[发明专利]一种利用高锰酸钾和钙离子控制藻类氯化消毒副产物生成的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制藻类氯化消毒副产物生成的方法。

背景技术

随着富营养化的加重，突发性藻污染事件时有发生，严重影响了水体环境，并且危害饮用水处理构筑物，导致饮用水水质恶化。在常规给水处理工艺中，由于藻类的强负电性、空间效应、立体效应，现有方法难以有效去除藻类；而水中剩余的藻类可以明显恶化饮用水水质，如产生嗅味，增加浊度和消毒副产物。为了强化除藻，人们常用臭氧和氯气对高藻水进行预氧化，但是氯气预氧化可以增加后续藻类的消毒副产物；同样由于臭氧预氧化可以破坏藻类的细胞壁、细胞膜，使的藻细胞内部的溶解性有机物释放到水中，从而明显增加消毒池中的有机物，进而导致氯化消毒副产物的明显增高。

发明内容

本发明目的是提供一种利用高锰酸钾和钙离子控制藻类氯化消毒副产物生成的方法。

利用高锰酸钾和钙离子控制藻类氯化消毒副产物生成的方法按以下步骤进行：一、在混凝池前或混凝池进水口处向待处理的水中投加高锰酸钾至浓度为0.2～3mg/L，同时投加氯化钙或硫酸钙至水中的钙离子浓度为5～40mg/L，反应1～10min进行预处理；二、将预处理后的水导入水处理构筑物中进行后续水处理，即完成利用高锰酸钾和钙离子控制藻类氯化消毒副产物生成；其中步骤一中待处理的水是藻类浓度为10⁶～10¹⁰个/L的地表水，pH值为5.5～8.5。

本发明利用高锰酸钾和钙离子控制藻类氯化消毒副产物生成的方法的原理如下：

(1)高锰酸钾预处理后可以改变藻细胞的表面特性，尤其是可以氧化破坏藻细胞表面吸附的有机物，进攻那些能够促使有机物吸附在藻细胞表面的官能团，最终使的这些有机物脱附，改变藻细胞的表面电位，从而强化除藻，使得进入消毒池的藻细胞减少，从而减少了消毒副产物的前体物；

(2)高锰酸钾氧化藻类有机物后可以原位生成具有吸附作用的二氧化锰，从而强化除藻，二氧化锰吸附藻类有机物后，可以在消毒时，抑制氯进攻有机物，从而抑制消毒副产物的生成；

(3)高锰酸钾不会破坏藻的细胞壁，所以藻的胞内物不会释放到胞外，同样可以控制消毒副产物的前体物进入消毒池；

(4)高锰酸钾可以氧化破坏一些电子云密度较高的官能团，从而使得消毒时亲电取代反应受阻，从而抑制消毒副产物的生成；

(5)经过高锰酸钾氧化后被藻细胞释放的可以生成氯化消毒副产物的有机物，可以被钙离子团聚，从而易于被后续混凝去除；但是如果钙离子浓度过高的话，会导致饮用水硬度过高，因此应控制钙离子浓度在5～40mg/L之间。

本发明利用高锰酸钾和钙离子控制藻类氯化消毒副产物生成的方法，通过分析除藻和控制消毒副产物的能力，以及操作步骤，经济适用性得出本发明的优点如下：①对藻的去除率高，最高可以去除95％以上的藻类；并且与常规工艺相比，该方法可以提高10％～45％的藻细胞去除率；②对消毒副产物生成的抑制作用非常明显，可以降低大部分消毒副产物的生成，对含氮消毒复产物的抑制尤为明显，总体可以降低10％～40％的消毒副产物的生成；③控制的藻类消毒副产物主要是含氮消毒副产物，如卤乙腈、卤代硝基甲烷、亚硝胺类、卤代氰、卤代酰胺；同时也可以控制不含氮消毒副产物，如卤代醛、卤乙酸、卤代甲烷、卤代呋喃、卤代酮；④操作简单，投资较小，运行费用低，并且非常容易对现有水厂进行升级改造。

近年来，我国蓝藻水华时有爆发，严重危害了人们的饮用水安全，而最近有学者研究表明，藻细胞及其代谢产生的有机物是一类重要的消毒副产物前体物，并且由于其含有大量的有机氮，因此更易于产生毒性更强的含氮消毒副产物，在此情况下，本发明具有十分重要的应用价值和前景。

附图说明

图1为本发明中不加钙离子的对照实验的含氮消毒副产物生产量的柱状图，其中表示1mg/L KMnO₄，0mg/L Ca²⁺；表示1mg/L KMnO₄，20mg/L Ca²⁺。

具体实施方式