地表水源pH值对聚氯化铝混凝效果及残留铝的影响

尹卫政 陆亭伊 闵建军 韩晓刚 王玉敏 孙 瑶 徐动展

(1.丰县付庄水厂， 江苏 徐州 221733；2.常州清流环保科技有限公司， 江苏 常州 213144；3. 南京水务集团有限公司，南京 210000；4.徐州清流水环保科技有限公司， 江苏 徐州 221733)

地表水源净化中聚氯化铝(PAC)是常用的混凝剂之一，其药剂自身较高的pH值，以及广域可调的盐基度对于大多数水都有很好的效果[1]。但是铝盐在治水过程中会有一定的残留，尤其铝离子是以离子态形式存在，很容易被人体吸收，长期摄入可能导致危害[2]。李润生等[3]曾提出高盐基度PAC可以很好地降低水体中的残留铝，同时指出当源水的pH值较高时，很可能导致生活饮用水残留铝超标。徐州丰县的大沙河和铜山区的小沿河作为丰县付庄地表水厂的饮用水水源地，常年高pH值，低浊度。因此笔者使用生活饮用水用聚氯化铝对徐州丰县付庄地表水厂大沙河水源地和小沿河水源地原水进行混凝搅拌实验对比，希望通过实验结果可以找出原水pH和沉淀出水残留铝的规律。

1 实验部分

1.1 实验原料与仪器

(1)实验用化学试剂主要有 PAC(常州清流环保科技有限公司生产，其理化指标见表1)；铬天青S(天津市广成化学试剂有限公司，AR)；对硝基酚、乙二胺(国药集团化学试剂有限公司，AR)；乳化剂OP、溴代十六烷基吡啶(天津市科密欧化学试剂开发中心，AR)；盐酸(天津市标准科技有限公司，AR)。地表水源水来自于丰县大沙河、徐州铜山区小沿河，指标见表2。

(2)实验及分析仪器主要有金坛市精达仪器制造公司生产的SHA-B型恒温水浴振荡器；上海雷磁仪器厂生产的PHS-3C型精密pH计；上海沪粤科学仪器有限公司生产的101-1A型电热恒温鼓风干燥箱；杭州特种纸业有限公司生产的Φ100定量滤纸。

表1 PAC理化指标

表2 原水水质

1.2 实验内容

1.2.1 样品的制备

依据GB15892-2009[4]中附录A的要求将PAC稀释成有效含量计1 mg/mL工作溶液。

1.2.2 混凝搅拌实验

按照表3中混凝搅拌程序进行实验，实验结束后，取水样分别测定剩余浊度，同时按照GB5750.6-2006[5]中铝的铬天青S检验方法进行测定。

表3 混凝搅拌实验程序

注：加药栏中，“1”表示加药；“0”表示不加药。

2 结果与讨论

2.1 地表水源pH值对聚氯化铝混凝效果的影响

分别取两组大沙河和小沿河的原水，其中一组先使用表3中的混凝搅拌实验程序进行试验，然后测定水样沉淀20 min后的剩余浊度。然后用盐酸将原水的pH值调整至7.4～7.5后，同样使用表3的混凝搅拌程序进行试验，测定其沉淀20 min后的剩余浊度，结果见图1。

图1 pH值对聚氯化铝混凝效果的影响

从图1可以看出，大沙河水源地原水pH值对聚氯化铝的混凝搅拌实验效果影响较大，调整pH前后，同样达到沉淀出水2.0NTU，其聚氯化铝的投加量至少减少50%，这可能与腐殖酸以及水体中藻类、胶体物质平衡被打破有关系[6-7]。不同pH条件对小沿河的水样的混凝搅拌实验的影响较小，这可能是由于其本身浊度较低，水中的胶体物质较少，因此在不同pH条件下，混凝效果受影响较小。

2.2 地表水源pH值对聚氯化铝混凝剂残留铝的影响

取2.1中混凝搅拌的水样，用0.45 μm的滤膜进行过滤，然后使用GB/T5750.6-2006中铬天青S的方法测定残留铝，实验结果见图2。

图2 地表水源pH值对聚氯化铝混凝剂残留铝的影响

从图2可以看出，调整pH值前后，两个水源地实验出水的残留铝都大幅降低，大沙河水最大降幅65.6%；小沿河水中残留铝降幅比大沙河中更大，最高达到72.6%。大沙河由于原水的pH较高，其残留铝的量更大，即使调整pH值以后，其残留铝也已经逼近GB5749—2006[8]中限值0.2 mg/L。因此笔者将大沙河水原水pH值进一步调整至7.0，测定其沉淀出水浊度和残留铝，见图3。

图3 大沙河水pH值调整至7.0时聚氯化铝净化效果

从图3可以看出，大沙河水pH值调整至7.0时，其混凝实验的效果比pH=7.46时更好，证明在该pH条件下，水中的污染物质更容易被混凝剂去除，这可能是由于水体中胶体物质受pH影响，产生结构上的变化所致[9-10]。并且其残留铝的水平相比pH=7.46时也进一步降低。说明针对文中两个水源地而言，改变原水pH值，是可以有效控制残留铝的水平的。

3 结论

本文研究了两个地表水源地pH值对混凝剂聚氯化铝的混凝效果以及残留铝的影响。结果表明：(1)对于大沙河水源，当pH大于8.0时，水体混凝沉淀后残留铝超标，通过调整水体的pH值，不仅可以提高聚氯化铝的净水效果，同时残留铝降幅达到65.6%。(2)对于小沿河水源，由于水质较好，混凝沉淀出水剩余浊度受pH影响较小，但是残留铝在调整pH值后，降幅最大达到72.6%。说明两个水源混凝沉淀出水的残留铝受原水pH值影响较明显。