站高锰酸钾的投加量，观察对采用同一原水的三个水厂各工艺段出水的水质变化情况。

根据原水输送时间及水厂构筑物内停留时间不同，各取进厂原水、沉淀水、滤后水、出厂水两份，对同一取样点采样时间间隔30分钟。由水质科统一收回进行检测水中氨氮、耗氧量、总铁、锰、浑浊度。希望找到高锰酸钾的投加量与水质指标的相关性。

（2）评价指标及其检测方法

通过对锰、氨氮、耗氧量、浑浊度的检测来评价各阶段水质的变化情况。

锰：采用《生活饮用水标准检验方法 金属指标》GB/T5750.6-2006原子吸收分光光度法，使用原子吸收分光光度仪进行检测。

氨氮：采用《生活饮用水标准检测方法 无机非金属指标》GB/T5750.5-2006纳氏试剂分光光度法检测。

耗氧量：采用《生活饮用水标准检测方法 有机物综合指标》GB/T5750.7-2006酸性高锰酸钾滴定法进行检测。

浑浊度：采用生活饮用水卫生标准GB/T5750.4-2006散射法―福尔马肼标准方法，用散射式浊度仪进行浑浊度检测。

3 高锰酸钾投加效果分析

实验考察了高锰酸钾在不同投加量下水厂混凝工艺对浑浊度，锰，CODMn，氨氮各指标的去除效果。在1月、7月、11月不同季节分别投加0.3、0.5、0.7mg/L的高锰酸钾进行去除以上五个指标去除效果的研究。

3.1 高锰酸钾除锰效果分析

（1）水厂各阶段除锰效果

水中锰含量过高时，对出厂水的色度和供水管网产生一定的负面作用。由于出厂水在输水管网中有一定的滞留时间，在这段时间里，过高的锰离子与水中的溶解氧、余氯等反应产生二氧化锰沉淀，附着在管网内壁上，长此以往不仅会导致管网堵塞，降低输送能力，而且二氧化锰具有很强的吸附能力，能够将管网中的微生物聚集起来，污染水质。因此降低水中的锰含量，对优质供水意义深远。

图1 除锰效果图

从图1可以看出，平流池是除锰的主要环节，后续工序除锰效果较小。经过平流池的沉淀，沉淀池出水能稳定控制在0.05mg/L以下，甚至更低。因此，用高锰酸钾预氧化除锰在实际生产中效果显著。

3.2 高锰酸钾去除耗氧量（CODMn）的效果分析

耗氧量（CODMn）是指水中易被氧化剂氧化的还原性物质，是水体是否受到有机物污染的综合性指标。高锰酸钾的氧化作用机理是高锰酸钾具有强氧化性，在中性条件下能对原水中的有机物进行氧化。从而达到去除耗氧量的效果。

从实验可知，随着高锰酸钾的投加量的增加，耗氧量的去除率也随之增加，但是增加不明显；另外7月份耗氧量的去除率比1月和11月的要大的多，这也说明，夏季耗氧量的去除效果明显比冬季要好。因为高锰酸钾的氧化作用受温度的影响较大，温度越低，氧化反应速率越低，温度高，反应速率也高，效果也就明显。故在冬季低温低浊的情况下，高锰酸钾除锰效果有所下降。

3.3 高锰酸钾去除氨氮的效果分析

氨氮是指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氮。水中氨氮含量增高时指以氨或铵离子形式存在的化合氨。氨氮是水体中的营养素，可导致水富营养化现象产生，是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害。

在实际生产中，高锰酸钾的投加量的变化对氨氮的去除效果影响不大。为求更有效的去除效果，单独使用高锰酸钾预氧化是远远不够的。当前从饮用水中去除氨氮的技术，按去除原理大致可以分为三类：吸附法、生物氧化法和膜过滤法。应选用经济、有效的方法以期达到去除氨氮的效果。

3.4 高锰酸钾预氧化去除浊度的效果

由于浊度与水中胶体、细菌等水体颗粒物密切相关，为保障饮用水安全须尽可能降低出厂水浊度。在保证出厂水浊度控制在0.3NTU的情况下，水厂在投加高锰酸钾以后，矾耗有所下降。因为，高锰酸钾在氧化过程中所产生的中间产物，能够通过吸附作用促进絮体的成长，形成密实絮体，因而表现出了一定程度的助凝作用，从而使浊度降低。

4 高锰酸钾投加量的确定

在实际生产中，高锰酸钾投加量的确定较为复杂，由于钱塘江流域水体较复杂，流动性较大，原水水质变化情况也随之变的复杂。因此，在实际生产中，主要以去除锰含量为主要目的来确定高锰酸钾的投加量。

具体以小试实验为准。

5 实验步骤

1L原水中加一系列浓度为100mg/L的高锰酸钾溶液，50转/分，搅拌15分钟后；投加聚合氯化铝，以当天原水水质情况而定；搅拌，根据水厂生产工艺确定搅拌时段。静置半小时，滤纸过滤，去除初滤液50mL；

取50mL滤液，用GB5749-85过硫酸胺分光光度法测定水中的锰；这样就可以画出高锰酸钾投加浓度与滤后水锰含量的关系图。从图表中查出相关的投加量。投加量过少，达不到所需的控制要求；投加量过大，造成高锰酸钾浪费。

6 总结

高锰酸钾在水厂应用中，能有效降低出厂水的锰含量，大大改善了管网水的水质，减少了管网水的排污次数。对耗氧量和浊度的去除也有一定的效果。同时，有一定的助凝作用，能降低水厂的矾耗。高锰酸钾的投加量较难控制，一般以小试实验作为参考，来确定实际在取水头部的投加量。运行多年来，各方面效果明显。

参考文献：

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[3]朱晓辉，杨宏，张杰.等.利用高锰酸钾去除地表水中Mn2+的理论研究[J].中国土木工程学会水工业分会给水委员会第十次年会暨2005年中日水处理技术交流会.