高锰酸钾法降低自来水锰含量

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1、高锰酸钾法降低自来水锰含量0 前言 湖州市自来水总公司城西水厂以东、西苕溪为水源，东、西苕溪及其支流流经湖州市西 北、西南部的丘陵山区，该地区有铁锰矿存在，部分土壤是含铁锰较高的红土。由于近年来 苕溪两岸开矿和挖沙量剧增，致使原水中的铁和锰含量升高，以锰尤其严重，一般在 0.2mg/L左右，最高时达0.6mg/L。而城西水厂的常规处理工艺对锰的去除效果不佳，故 造成了出厂水中的锰含量超过国标（W0.1mg/L）的要求，增加了水的色度，并容易引起 “黄水、黑水”现象。为了降低出厂水的锰含量，就必须对在生产中如何除锰进行研究运用。1 除锰方法与原理目前的除锰方法主要有以下几种：接触氧化法一一利用曝

2、气和锰砂滤料去除水中锰； 生物法一一利用生物滤池，通过细菌来去除水中的锰；化学氧化法一一利用氯气、臭氧、 二氧化氯、高锰酸钾等强氧化剂将二价锰氧化成二氧化锰，使其沉淀或经过滤去除；稳定 处理法一一在水中投加螯合剂，与二价锰形成螯合物，防止二氧化锰的析出。采取接触氧化 法与生物法需要增加曝气设备或对滤池进行改造，并且滤料的熟化与菌群的培养都需要较长 的时间，因此无论从经济上还是时间上都不允许。采用稳定处理法则并不能从根本上去除锰。 结合本厂的实际情况，拟采用高锰酸钾化学氧化法来去除原水中的锰。高锰酸钾是一种强氧化剂，在水的pH值为中性的条件下，水中的二价锰可被高锰酸钾 迅速氧化为四价锰，反应式为

3、：3Mn2+ + 2KM nO4 + 2H2O = 5MnO2 + 2K+ + 4H+水中其他的还原性物质也会消耗一部分高锰酸钾，这些还原性物质的多寡可用CODMn 含量的高低来衡量。根据对城西水厂原水CODM n含量一段时间的调查，其值是比较稳定 的，即它对高锰酸钾的消耗量也相对稳定。因此，本实验以原水中锰含量的高低来确定高锰 酸钾的投加量。2 搅拌实验21 试验内容211 原水锰含量的高低与高锰酸钾投加量的关系；2. 1. 2 PAC （碱式氯化铝）的投加量对锰去除率的影响；2. 1. 3高锰酸钾相对PAC的投加点对锰去除率的影响；2. 1. 4 一次加氯量对锰去除率的影响；2. 1. 5

4、 PAC与高锰酸钾混合液放置不同时间后对除锰效果的影响。2. 2 试验方法与结果2. 2. 1 由于对除锰效果的影响因素比较多，采用正交试验设计。2. 2. 2取1000mL水样，按1.2.1中确定的实验方案投加各种化学试剂，搅拌速率和 搅拌时间按本厂实际工艺条件确定。2. 2. 3 搅拌实验结果见表1。表 1 不同条件下利用高锰酸钾去除原水中锰的不同效果原水 锰含量 (mg/L)咼锰酸钾 投加量 (mg/L)PAC 投加量 (kg/km3)高锰酸 钾的投加 占 八、一次 加氯量 (kg/km3)PAC与 KMnO钾混4合液放置 时间(h)残余 锰含量 (mg/L)锰去除 率()0.040.4

5、16与PAC 同时100.08-1000.040.526前1分 钟040.05-250.040.620后30秒280.11-1750.300.420前1分 钟180.10670.300.516后30秒000.19370.300.626与PAC 同时240.10670.240.426后30秒080.08670.240.520与PAC 同时200.09630.240.616前1分 钟140.04830.390.426前1分 钟200.04900.390.520后30秒140.07820.390.616与PAC 同时080.1269224 分析以上实验结果，可得到如下结论： 高锰酸钾投加量必须以原水

6、锰含量为依据。由前三个实验可得，如原水中的锰含量比较 低时(实验值为0.04mg/L)，投加高锰酸钾反而可能引起上清液锰含量的升高。而且这 种现象与一次加氯量的多少有一定关系，这是由于一部分的HCIO也对原水中的还原性物质 起了氧化作用，使KMnO4还原为MnO2的机会减少所致。 在高锰酸钾投加量为0.4mg/L时，上清液中残余锰含量和锰的去除率均比较理想。若 按反应式计算，每氧化1mg二价锰理论上需要1.9mg高锰酸钾，但从实验数据看，所需 要的高锰酸钾量要低，这是因为反应生成物二氧化锰可直接吸附水中的二价锰所致； 对 PAC 的投加量并没有什么特殊要求，只要能保证上清液的余浊达到实际生产中

7、沉淀池 出水的要求即可。这里需要注意的是如果PAC投加量不足而使矶花沉淀不完全的话，会出 现锰去除效果不好甚至处理后的水锰含量反而升高的现象，这是由于MnO2沉淀不完全， 部分悬浮于水中所致； 高锰酸钾相对PAC的投加点对除锰效果的影响比较大。从实验可得，在加PAC前投加 高锰酸钾时，可得到最好的除锰效果，后投加的效果最差。这是因为先投加使高锰酸钾与还 原性物质的接触反应时间增长，反应就比较完全。而且高锰酸钾在投加时，水最好是动态的， 如是相对静止的话，就会影响除锰效果； 一次加氯量对除锰效果的影响也比较大。实验表明，在原水锰含量较高时，适量使用一 次加氯的除锰效果要比没有一次加氯时的要好，这

8、可能是由于HCIO的氧化作用引起的。但 同时应该注意，在原水中锰含量不高时，如投加的高锰酸钾量足够，则一次加氯会对除锰起 反作用，增加了水中锰含量倒挂的可能性； PAC与高锰酸钾混合液放置不同时间后，对锰的去除效果与新鲜配制的PAC与高锰酸 钾混合液差不多，这就可以为混合投加提供了有力的依据。但在这里仅对PAC与高锰酸钾 混合液作了试验，对其它的絮凝剂可能会由于pH等条件的不同而造成影响。3 生产试验31 试验条件湖州市自来水总公司城西水厂采用的是常规净化处理工艺，其工艺流程图如下：据根其工艺的实际情况及搅拌试验所得的结论，作了生产性试验，主要参数如下： 高锰酸钾投加量：根据原水锰含量情况，在

9、0.20.6mg/L之间调节； PAC 投加量：按实际生产情况投加，厂化验室做需矶量试验时也加高锰酸钾； KMnO4投加方式：湿法投加，溶解后与PAC混合搅拌，放置时间不超过8小时； 投加点：静态管道混合器投加； 一次加氯量：在0.70.8mg/L之间调节。32 试验结果321 在连续一周的生产试验过程中，由化验室对原水锰含量和沉淀池出水锰含量每隔 2小时测定一次，取7月19日24小时的生产试验结果，见表2。3. 2. 2根据表2中生产试验的情况可见，PAC与高锰酸钾混合投加对原水中的锰有很好 的去除效果，平均去除率达到了 85.3%。3. 2. 3投加高锰酸钾后，增强了 PAC的混凝效果，使

10、生成的矶花大而重，容易沉淀。在 沉淀池出水达到同样余浊的条件下，耗矶量约可以节省15%20%。3. 2. 4 投加高锰酸钾后，一次加氯量约可以节省40%。表 2 PAC 与高锰酸钾混合投加对原水中锰的去除情况取样时间原水锰含量 （mg/L）高锰酸钾投加量 （mg/L）沉淀池出水锰含量 （mg/L）锰去除率（）0： 000.340.400.0488.22： 000.350.680.0682.94： 000.310.630.0777.46： 000.410.630.0685.48： 000.400.600.0782.510： 000.490.600.0687.812： 000.420.600.06

11、85.714： 000.480.590.0589.616： 000.400.480.0685.018： 000.440.480.0784.120： 000.440.480.0686.422： 000.430.480.0588.4325 按城西水厂的原水情况，投加高锰酸钾的量按表3 实施效果较好表 3 原水锰含量与高锰酸钾投加量对照表原水锰含量（mg/L）高锰酸钾投加量（mg/L）W0.150.30.15 0.300.40.30.5326 在高锰酸钾投加一段时间后，由于在滤料表面形成了高价铁锰的混合氧化物，增 强了滤池的除锰效果。4 结语41 从安全性角度来说，高锰酸钾运用在净水处理时，本身被还

12、原分解后残留在水中的主 要产物为少量的K+,不会对人身造成任何影响，并可降低卤代烃的生成1。42 从经济角度来说，投加高锰酸钾后，同时起了助凝和杀菌作用，故可降低加矾量和一 次加氯量，按城西水厂的运行情况看，每千吨水的成本约升高1 元。但从全局来看，大大 改善了管网水水质，减少了管网排污次数。4. 3采用高锰酸钾与PAC同时投加虽然可以节省设备投资，但其也有很大的不便。当原 水锰含量和浊度发生突变时，生产中不能予以及时调整，从而可能引起高锰酸钾投加的过量 或不足，影响处理效果。4. 4按表3的投加量经过一个月的生产运行后，在源水锰含量平均值为0.21mg/L的情 况下，出厂水的锰含量合格率为100%,平均值为0.03mg/L,平均去除率达到了 85.7%。 投加高锰酸钾降低自来水中锰含量的方法，其优越性是很明显的，可以在不改变原有生产工 艺的条件下达到对微污染水多种处理的目的，如运用恰当，可取得良好的经济效益和社会效 益。