高锰酸钾预处理［1、2］和粒状活性炭吸附［3］技术已经被应用于饮用水的除污染工艺中，并被证明对水中有机物具有良好的去除效果。在前期高锰酸钾预处理去除水中有机物的研究中，发现高锰酸钾与某些药剂复合使用可以进一步提高除污染效果，进而改善最终处理后的水质。本文研究高锰酸钾复合药剂预处理和粒状活性炭吸附这两项技术联合使用后对水中有机物的去除效果。?
1 去除水中有机物的效果
1.1实验方法
在实验室里以TOC为检测指标，分析高锰酸钾复合药剂与粒状活性炭联用技术对水中有机物的去除效果。
先经过静态实验，向原水中投加混凝剂和高锰酸钾复合药剂进行混凝，把混凝之后的水样静止放置20min，再以一定滤速通过砂滤柱，从而得到高锰酸钾复合药剂处理的滤后水，并连续通过粒状活性炭吸附装置，最后对出水进行有机物含量分析。实验用水样是在自来水中加入生活污水、工业废水和松花江底泥充分混合后配制而成，使水样具有与天然受有机物污染的水相似的水质特征。
在该原水水质条件下，先单独采用高锰酸钾复合药剂预处理和粒状活性炭吸附分别进行去除有机物的实验，以便与两者联用的效果进行对比。
1.2 实验结果与分析
单独采用高锰酸钾复合药剂预处理对水中有机物的去除效果见表1。?
表1 高锰酸钾复合药剂预处理对水中有机物的去除效果
原水TOC
实 验 结 果
高锰酸钾含量(mg/L)
0.5
1.0
1.5
2.0
6.1
剩余TOC(mg/L)
4.1
3.9
3.8
3.8
TOC去除率(％)
32.8
36.1
37.7
37.7
9.8
剩余TOC(mg/L)
7.2
6.3
5.8
5.8
TOC去除率(％)
26.5
35.7
40.8
40.8
12.5
剩余TOC(mg/L)
9.6
8.5
7.9
7.9
TOC去除率(％)
23.2
32.0
36.8
36.8
15.3
剩余TOC(mg/L)
11.8
10.2
9.5
9.4
TOC去除率(％)
22.9
33.0
37.9
38.9
从表1可以看出，当向原水中投加含0.5 mg/L高锰酸钾的复合药剂进行处理，对不同原水均具有良好的去除效果，出水的TOC值都明显降低，去除率达到22.0％～33.0％，但去除率随着原水中有机物含量的加大而有所减少。当高锰酸钾复合药剂投加量增加到含1.0 mg/L高锰酸钾时，不同出水的TOC值进一步降低，降低幅度总的来看没有投加含0.5 mg/L高锰酸钾的复合药剂时明显，但此时对有机物含量较高原水(TOC值为15.3 mg/L)的去除率也已经达到33.0％。这说明，只要针对原水的有机物含量来调整高锰酸钾复合药剂的投加量，就可以取得良好的除污染效果。而当复合药剂中高锰酸钾的含量继续增加达到1.5 mg/L时，不同出水的TOC值降低已是较小，当复合药剂中高锰酸钾的含量增加到2.0 mg/L时，不同出水的TOC值几乎不再降低。?
单独采用粒状活性炭吸附处理对水中有机物的去除效果见表2。?
表2 粒状活性炭吸附处理对水中有机物的去除效果
原水TOC(mg/L)
6.1
9.8
12.5
15.3
GAC处理出水TOC(mg/L)
3.9
6.7
9.3
11.2
TOC降低量(mg/L)
2.2
3.1
3.2
4.1
TOC去除率(％)
36.1
31.6
25.6
26.8
注 GAC--粒状活性炭吸附
表2中的实验结果表明，粒状活性炭吸附处理对不同原水均具有一定的去除效果，去除率在25.0％～32.0％之间波动。对于污染较轻的原水，被粒状活性炭吸附去除的TOC量较少，但去除率较高；而对于污染较重的原水，被粒状活性炭吸附去除的TOC量较多，但去除率较低。
高锰酸钾复合药剂与粒状活性炭联用对水中有机物的去除效果见表3。
表3 高锰酸钾复合药剂与粒状活性炭联用对水中有机物的去除效果
原水TOC
(mg/L)
实 验 结 果
高锰酸钾含量(mg/L)
0.5
1.0
1.5
2.0
6.1
剩余TOC(mg/L)
1.8
1.6
1.3
1.1
TOC去除率(％)
70.1
73.8
78.7
82.0
9.8
剩余TOC(mg/L)
4.1
3.0
2.4
2.2
TOC去除率(％)
58.2
69.4
75.5
77.6
12.5
剩余TOC(mg/L)
5.7
5.0
4.4
4.0
TOC去除率(％)
54.4
60.0
64.8
68.0
15.3
剩余TOC(mg/L)
6.9
5.7
4.9
4.6
TOC去除率(％)
54.9
62.7
68.0
69.9
从表3中的实验结果可以看出，对于污染较轻的原水，经过高锰钾复合药剂预处理再采用粒状活性炭吸附，出水TOC就能降低到很低的水平，对原水TOC的去除率达70％以上。同样，对于污染较重的原水，增加复合药剂中高锰酸钾含量来提高处理效果后，再采用粒状活性炭吸附处理，出水TOC就可以降低到较低的水平，对原水TOC的去除率也能接近70％。?
2 对水中微量有机物的去除作用
2.1实验装置与实验方法
在实验室里建立两套平行的水处理工艺模型装置，流程分别为：?
流程Ⅰ：原水--混合(投加混凝剂)--反应沉淀--砂滤--粒状活性炭?
流程Ⅱ：原水--混合(投加混凝剂和高锰酸钾复合药剂)--反应沉淀--砂滤--粒状活性炭水处理模型设计参数：处理水量8L/h；混合时间0.5min，机械搅拌速度150～200r/mm；反应时间5min，机械搅拌速度50～70r/min;沉淀时间20min；砂滤柱尺寸1000mm，砂粒径0.5～1.2mm，砂滤层厚度350 mm，承托层采用天然卵石，粒径4～8mm，厚度50 mm，过滤速度8 m／h；活性炭吸附柱尺寸500mm，活性炭选用煤质圆柱型炭，粒径1.5mm，总孔容积0.80cm3/g，比表面积900m2/g，活性炭层高度200mm，过滤速度2.2m/h，接触时间5.5min，活性炭吸附柱出水量1L/h。
混凝剂选用固体精制硫酸铝，投加量通过烧杯混凝试验来确定；高锰酸钾复合药剂配置方法和投加量需根据具体水质条件来确定。
实验用水采自松花江某段，因处于冬季冰封期，原水水质比较稳定，这期间是松花江水有机污染最严重和最难处理的时期。取样检测时原水水温接近0°C，浊度为10.2 NTU，TOC为8.5mg/L。
将原水连续通过两套平行的水处理工艺模型装置，运行一周时间后取得不同取样点的处理后水样，通过色谱／质谱联用仪对水样中微量有机物进行分析。?
微量有机物种类为检测出色谱峰的个数，含量为检测出色谱峰的峰面积。?
2.2 实验结果与分析
经过GC/MS分析，现将原水、粒状活性炭吸附处理、高锰酸钾复合药剂预处理以及高锰酸钾复合药剂与粒状活性炭联用处理这四种出水中微量有机物的分布情况统一归纳，列于表4中。