吴强++刘红琼
[摘 要]针对某市河网水二甲基异冰片超标事件，采用氧化和吸附技术对水中嗅味物质的去除效果进行研究，结果表明：高锰酸钾复合药剂强化混凝技术可以应对低浓度的二甲基异冰片超标问题；粉末活性炭对嗅味物质的快速吸附需要30min，lh后达到吸附平衡，并且符合Freundlich吸附等温式，可以应对较高浓度的二甲基异冰片超标问题。通过生产试验，进一步证实了高锰酸钾复合药剂预氧化-强化混凝-活性炭吸附工艺对二甲基异冰片具有较好的去除效果。
[关键词]饮用水 二甲基异冰片 氧化技术 吸附技术
中图分类号：TM121.1.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）07-0027-01
近年来，饮用水异嗅异味问题日益严重，导致饮用水水质下降，水处理成本增大，引起了用户的不满。饮用水中的嗅味主要有土霉味、鱼腥味、芳香臭和青草味等，以引起土霉味的土臭素和二甲基异冰片最为常见，它们主要是藻类和放线菌的代谢产物，嗅阈浓度很低，约为10ng/L，即使在水中的含量很小，也能产生嗅味问题。
2015年9月，某市河网水产生明显异味，经水质分析发现水中主要致嗅物质为二甲基异冰片。以该河网水为原水的水厂为常规处理工艺，常规工艺难以去除水中的嗅味物质，给供水带来了一定影响。对于土臭素和二甲基异冰片等致嗅物质的去除技术，国内外研究表明氧化法和吸附技术可以降低水中异嗅物质含量。因此本研究以该河网水作为研究对象，基于水厂现有条件选择高锰酸钾、高锰酸钾复合药剂、粉末活性炭作为处理药剂，研究上述药剂对二甲基异冰片的去除效果，以期为水厂提供可行的嗅味物质控制技术。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1仪器与设备：深圳中润混凝实验搅拌仪ZR-4；MILLIPORE纯水机；二甲基异冰片送第三方用气相色谱-质谱仪检测。
1.1.2 药剂：二甲基异冰片标准物质（100ug/ml），聚氯化铝（三氧化二铝含量为10.4%），高锰酸钾（水厂在用食品级），高锰酸钾复合药剂（某净水剂厂提供），木质粉末活性炭（碘值约为850mg/g，水厂在用）
1.1.3河网水：试验期间嗅味严重，二甲基异冰片浓度约为70ng/L。
1.2 试验方法
1.2.1混凝试验：试验采用混凝试验搅拌仪，取1000ml水样，投加一定浓度的氧化剂，以300r/min快速搅拌5分钟后再投加聚氯化铝，以300r/min快速搅拌半分钟后，再以
50r/min慢速搅拌15min，静置30min后在水面下2 cm处抽取上清液并测定相关指标。
1.2.2吸附试验
1.2.2.1吸附速率试验
将水样置于六联搅拌器上，活性炭投加量为10mg/L，以300r/min的转速搅拌不同时间，吸附时间分别为10、20、30、45、60、90min，时间结束后对该烧杯水样立即进行过滤取样。
1.2.2.2吸附容量试验
水样置于六联搅拌器上，粉末活性炭投加量分别为5、15、30、50mg/L，以300r/min的转速搅拌2h，时间结束后对该烧杯水样立即进行过滤取样。
2 结果与讨论
2.1 氧化技术
2.1.1单独氧化去除技术
采用去离子水配制二甲基异冰片100ng/L水样，加入一定量的氧化剂，在300r/min条件下搅拌30min，然后加入硫代硫酸钠终止反应.随着氧化剂投加量的增加，两种氧化剂对嗅味物质的去除率呈上升趋势。当氧化剂投加量由0.2mg/L增至1mg/L时，高锰酸钾对二甲基异冰片的去除率由3.2%增加到15.9%，高锰酸钾复合药剂对二甲基异冰片的去除率由5.5%增加到20.4%。可以看出，高锰酸钾复合药剂对二甲基异冰片的去除效果优于高锰酸钾，但氧化能力均有限，这与相关文献报道一致。
2.1.2 预氧化强化混凝技术
以河网水为试验原水，选择高锰酸钾复合药剂作为预氧化剂。加入一定量的氧化剂氧化三十分钟后，再加入混凝剂PAC（24mg/L），进行混凝沉淀反应，静置30分钟后取上清液测试嗅味指标。常规工艺对二甲基异冰片去除率仅为9.6%，这是因为常规工艺只能去除水中的悬浮物和大分子胶体颗粒，对微量有机物的去除能力较差，高锰酸钾预氧化则提高了对嗅味物质的去除率，分析原因认为高锰酸钾复合药剂发挥了多种药剂协同的氧化、吸附作用，可以有效提高除臭效果[1]。当高锰酸钾复合药剂增至0.8mg/L时，对二甲基异冰片的去除率达到34.6%，再增加高锰酸钾复合药剂投加量，去除效果不明显。
2.2 吸附技术
2.2.1粉末活性炭吸附速率
以河网水为原水，活性炭投加量为lOmg/L，进行活性炭吸附速率试验，结果见图3。可以看出活性炭吸附二甲基异冰片的快速吸附阶段在0～30min内，1h后达到吸附平衡，再延长吸附时间去除效果变化不明显。虽然活性炭对嗅味物质的吸附主要在1h内，但如有条件的可进一步延长吸附时间，提高吸附效率。
2.2.2粉末活性炭投加量
以河网水为原水，进行活性炭吸附容量试验。采用Freundlich等温线拟合二甲基异冰片的吸附容量曲线，得到等温式：y=8.487X0.672。根据FreundIich吸附等温式计算出的吸附后需达到国家标准限值所需的活性炭量，可为水厂的活性炭应急处理提供技术参考。
3 生产试验
基于实验室烧杯试验结果，以河网水为水源水在某水厂进行了高锰酸钾预氧化-强化混凝-活性炭吸附工艺去除二甲基乙冰片的生产试验。在混凝反应近结束时投加不同量活性炭考查异味的去除效果，其液氯投加量1.0 mg/L，高锰酸钾投加量0.25mg/L，聚合铝投加量20 mg/L，且聚合氯化铝和高锰酸钾同时投加，沉淀水在活性炭投加后50分钟采样检测，河网水二甲基异冰片为74 ng/L，试验结果（沉淀池出水处采样检测）如表1：
试验表明：通过常规工艺处理，2-甲基异冰片的去除率为9.5%，投加12 mg/L活性炭其去除率为25.7%，投加16mg/L活性炭其去除率为32.4%。
4 结论
4.1 高锰酸钾和高锰酸钾复合药剂对二甲基异冰片有一定的氧化去除能力。从除嗅效果上来看，高锰酸钾复合药剂优于高锰酸钾，高锰酸钾复合药剂预氧化强化混凝技术可以应对低浓度（≤20ng/L）的二甲基异冰片超标问题。
4.2 对于较高浓度的二甲基异冰片去除问题，可以考虑采用粉末活性炭吸附法。其中粉末活性炭对嗅味物质的快速吸附需要30min，1h后达到吸附平衡，因此活性炭的投加点最好保证活性炭1h的吸附时间。粉末活性炭对嗅味物质的吸附符合Freundlich吸附等温式，根据此公式可计算出给水厂活性炭所需投加量，为水厂的活性炭应急处理提供技术参考。
4.3 通过生产试验，进一步证实了高锰酸钾复合药剂预氧化-强化混凝-活性炭吸附工艺对二甲基异冰片具有较好的去除效果。
参考文献
[1] 高锰酸钾及其复合药剂强化混凝除藻除嗅对比[J]。张锦，陈忠林，范洁，等。哈尔滨工业大学学报，2004，36（6）：736-738.
作者简介
吴强（1977— ），男，陕西人，高级工程师，硕士，湖州市水务集团有限公司从事水质监测及管理工作。
