过硫酸氢钾修复黑臭水体试验研究

毛世丽 薛祝缘

摘要：为考察过硫酸氢钾对黑臭水体的修复效果，通过模拟真实黑臭水体，进行不同投加量实验，测试分析各项水质指标的变化情况。结果表明：随着投加量的增加，溶解氧和氧化还原电位也在增加，随着时间变化，呈现先增加后减小的趋势，DO峰值出现在0.5h，Eh峰值在1h;COD和氨氮的去除率也随着投加量的增加而增加，当投加量为10mg/L时，反应24h后，其去除率分别为54.8%和46.1%。

关键词：过硫酸氢钾;黑臭水体;水质指标

近年来，城市水体修复已取得较好的成果，农村黑臭水体的治理成为重点关注，生态环境部发行指导意见[1]，预计在2035年基本消灭农村黑臭水体，故而黑臭水体的修复迫在眉睫。

过硫酸氢钾（KHSO5，PMS）主要是由单过硫酸氢钾、硫酸氢钾和硫酸钾等组成的酸性复合盐[2]，其分子式为2KHSO5∙KHSO4∙K2SO4。PMS溶于水会产生硫酸根自由基（SO4-∙），可参与化学反应，去除水中的有机物;因其强氧化性，还可快速杀菌，故其不仅在水处理方面有作用，还可用于消毒杀菌。蔡欣欣等[3]利用过硫酸氢钾对虾养殖水体进行修复杀菌，PMS泼洒三天后，显著降低了水体中细菌和弧菌的占比。刘兰[4]实验确定过硫酸氢钾投加量在200mg/L，作用时间75min时，对COD、氨氮的去除率分别可达50%和60%。

本研究主要对过硫酸氢钾修复黑臭水体进行系统分析，通过分析其投加量和作用时间对黑臭水体指标的影响，探讨过硫酸氢钾修复黑臭水体的可能性，以期为黑臭水体的修复提供实验依据。

1 材料与方法

1.1实验材料

本实验所用的PMS为50%过硫酸酸氢钾粉剂。实验用水和底泥均取自某黑臭沟渠，底泥先用筛网过滤掉其中的石子、落叶等杂质，再装入到直径为7cm，高35cm的透明塑料装置中，装填高度为5cm，实验用水取自同一沟渠上覆水，水样慢慢倒入装置中，尽量减小水样对底泥的扰动，底泥上部装入25cm深度的上覆水，模拟真实黑臭水体。

1.2分析方法

各项水体指标的分析测试方法均按照标准进行，COD含量：快速消解分光光度法（HJ/T 399-2007）;NH4+-N：纳氏试剂分光光度法（HJ 535-2009）;TP含量：钼酸铵分光光度法（GB 11893-89）。便携式pH计，溶解氧仪，便携式氧化还原电位测定仪，紫外可见光分光光度计。

1.3实验方法

将过硫酸氢钾的投加量按照0、2、4、6、8、10mg/L加入到实验装置中，在0、0.5、1、2、4、6、8、16、24、48h进行取样测试，测试DO、Eh、pH、COD、氨氮和TP。测定结果重复三次，取平均值。

2 结果与分析

2.1 DO的变化

溶解氧是衡量水体自净能力的重要指标，PMS投加量对DO的影响由图1可知。与空白相比，DO与投加量呈正相关，在0.5h达到峰值，随后下降;投加量10mg/L时，DO可升高至2.72mg/L。当PMS溶于水后可生成不稳定臭氧，臭氧瞬间分解成氧气和氧原子，溶解氧增加[5]。随着水中生物的作用，溶解氧逐渐减少。

2.2 氧化还原电位的变化

黑臭水体的形成与氧化还原电位过低有直接关系[6]，PMS投加量对Eh的影响由图2可知，Eh与投加量呈正相关，而随着时间变化，呈现先升高后降低的趋势，峰值主要集中在前1h;当投加量为2mg/L时，峰值为80.3mv，投加量为10mg/L时，峰值为240.5mv，变化显著。PMS溶于水生成SO4-∙的强氧化性，之后降低则是与有机物反应，SO4-∙减少[7]。

2.3 COD的变化

PMS投加量对COD的影响如图3可知，随着投加量的增加，COD浓度降低，当投加量为2mg/L时，去除率28.2%;在10mg/L时，去除率54.8%，变化较为显著。随着PMS投加量的增加，形成的自由基、活性氧衍生物增加，有利于有机物降解[8]。

2.4氨氮的变化

PMS投加量对氨氮的影响由图4可知，随着投加量的增加，氨氮浓度降低，去除率增加。当投加量为2mg/L时，去除率为11.5%;增加至10mg/L时，去除率为46.1%，变化较为显著。水中氨氮主要以NH4+存在，很容易与SO4-∙结合，从而被降解[9]。

2.5 TP的变化

PMS投加量对TP的影响由表2可知，TP的变化较小。这是由于PMS的投加量未引起溶解氧显著变化，当DO升高，铁以Fe3+形式存在，Fe3+與磷结合，以磷酸铁的形式沉积到底泥中，使得水体中TP浓度降低[10]。

3 结论

1）随着PMS投加量的增加，溶解氧和氧化还原电位增加，随着时间的变化则呈现先增加后降低的趋势，在0.5h时达到峰值，之后逐渐降低，在24h趋于稳定。

2）随着PMS投加量的增加，COD和氨氮浓度降低，在24h时去除率最高，当投加量为10mg/L时，COD、氨氮的去除率最高分别为54.8%和46.1%;TP变化较小。

参考文献

[1]中华人民共和国生态环境部.《关于推进农村黑臭水体治理工作的指导意见》[EB/OL].2019-7-08. http：//www.mee.gov.cn/xxgk2018 /xxgk/xxgk15/201907/t20190725_712272.html.

[2]冯秀，王爱玲，张振仓，等. 过硫酸氢钾复合物最佳杀菌条件的研究[J]. 动物医学进展，2017，38（8）：39-42.

[4]蔡欣欣，于永翔，王印庚，张正，廖梅杰，李彬，刘潇，朱洪洋，荣小军.过硫酸氢钾干预下对虾养殖系统中水质指标和菌群结构变化分析[J/OL].上海海洋大学学报：1-12[2021-11-14].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/31.2024.S.20211021.0957.002.html.

[4]刘兰. 污染水体的曝气和化学氧化组合修复试验研究[D].重庆大学，2013.

[5]A T N，A Z Z，A W R，et al. Effects of potassium peroxymonosulfate on disintegration of waste sludge and properties of extracellular polymeric substances-ScienceDirect[J]. International Biodeterioration & Biodegradation，2016，106：170-177.

[6]王旭，王永刚，孙长虹，潘涛.城市黑臭水体形成机理与评价方法研究进展[J].应用生态学报，2016，27（04）：1331-1340.

[7]Govindan K，Raja M，Noel M，et al. Degradation of pentachlorophenol by hydroxyl radicals and sulfate radicals using electrochemical activation of peroxomonosulfate，peroxodisulfate and hydrogen peroxide[J]. Journal of Hazardous Materials，2014，272（may 15）：42-51.

[8]张星，姚吉伦，徐文思，周振，范峻雨，万天琦，李永青.过硫酸氢钾在水处理中的应用研究进展[J].化学与生物工程，2018，35（02）：8-14.

[9]杨颖，郭洪光，邓钦祖，张永丽.Fe～（2+）激活过氧单硫酸盐去除水中氨氮分析[J].中南大学学报（自然科学版），2016，47（08）：2900-2906.

[10]龚春生，范成新.不同溶解氧水平下湖泊底泥-水界面磷交换影响因素分析[J].湖泊科学，2010，22（03）：430-436.