流动电流混凝投药自动控制系统与新型除污染复合药联合应用研究

黄国忠 李圭白
(哈尔滨工业大学 市政环境工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090)

　　摘　要：本文从生产应用的角度进行了高锰酸钾复合药剂与流动电流混凝投药自动控制系统联合使用的研究，论述了二者联合使用的可行性和有效性，为实现受污染水体净化处理中混凝剂投加的自动化提供了一种新型有效的控制方法。
　　关键词：流动电流，混凝投药，除污染，复合药剂

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

　　近年来，随着流动电流混凝投药自动控制系统在全国范围内的广泛应用，所遇到的原水水质条件也越来越复杂，其中有许多水体都受到不同程度的污染^[1]，检测出多种有机物，其中有些是EPA规定的优先检出物，对人体有致癌、致突变、致歧性的危害。同时，随着原水水体中污染物数量和种类的增加，水中有机物对混凝投药自动控制的影响越来越被重视。水中有机物的增加，使水体中的各项平衡被打破，朝着胶体稳定性增加的方向发展。许多研究者都得出相同的结论，水中有机物的增加，使达到相同混凝效果时所需混凝剂的耗费量增加，水处理成本上升，也就是说水中有机物浓度越高越不利于混凝。

1. 高锰酸钾复合药剂助凝及除污染机理

　　高锰酸钾复合药剂（Composite Potassium 简称CP）可以利用其有效的氧化性，通过破坏胶体颗粒表面的有机涂层，降低胶体颗粒表面负电荷和双电层排斥作用、减小颗粒的空间阻碍，从而达到有利于有机物和浊度降低的效果；通过对胶体颗粒表面有机涂层的有机物分子和未与胶体颗粒作用的水中溶解性有机物分子的不同官能团分别发生作用，改变水中胶体颗粒表面有机涂层和未与胶体颗粒作用的水中溶解性有机物的亲水性结构，使改变亲水性结构的溶解性有机物和水中胶体颗粒易于脱稳，从而达到有利于去除的有机物和浊度的目的^[2]。
　　高锰酸钾复合药剂在和水中一些物质发生氧化还原反应时，可以改变水中有机物、胶体颗粒、微生物表面结构或改变金属离子的电荷，从而促使凝聚现象产生，有利于有机物和浊度的有效去除^[94]。有研究发现，投加高锰酸钾复合药剂能够氧化水中的Fe²⁺、Mn²⁺使其变成Fe³⁺、MnO₂，这些物质可以与有机物、胶体颗粒、藻类等发生凝聚作用，有利于后续的混凝过程；同时，高锰酸钾氧化能够诱导出颗粒凝聚作用，水合二氧化锰可以与水中细小纤维有机基质、藻类、细小胶体颗粒等通过吸附架桥作用连接到一起，有利于混凝和浊度的去除。

2. 流动电流混凝投药自动控制系统和高锰酸钾复合药剂联合使用的生产应用研究

　　实际生产应用试验是在东北某地一地表水厂进行的。该水厂水源为一地表水库，水库中的水来自于流经该市的江水。由于近年来工业废水及居民生活污水的排入，水库中原水受到严重污染，表1为其原水的水质全分析报告，从表1可以看出此水源属于高有机物含量的地表水，是一种比较难处理的水体。

表1水质全分析检测报告

检测项目

单位

检测值

检测项目

单位

检测值

总硬度

mg/L

94

Se

mg/L

<0.001

永久硬度

mg/L

0

Ag

mg/L

<0.005

嗅和味

　

无

Cl^-

mg/L

11

色度

度

30.5

SO₄^2-

mg/L

50.7

浑浊度

NTU

40

HCO^3-

mg/L

732.2

pH值

　

7.3

CO^2-

mg/L

9

总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

总a

Bq/L

<0.1

Cr⁺⁶

mg/L

<0.004

总b

Bq/L

<1

Cd

mg/L

<0.008

氯仿

μg/L

未检出

As

mg/L

0.012

四氯化碳

μg/L

0.1

Hg

μg/L

<0.08

细菌总数

个/ml

3.8*103

COD_Mn

mg/L

5.5

大肠菌群数

个/ml

5.3*103

3. 水厂情况简介

　　该水厂设计水量为6万吨/日，具有两套平行的水处理工艺流程，设计参数相同。在试验期间，原水水温为5-6⁰C，平均浊度28-35NTU，色度为25度，COD_cr为12.2mg/L。水厂为常规处理工艺，前处理工艺为预氯化，混凝剂采用聚合氯化铝。具体工艺流程见图1。
　　由于水厂的有机污染物较多，混凝效果较差，从而影响沉淀和过滤效果，出水浊度、色度较高未能达到满意的处理效果。

4. 试验方案

　　每一小时测定一次原水的浊度、色度、水温，同时测定沉淀池出水浊度、色度、水温。生产试验共进行3个月，取其中具有代表性的1天试验数据做出控制参数变化曲线图2进行分析。

　　为了检验对水中有机污染物的去除效果，针对上述两种处理方法进行了原水和沉后水的一些化学指标测定，所得结果如图3。

　

　　在整个试验运行中，高锰酸钾复合药剂和流动电流混凝投药自动控制系统联合使用的处理工艺中：高锰酸钾的平均投加量为1.2mg/L，混凝剂的平均投加量为15mg/L，沉淀池出水平均浊度为4.1NTU，平均去除率为90.1%。而该水厂在同样的原水水质条件下，预氯化和混凝剂联合使用的处理工艺中：平均投氯量为4.0mg/L，混凝剂的平均投加量为32mg/L，沉淀池出水平均浊度为5NTU，平均去除率为87%。
　　比较可知，相同条件下高锰酸钾复合药剂和混凝剂联合使用的处理工艺较预氯化和混凝剂联合使用的处理工艺，沉淀池出水浊度降低0.9NTU，下降幅度约为18%；混凝剂的用量节约17mg/L，节约率约为53.1%。
　　从沉后水的化学指标来看，在相同原水水质和混凝剂投加量条件下，高锰酸钾复合药剂和混凝剂联合使用的处理工艺中：水中COD_cr去除率平均为32.4%，NH₃-N去除率平均为73.2%，NO₂-N降低至0.004mg/L，大肠菌群去除率平均为100%；预氯化和混凝剂联合使用的处理工艺中：水中COD_cr去除率平均为20%，NH₃-N去除率平均为70.1%，NO₂-N降低至0.004mg/L，大肠菌群去除率为100%。从上述数据可以看出，高锰酸钾复合药剂对于原水中有机物的去除率要远远高于预氯化的去除率，所以使用高锰酸钾复合药剂对受污染原水进行处理是十分有效的。

5. 结论

　　在此处理工艺运行过程中，流动电流混凝投药自动控制系统均运行稳定灵敏，流动电流检测值可以迅速准确的随原水水质及水量的变化而变化，及时准确的进行混凝剂投加量的调整，保证沉淀池出水浊度控制在目标值附近。这说明高锰酸钾复合药剂的投加的存在并未对流动电流混凝投药自动控制系统的运行造成干扰，这二者与流动电流自控系统联合使用是可行的。高锰酸钾复合药剂与流动电流混凝投药自动控制系统联合使用，为进行存在污染的原水水体净化处理过程中，实现混凝投药控制自动化运行提供了一种新型有效的控制技术。

参考文献

　　[1] 许国仁，李圭白. 高锰酸钾复合药剂预处理工艺可行性分析. 哈尔滨建筑大学学报.1999:24-26
　　[2] 许国仁. 高锰酸钾复合药剂预处理工艺在微污染水中强化混凝强化过滤效能机理的研究.哈尔滨建筑大学博士学位论文. 1999