聚合双酸铝铁在饮用水处理中的应用

王志巍，吕奋勇，陈嘉宾

（蓝保（厦门）水处理科技有限公司，福建 厦门 361024）

聚合双酸铝铁在饮用水处理中的应用

王志巍，吕奋勇，陈嘉宾

（蓝保（厦门）水处理科技有限公司，福建 厦门 361024）

阐述了新型高效水处理混凝剂—聚合双酸铝铁的研制机理及产品性能指标。汇集近几年来的实际应用数据，考察其在常温、高温、低温，高浊度、低浊度情况下与聚氯化铝PAC、硫酸铝AS的净水效果；通过搅拌试验对比对水中总铁、总锰的去除效果及残余铝含量。综合净水效果，聚合双酸铝铁明显优于聚氯化铝及硫酸铝。

聚合铝铁型混凝剂；聚合双酸铝铁；净水效果

1 水处理混凝剂的应用现状

混凝技术目前仍是国内外广泛应用的、既经济又简单的水处理技术，混凝剂产品的开发和应用已成为混凝水处理技术的最核心课题之一。自最初级的明矾、硫酸铝产品，到20世纪70年代以来对聚氯化铝、聚合硫酸铁的成功开发和应用，聚氯化铝至今仍一直在饮用水处理方面占据广泛的市场，但其固有的一些缺陷也是净水技术中急待解决的问题，如：1）絮体小而易碎，沉降慢，增大沉淀池和砂滤层反冲洗的负荷，增加综合成本；2）小絮体能通过砂滤层进入滤后水，降低出水水质；3）硫酸铝、聚氯化铝在低温、低浊下，净水能力下降甚至丧失；4）出水残余铝较高。卫生医学界已关注早期老年痴呆症的发生可能与铝离子残留人体大脑的积累有关，卫生部发布的生活饮用水水质卫生安全规范规定饮用水中残余铝标准不得高于0.2mg/L。

2 聚合双酸铝铁的净水机理及性能指标

国内企业自20世纪90年代初开始进行新型高效净水剂的研发，并成功研制出新一代高效水处理混凝剂—聚合双酸铝铁（代号：PAFCS）。聚合双酸铝铁集铝盐、铁盐净水剂优点于一身，运用协同增效机理，引入促进剂、增效剂及SO42-离子，有效地把铝铁聚合为一体，增大分子链及分子质量。在净水性能方面，聚合双酸铝铁除通过电荷吸引和杂质颗粒吸附作用外，还通过其网状分子链对细小微粒进行网捕卷扫、吸附，形成粗大的絮体，沉降速度快，絮体沉降彻底；另外，通过铁盐的互补效应及絮体的彻底沉淀，可有效降低出水中的残余铝含量。

聚合双酸铝铁的产品物理性能指标（企业标准）见表1。

3 聚合双酸铝铁的应用

3.1 搅拌试验

3.1.1 试验仪器及混凝剂的理化指标

试验仪器为：搅拌仪，ZR4-6型混凝试验搅拌机（深圳中润）；浊度仪，2100N型台式浊度仪（美国HACH）；WFX-IF2型原子吸收分光光度计（北京第二分析仪器厂）；722型分光光度计（上海产）。各种混凝剂的理化指标见表2。

表1 聚合双酸铝铁的产品物理性能指标（企业标准）

表2 各种混凝剂的理化指标

3.1.2 搅拌试验条件

上海淞浦取水口原水。该原水浊度一般为40～100NTU，水温在5℃～30℃之间。混凝剂置于恒温下保存，试验当天配制，试验配制浓度均为1.0%。搅拌试验时间及搅拌速率见表3。试验数据（全年跟踪三个不同温度段试验结果）见表4、表5、表6，图1、图2、图3。

表3 搅拌试验时间及搅拌速率

3.2 试验评价

该试验以沉淀水浊度3NTU为基准，在不同温度下，对三种混凝剂的投加量、残余铝及水中总铁、总锰进行对比评价。

3.2.1 混凝剂对水温的适应性

在常温和高温下，聚合双酸铝铁与聚氯化铝的投加量相差较小，硫酸铝总体较聚合双酸铝铁和聚氯化铝的用量偏大；在低温条件下，聚合双酸铝铁虽然投加量较常温大，但形成的絮体颗粒非常粗大，与聚氯化铝、硫酸铝相比，存在的优势明显，原因主要是铁盐与铝盐有效链接，形成的晶体网状较大，网捕卷扫作用优越，且铁盐大大增大了其絮体分子量，在加速絮体沉降方面也起到了很大作用。

3.2.2 出水残余铝的去除效果比较

严格控制聚合双酸铝铁在铝盐、铁盐中的平衡，通过铁盐有机链接铝盐，使游离铝离子大大降低，从而有效减少游离铝离子对出水中残余铝的影响。纯铝盐产品由于铝盐水解形成的絮体小且易碎，小絮体容易通过砂滤进入滤后水，从而造成出水残余铝偏高，甚至经常出现不合格。在低温条件下，此现象更为明显和严重。

表5 试验数据（2）

表6 试验数据（3）

3.2.3 水中总铁、总锰的去除效果比较

聚合双酸铝铁对总铁的去除率大于90%，且原水中总铁含量越高，去除效果越好。聚氯化铝对总铁的去除效果略低于聚合双酸铝铁，去除率约为85%；硫酸铝对总铁的去除效果较差，去除率平均仅约为75%。

在总锰去除方面，由于原水中总锰含量本身不高，出水残余总锰含量相差不多，但聚合双酸铝铁在总锰去除方面仍具有一定的优势。

4 实际净水运行数据比较

实际净水数据比较摘录于厦门水务集团杏林水厂、集美水厂2005年（使用液体聚氯化铝PAC）和2006年（开始使用液体聚合双酸铝铁PAFCS）同期实际净化处理数据，在进水浊度相近情况下，对比净水剂的单耗量。杏林水厂水源为九龙江水，正常原水浊度一般在30～ 100NTU（台风季节浊度高达1000NTU）；集美水厂水源为水库水，原水浊度正常为10NTU左右，属于低浊度原水。工艺处理要求：沉淀池水浊度≤5.0NTU；出厂水浊度≤0.6NTU。厦门水务集团杏林水厂高浊度原水处理数据见表7，集美水厂低浊度原水处理数据见表8。

从表7、表8两个水厂的实际运行数据可以看出，聚合双酸铝铁在处理低浊度原水时优势明显，药剂单耗较聚氯化铝可节约35%，且絮体大，沉降速度快；台风季节的高浊度水处理方面聚合双酸铝铁也较聚氯化铝具有明显成本优势，药剂单耗降低了约30%。

图1 余浊与投加量关系曲线（低温5.5℃）

图2 余浊与投加量关系曲线（常温21.5℃）

图3 余浊与投加量关系曲线（高温29℃）

表7 杏林水厂台风季节高浊度原水处理数据

表8 集美水厂低浊度原水处理数据

5 结论

综合上述试验及实际运行数据表明，新型高效水处理混凝剂—聚合双酸铝铁在饮用水处理方面相对聚氯化铝、硫酸铝产品具有明显的净化效果及成本优势，处理高浊度和低浊度原水时效果都很显著。聚合双酸铝铁既克服了低温、低浊处理的难题，又可明显去除水中总铁、总锰，且投量低，净化出水残余铝完全符合国家新的饮用水卫生规范，是一种安全、高效、经济的新型水处理剂。

张民权，高枫，汤继军.无机复合型高效净水剂的研制及应用[J].净水技术，2003（2）.

Application of Polymerization Double Acid Aluminium and Iron in Treatment of Drinking Water

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X703

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1006-5377（2016）01-0049-04