高锰酸钾强化氯胺消毒技术研究

资源类型:pdf 资源大小:619.00KB 文档分类:工业技术 上传者:李旭东

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【作者】 李星  杨艳玲  吕鉴  刘锐平  李圭白  韩宏大 

【关键词】安全强化消毒 高锰酸钾 氯胺 

【出版日期】2005-05-17

【摘要】以细菌及总大肠菌群作为检测指标,采用人工配水考察了氯胺、高锰酸钾单独消毒和二者联用灭活水中指示微生物的效果以及联用消毒时的三卤甲烷生成规律。结果表明,高锰酸钾与氯胺联用对指示微生物的灭活效果好于这两种消毒剂单独使用时的效果,且两者在降低细菌总数及总大肠菌群方面存在协同作用;在通常的高锰酸钾投量范围内( <2mg/L),高锰酸钾与氯胺联用可以进一步降低三卤甲烷的生成量,使处理出水的化学安全性和微生物安全性均得到了提高。

【刊名】中国给水排水

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  当源水有机污染严重、氨氮超标时,预加氯的大部分被消耗在氧化还原性物质上,不但增加了氯耗,而且生成了三卤甲烷等致癌副产物,并降低了消毒效果。为达到预期的消毒效果,势必要加大投氯量,致使生成了更多的氯化副产物。而采用氯胺消毒或在预加氯的同时加入氨,则可降低饮水中总三卤甲烷生成量 [1]。近年来,高锰酸钾预氧化被广泛用于除污染、助凝、取代预氯化等方面并取得了良好的效果,但也存在对微生物灭活效果差的缺点。为此将氯胺与高锰酸钾联用,考察了二者联用时灭活水中指示微生物的效果以及对三卤甲烷生成的影响。1 材料与方法1 1 水样水样 1:向蒸馏水中加入 1mmol/L的NaHCO3和 0. 5mmol/L的CaCl2,以模拟天然水体所具有的矿物质,然后加入一定量实验室培养的含大肠杆菌的菌种,混合均匀后用定量中速滤纸过滤以除去细菌碎片。水样 2:取一定量经 0. 45μm滤膜过滤后的腐殖酸储备液并用蒸馏水稀释到浓度为 4. 5mg/L(以COD计),以模拟天然水中的有机物,同时加入一定量的碳酸氢钠、硝酸钙和溴化钠 (使其浓度分别为1、0. 5、0. 5mmol/L),以保证一定的硬度、碱度及溴含量。采用HCl及NaOH调节pH值到 7。1 2 试验方法方法 1:向一系列经清洗、紫外线消毒的烧杯中加入 1 000mL水样 1和消毒剂,搅拌反应一定时间后取样并置于预先加有无菌中和剂 ( 10% 的Na2S2O3 )的取样瓶中,终止消毒后留作微生物检验。采用滤膜法检测总大肠菌群数,采用平板计数法测定细菌总数。方法 2:取 300mL水样 2于 500mL烧杯中,同时加入一定量高锰酸钾、氯胺及三氯化铁至所需浓度,将其置于六联搅拌机中反应 (快搅 1min,慢搅30min),再经中速定量滤纸过滤后分置于 250mL三角瓶中,其后置于摇床中反应 24h( 25℃, 100r/min)。1 3 消毒效果评价消毒效果依据微生物存活率进行判断,计算公式: 存活率=lg(Nt/N0 ) (1)式中 Nt———消毒剂作用一段时间后水样中剩余微生物数 N0———消毒前等量水样中的对照微生物数此外,根据Haas[2]和Strub[3]等采用的Beren baum公式来判断两种消毒剂之间的作用关系,如计算值<1则消毒剂之间存在协同作用,计算值>1为拮抗作用,计算值=1为相加作用。1 4 三卤甲烷的测定采用外标法对三卤甲烷进行定量。反应后的水样经液—液萃取法富集浓缩后,利用气相色谱仪进行分析。2 结果与讨论2 1 消毒效能对比在投药总量相同的情况下,比较了氯胺和高锰酸钾联用与氯胺单独使用时降低总大肠菌群和细菌总数两指标的效果。结果表明,氯胺与高锰酸钾联用降低总大肠菌群和细菌总数的效果更好(见图 1、2)。图 1 降低总大肠菌群的效果对比Fig. 1 Effectcomparisononreductionoftotalcoliforms图 2 降低细菌总数的效果对比Fig. 2 Effectcomparisononreductionoftotalbacteriacount2 2 两种消毒剂联用的机理分析选用 1. 0mg/L的氯胺和 1. 0mg/L的高锰酸钾联合消毒,即X1 (氯胺)=1. 0mg/L,X2 (高锰酸钾) =1. 0mg/L。作用 15min后对大肠菌群的灭活率为6. 14-lg(100%灭活 ),故以此作为推算Yi(达到此消毒效果时所需单独消毒剂浓度 )的参照值。结合氯胺和高锰酸钾消毒 15min时的剂量与大肠菌群存活率的回归曲线,推知Y1 =3. 1mg/L、Y2 =4. 37mg/L。根据Berenbaum公式计算出:∑ (Xi/Yi) =1 /3. 1+1 /4. 37 =0. 55 <1,即氯胺与高锰酸钾联合降低总大肠菌群的作用为协同作用。同理可推知氯胺与高锰酸钾联合降低细菌总数的作用也为协同作用[∑(Xi/Yi) =0. 71]。2 3 联用时高锰酸钾对THMs形成的影响取水样 2按方法 2分两组进行试验,其中第一组不加混凝剂,第二组加 2mg/L的三氯化铁,而氯胺投量均为 5mg/L,结果分别见图 3及图 4。图 3 高锰酸钾投量对THMs生成量的影响(未投混凝剂)此外,KMnO4 的还原产物(新生态二氧化锰 )具有巨大的表面积和丰富的羟基,也能吸附部分THMs前质。尽管增加高锰酸钾投量会使THMs生成量略有升高,但在通常的投量范围内 ( <2mg/L),投加高锰酸钾还是能够有效降低THMs生成量的。从图 3、4还可知,高锰酸钾与氯胺联合消毒所产THMs的主要形态为一溴二氯甲烷,而三溴甲烷未检出,这主要是由于氯胺消毒在副产物的形成上主要表现为取代作用,而不像氯消毒那样主要表现为氧化作用 [4、5]。比较图 3与图 4可发现,在投加高锰酸钾与氯胺进行联合消毒的同时投加三氯化铁,经混凝、沉淀、过滤后THMs生成量明显下降。这主要是由于二氧化锰的吸附及絮凝核心作用大大改善了Fe3+的混凝效能,提高了对THMs前质的去除率。3 结论① 高锰酸钾与氯胺对水中指示微生物具有协同灭活作用,二者联用消毒可以提高饮用水的微生物安全性。② 在通常的高锰酸钾投量范围内(<2mg/L),高锰酸钾与氯胺联用可以降低三卤甲烷的生成量,因而提高了处理出水的化学安全性。高锰酸钾强化氯胺消毒技术研究@李星$北京工业大学建筑工程学院!北京100022 @杨艳玲$北京工业大学建筑工程学院!北京100022 @吕鉴$北京工业大学建筑工程学院!北京100022 @刘锐平$哈尔滨工业大学市政环境工程学院!黑龙江哈尔滨150090 @李圭白$哈尔滨工业大学市政环境工程学院!黑龙江哈尔滨150090 @韩宏大$天津自来水集团公司!天津300040安全强化消毒;;高锰酸钾;;氯胺以细菌及总大肠菌群作为检测指标,采用人工配水考察了氯胺、高锰酸钾单独消毒和二者联用灭活水中指示微生物的效果以及联用消毒时的三卤甲烷生成规律。结果表明,高锰酸钾与氯胺联用对指示微生物的灭活效果好于这两种消毒剂单独使用时的效果,且两者在降低细菌总数及总大肠菌群方面存在协同作用;在通常的高锰酸钾投量范围内( <2mg/L),高锰酸钾与氯胺联用可以进一步降低三卤甲烷的生成量,使处理出水的化学安全性和微生物安全性均得到了提高。[1] 蒋兴锦.饮水的净化和消毒[M].北京:中国环境科学出版社,1989. [2] YaoK,CharlesNH.InactivationofE. colibycombinedactionoffreechlorineandmonochloramine[J].WaterResearch,1991,25(9):1027-1032. [3]StraubTM.SynergisticinactivationofescherichiacoliandMS-2coliphagebychloramineandcupricchloride[J].WaterResearch,1995,29(3):811-818. [4] AmyGL,TanL,DavisMK.Theeffectsofozonationandactivatedcarbonadsorptionontrihalomethanespeciation[J].WaterResearch,1991,25(2):191-195. [5] 李君文.氯化消毒时三卤甲烷的形成[J].环境保护科学,1994,20(1):5-8.国家高技术研究发展计划 ( 863 )项目 ( 2002AA601140 );; 北京市优秀人才培养专项基金资助项目(20042D0501519);; 北京工业大学博士科研启动基金资助项目(KZ0403200399)

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