投加高锰酸钾降低水中锰含量在自来水厂的应用
发布时间：2025-10-05浏览量：369
摘 要：源水的季节性水质恶化(溶解性锰含量高)对水厂的运行产生了不利的影响，通过采取投加高锰酸钾和氯气的措施可降低出厂水中锰含量，在水的pH值接近中性的条件下，水中的二价锰可被高锰酸钾迅速氧化为四价锰，通过沉淀和过滤去除。以实验室搅拌实验的结果为依据，对不同条件下利用高锰酸钾去除原水中锰的不同效果进行了考察。结果表明，在不改变任何工艺参数的条件下，根据源水中的锰含量高低投加适量高锰酸钾对锰有很好的去除效果，使出厂水水质达到国家的《生活饮用水卫生规范》(GB5749-2006)要求。
关键词：高锰酸钾；供水；除锰
一、除锰方法与原理
目前的除锰方法主要有以下几种：⑴接触氧化法：利用曝气和锰砂滤料去除水中锰；⑵生物法：利用生物滤池，通过细菌来去除水中的锰；⑶化学氧化法：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；⑷稳定处理法：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：
3Mn2+ + 2KMnO4 + 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少可用CODMn含量的高低来衡量。
根据某水厂原水CODMn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。
二、搅拌实验
2.1 试验内容
2.1.1 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 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
2.2.4 分析以上实验结果，可得到如下结论：
⑴高锰酸钾投加量必须以原水锰含量为依据。由前面实验可得，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HClO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。
⑵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1.0mg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。
⑶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投加量不足而使矾花沉淀不完全的话，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。
⑷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。
⑸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，这可能是由于HClO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。
⑹PAC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，对其他的絮凝剂可能会由于pH等条件的不同而造成影响。
三、结语
3.1 从安全性角度来说，高锰酸钾运用在净水处理时，本身被还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。
3.2 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。
3.3 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。
3.4 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。
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