NaHSO<sub>3</sub>活化KMnO<sub>4</sub>氧化去除水中嗅味物质的优化控制

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-1241

摘要/Abstract

摘要：

二甲基异莰醇（2-MIB）和土臭素（GSM）等嗅味物质引起的饮用水嗅味问题是供水行业普遍关注的热点问题。围绕水中2-MIB和GSM的有效去除，研究了亚硫酸氢钠（BS）活化高锰酸钾（PM）对两种物质的氧化降解特性，优化了PM/BS体系的药剂投加方式，解析了常见水质因子对PM/BS体系去除2-MIB和GSM效果的影响。结果表明，PM/BS体系能有效氧化去除水中的2-MIB和GSM，但加药方式、药剂浓度比和PM投加量对氧化效果具有显著影响，多次投加比单次集中投加更有利于2-MIB和GSM的氧化去除，纯水条件下适宜的药剂浓度比和PM投加量分别为1∶5和50 μmol/L，2-MIB和GSM去除率可分别达到96%和98%以上。水体pH与HCO₃ ^-对降解效果具有重要影响，pH为6.8的中性微偏酸性条件最有利于2-MIB和GSM的氧化去除；HCO₃ ^-升高会显著抑制PM/BS体系对2-MIB和GSM的氧化去除。水中Cl^-浓度未对PM/BS体系氧化降解2-MIB和GSM的效能产生明显影响。实际原水条件下PM/BS体系对2-MIB和GSM的氧化去除效果减弱，但去除率仍能达到44.8%和56.7%，表现出较好的应用潜力。

关键词: 亚硫酸氢钠, 高锰酸钾, 氧化, 嗅味物质, 三价锰, 优化控制

Abstract:

Taste and odor problem caused by typical odorants such as 2-methylisoborneol（2-MIB） and geosmin（GSM） is an important topic of general concern in water supply industry. Aiming at effective removal of 2-MIB and GSM，the degradation characteristics of 2-MIB and GSM by permanganate/bisulfite（PM/BS） process and the dosing mode of PM/BS were studied. Meanwhile，the effects of common water quality factors on the degradation of 2-MIB and GSM by PM/BS process were investigated. The results showed that PM/BS process could effectively remove 2-MIB and GSM. However，the reactant dosing mode，reactant ratio and PM dosage had significant effects on the removal efficiencies. It was found that multiple-step dosing was more efficient than single-centralized dosing. The PM/BS ratio and PM dosage were optimized as 1∶5 and 50 μmol/L，and the removal efficiencies of over 96% and 98% were achieved for 2-MIB and GSM in pure water condition，respectively. Bicarbonate and pH also exhibited significant influence on the removal of 2-MIB and GSM，the most favorable pH for PM/BS process was 6.8，and the increase of bicarbonate content could significantly inhibit the oxidative removal of 2-MIB and GSM. On the other hand，chloride ion had little effect on the removal of 2-MIB and GSM. Though removal of 2-MIB and GSM by PM/BS process were decreased in actual raw water，the removal efficiencies still reached to 44.8% and 56.7%，respectively，displaying good application potential for the PM/BS process.

Key words: sodium bisulfite, potassium permanganate, oxidation, odor compounds, manganese（Ⅲ）, performance optimization

中图分类号:

X703.1

田家宇, 金圣超, 韩正双, 白雪娟. NaHSO₃活化KMnO₄氧化去除水中嗅味物质的优化控制[J]. 工业水处理, 2022, 42(9): 64-71.

Jiayu TIAN, Shengchao JIN, Zhengshuang HAN, Xuejuan BAI. Performance optimization of permanganate/bisulfite process for removing odor compounds in water[J]. Industrial Water Treatment, 2022, 42(9): 64-71.

https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I9/64

图/表 8

图1 不同反应体系对2-MIB和GSM的去除效果

Fig. 1 Removal effects of 2-MIB and GSM by different reaction systems

图2 加药方式对PM/BS体系降解2-MIB和GSM效果的影响

Fig. 2 Effects of reactant dosing modes on the degradation of 2-MIB and GSM by PM/BS system

图3 PM与BS浓度比对PM/BS体系降解2-MIB和GSM效果的影响

Fig.3 Effects of reagent ratios of PM and BS on the degradation of 2-MIB and GSM by PM/BS system

图4 PM投加量对PM/BS体系降解2-MIB和GSM效果的影响

Fig.4 Effects of PM dosages on the degradation of 2-MIB and GSM by PM/BS system

图5 pH对PM/BS体系降解2-MIB和GSM效果的影响

Fig.5 Effects of initial pHs on the degradation of 2-MIB and GSM by PM/BS system

图6 HCO₃ ^-浓度对PM/BS体系降解2-MIB和GSM的影响

Fig.6 Effects of HCO₃ ^- concentrations on the degradation of 2-MIB and GSM by PM/BS system

图7 Cl^-质量浓度对PM/BS体系降解2-MIB和GSM的影响

Fig.7 Effects of chloride ion concentrations on the degradation of 2-MIB and GSM by PM/BS system

图8 不同水体条件下PM/BS体系氧化降解2-MIB和GSM效果的对比

Fig. 8 Removal effects of 2-MIB and GSM by PM/BS system in different water conditions

参考文献 26

1	李继影，张晓赟，徐恒省，等. 太湖水源水主要异味物质变化规律及来源初探［J］. 环境监测管理与技术，2016，28（3）：69-71. doi:10.3969/j.issn.1006-2009.2016.03.018
	LI Jiying， ZHANG Xiaoyun， XU Hengsheng，et al. Preliminary study on variation and source of main odor compounds in Taihu drinking water source［J］. The Administration and Technique of Environmental Monitoring，2016，28（3）：69-71. doi:10.3969/j.issn.1006-2009.2016.03.018
2	邵晨，黎雷，于水利，等. 产嗅藻类对东太湖某地原水中嗅味物质2-MIB的贡献［J］. 中国环境科学，2014，34（9）：2328-2333. doi:10.3969/j.issn.1000-6923.2014.09.030
	SHAO Chen， LI Lei， YU Shuili，et al. Contribution of algae on theoccurrence of odor and taste compound 2-MIB in drinking water source of East Tai Lake［J］. China Environmental Science，2014，34（9）：2328-2333. doi:10.3969/j.issn.1000-6923.2014.09.030
3	SON M， CHO D G， LIM J H，et al. Real-time monitoring of geosmin and 2-methylisoborneol，representative odor compounds in water pollution using bioelectronic nose with human-like performance［J］. Biosensors and Bioelectronics，2015，74：199-206. doi:10.1016/j.bios.2015.06.053
4	LIN T F， WONG J Y， KAO H P. Correlation of musty odor and 2-MIB in two drinking water treatment plants in South Taiwan［J］. Science of the Total Environment，2002，289（1/2/3）：225-235. doi:10.1016/s0048-9697(01)01049-x
5	LI Lei， YANG Sihui， YU Shuili，et al. Variation and removal of 2-MIB in full-scale treatment plants with source water from Lake Tai，China［J］. Water Research，2019，162：180-189. doi:10.1016/j.watres.2019.06.066
6	TUNG S C， LIN T F， LIU C L，et al. The effect of oxidants on 2-MIB concentration with the presence of cyanobacteria［J］. Water Science and Technology，2004，49（9）：281-288. doi:10.2166/wst.2004.0587
7	PARK G， YU M， KOO J Y，et al. Oxidation of geosmin and MIB in water using O₃/H₂O₂：Kinetic evaluation［J］. Water Supply，2006，6（2）：63-69. doi:10.2166/ws.2006.051
8	MIZUNO T， OHARA S， NISHIMURA F，et al. O₃/H₂O₂ process for both removal of odorous algal-derived compounds and control of bromate ion formation［J］. Ozone：Science & Engineering，2011，33（2）：121-135. doi:10.1080/01919512.2011.548200
9	ROSENFELDT E J， MELCHER B， LINDEN K G. UV and UV/H₂O₂ treatment of methylisoborneol（MIB） and geosmin in water［J］. Journal of Water Supply：Research and Technology-Aqua，2005，54（7）：423-434. doi:10.2166/aqua.2005.0040
10	ZOSCHKE K， DIETRICH N， BÖRNICK H，et al. UV-based advanced oxidation processes for the treatment of odour compounds：Efficiency and by-product formation［J］. Water Research，2012，46（16）：5365-5373. doi:10.1016/j.watres.2012.07.012
11	WATTS M J， HOFMANN R， RCDSENFELDT E J. Low-pressure UV/Cl₂ for advanced oxidation of taste and odor［J］. Journal-American Water Works Association，2012，104（1）：E58-E65. doi:10.5942/jawwa.2012.104.0006
12	LAWTON L A， ROBERTSON P K J， ROBERTSON R F，et al. The destruction of 2-methylisoborneol and geosmin using titanium dioxide photocatalysis［J］. Applied Catalysis B：Environmental，2003，44（1）：9-13. doi:10.1016/s0926-3373(03)00005-5
13	孙昕，史路肖，张燚，等. 真空紫外/过二硫酸盐去除饮用水中嗅味物质［J］. 环境科学，2018，39（5）：2195-2201. doi:10.13227∕j.hjkx.201709019
	SUN Xin， SHI Luxiao， ZHANG Yi，et al. Removal of odorants in drinking water using VUV/persulfate［J］. Environmental Science，2018，39（5）：2195-2201. doi:10.13227∕j.hjkx.201709019
14	SINGH N， LEE D G. Permanganate：A green and versatile industrial oxidant［J］. Organic Process Research & Development，2001，5（6）：599-603. doi:10.1021/op010015x
15	高乃云，沈嘉钰，黎雷，等. 高锰酸钾灭活铜绿微囊藻及胞内毒素释放机制［J］. 同济大学学报（自然科学版），2014，42（5）：721-729.
	GAO Naiyun， SHEN Jiayu， LI Lei，et al. Inactivation of microcystis aeruginosa by permanganate and release kinetics of intracellular microcystin［J］. Journal of Tongji University（Natural Science），2014，42（5）：721-729.
16	刘禧文，闫慧敏，韩正双，等. 水中8种典型嗅味物质的氧化去除研究［J］. 供水技术，2020，14（4）：1-7. doi:10.3969/j.issn.1673-9353.2020.04.001
	LIU Xiwen， YAN Huimin， HAN Zhengshuang，et al. Research on the removal of 8 typical taste and odor compounds from source water by oxidation methods［J］. Water Technology，2020，14（4）：1-7. doi:10.3969/j.issn.1673-9353.2020.04.001
17	徐垒，谢锐莉，董慧峪，等. 亚硫酸氢根活化高锰酸根氧化富里酸对消毒副产物生成势的影响［J］. 环境科学学报，2019，39（6）：1781-1789. doi:10.13671/j.hjkxxb.2019.0059
	XU Lei， XIE Ruili， DONG Huiyu，et al. Effect of bisulfite activated permanganate oxidation of fulvic acid on the formation potential of disinfection by-products［J］. Acta Scientiae Circumstantiae，2019，39（6）：1781-1789. doi:10.13671/j.hjkxxb.2019.0059
18	孙波. NaHSO₃活化KMnO₄快速氧化水中微量有机污染物的效能与机理［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2017. doi:10.1016/j.jhazmat.2018.03.024
	SUN Bo. Kinetics and mechanisms on the fast degradation of micro-organic contaminants by bisulfite activated permanganate［D］. Harbin：Harbin Institute of Technology，2017. doi:10.1016/j.jhazmat.2018.03.024
19	闫慧敏，韩正双，白雪娟，等. 顶空固相微萃取-气相色谱质谱法测定8种嗅味物质［J］. 供水技术，2018，12（6）：58-61. doi:10.3969/j.issn.1673-9353.2018.06.014
	YAN Huimin， HAN Zhengshuang， BAI Xuejuan，et al. Determination of eight odor substances by headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry［J］. Water Technology，2018，12（6）：58-61. doi:10.3969/j.issn.1673-9353.2018.06.014
20	SUN Bo， GUAN Xiaohong， FANG Jingyun，et al. Activation of manganese oxidants with bisulfite for enhanced oxidation of organic contaminants：The involvement of Mn（Ⅲ）［J］. Environmental Science & Technology，2015，49（20）：12414-12421. doi:10.1021/acs.est.5b03111
21	秦萌. Fenton与KMnO₄/NaHSO₃降解含氮杂环化合物性能和机制的对比研究［D］. 徐州：中国矿业大学，2020.
	QIN Meng. Comparative study on the removal performance and mechanisms of nitrogen heterocyclic compounds by Fenton and KMnO₄/NaHSO₃ ［D］. Xuzhou：China University of Mining and Technology，2020.
22	付旺. 高锰酸钾/亚硫酸氢盐体系降解水中盐酸四环素和环丙沙星的研究［D］. 泉州：华侨大学，2019.
	FU Wang. Study on degradation of aqueous tetracycline hydrochloride and ciprofloxacin by potassium permanganate/bisulfite system［D］. Quanzhou：Huaqiao University，2019.
23	GAO Yuan， JIANG Jin， ZHOU Yang，et al. Unrecognized role of bisulfite as Mn（Ⅲ） stabilizing agent in activating permanganate〔Mn（Ⅶ）〕 for enhanced degradation of organic contaminants［J］. Chemical Engineering Journal，2017，327：418-422. doi:10.1016/j.cej.2017.06.056
24	LIU Cheng， ZHAO Meiqi， HE Siyuan，et al. Activation of permanganate with hydrogen sulfite for enhanced oxidation of a typical amino acid［J］. Environmental Technology，2019，40（12）：1605-1614. doi:10.1080/09593330.2018.1426644
25	SONG Yali， QI Jingyao， TIAN Jiayu，et al. Construction of Ag/g-C₃N₄ photocatalysts with visible-light photocatalytic activity for sulfamethoxazole degradation［J］. Chemical Engineering Journal，2018，341：547-555. doi:10.1016/j.cej.2018.02.063
26	ZHANG Weiqiu， ZHOU Shiqing， SUN Julong，et al. Impact of chloride ions on UV/H₂O₂ and UV/persulfate advanced oxidation processes［J］. Environmental Science & Technology，2018，52（13）：7380-7389. doi:10.1021/acs.est.8b01662

[1]	徐浩, 张凡, 于鑫, 陈红, 薛罡. 铁铜微电解-Fenton联合工艺去除磺胺甲唑和卡马西平[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 55-64.
[2]	李秀玲, 宾冰, 龚盈盈, 武哲, 曾湘楚. 铁锰改性桑枝生物炭的构筑及其对水体磷的吸附[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 175-184.
[3]	赵帆, 龚茜, 韩严和, 郭智, 季华, 马雪姣. EGSB-SBR-臭氧氧化组合工艺处理石化工业废水的研究[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 129-136.
[4]	韩雨璇, 倪志娇, 卢洪伟. 添加剂对DBD处理亚甲基蓝模拟废水的影响[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 165-174.
[5]	唐向阳, 万军, 孙建阳, 闫岩. 高COD含氟废水的处理研究[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 193-197.
[6]	钟全发, 钟琳, 徐国徽, 金青海, 余瑾, 徐飞, 何頔. 垃圾渗滤液膜浓缩液全量化处理中溶解性有机物分子水平转化特征[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 109-117.
[7]	李敬存, 闫琳琳, 李传军, 郭丽波. 酚醛树脂工业废水处理技术探讨研究[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 193-196.
[8]	刘松麟, 杨庆峰, 邱辉强, 孙宇雯, 刘阳桥. CuO-Co₃O₄改性钛基纳米电极去除水中硝酸盐[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 46-53.
[9]	李昊, 石楠, 武道吉, 傅凯放, 罗从伟. MoS₂@Fe₃O₄类Fenton体系催化降解碘帕醇的性能[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 66-72.
[10]	郑国庆, 黄煜坤, 韩要丛, 薛兴勇, 卢彦越, 蓝丽红, 陈贞南. 锰渣活化过一硫酸盐降解罗丹明B[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 79-86.
[11]	范存文, 郭佩洁, 胡予佳, 刘新福, 邱清荣, 苏昊, 张大超. 离子型稀土矿山氨氮废水生物脱氮技术研究进展[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 9-16.
[12]	张翠红, 王靖, 王洁, 袁文蛟. 季铵盐改性二氧化硅的制备及其吸附钒（Ⅴ）的性能[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 104-114.
[13]	师雅琪, 孟广源, 陈鹏, 张芯婉, 付涛, 杨正武, 张连胜, 张乐华. 基于神经网络精准预测含铬废酸电氧化再生效果[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 131-138.
[14]	李守彪, 吴亚品, 徐凤麒, 郭宇, 颜薇, 江波. ClO _x ^-产物对电氧化去除COD性能评价及水体毒性影响[J]. 工业水处理, 2024, 44(9): 143-150.
[15]	李亚峰, 伍健伯, 张驰. 厌氧氨氧化颗粒污泥形成的研究进展[J]. 工业水处理, 2024, 44(9): 23-30.

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