铝盐混凝剂对丰县大沙河水的净化效果研究

韩晓刚 闵建军 顾一飞 赵 鑫 陆亭伊 孙 瑶

(1.常州清流环保科技有限公司， 江苏 常州 213144；2.鑫睿国源(内蒙古)科技有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017209；3.丰县付庄水厂， 江苏 徐州 221733)

铝盐混凝剂是国内生活饮用水水质净化过程中常用的无机混凝剂之一，主要有聚氯化铝(PAC)、硫酸铝(AS)、氯化铝(AC)等。由于其广域可调的盐基度，对于大多数水都有很好的净化效果[1]。然而铝盐在治水过程中会有一定的铝离子残留，这些离子态形式存在的铝，很容易被人体吸收，长期摄入可能导致危害[2-3]。徐州丰县大沙河自2014年被批准作为丰县付庄地表水厂的饮用水水源地，常年pH大于8.1，低浊度(<30NTU)[4]。笔者以铝盐系列无机混凝剂对大沙河水源地水进行对比，以期通过实验结果可以找出规律，给水厂提供数据支持。

1 实验部分

1.1 实验原料与仪器

(1)实验用化学试剂： PAC、AS、AC均由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，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；上海特种纸业有限公司生产的Φ100-0.45μm滤膜。

表1 水处理剂理化指标

表2 原水水质

1.2 实验内容

1.2.1 样品的制备

依据文献GB15892-2009[5]中附录A的要求将PAC稀释成有效含量计1mg/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[6]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

2 结果与讨论

2.1 不同铝盐混凝剂混凝效果的对比

取大沙河水1L×6杯×3组，在同样混凝剂投加量条件下，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。其结果见图1。

从图1可以看出，三种混凝剂对于大沙河水都有一定的效果。按照沉淀出水达到2.0NTU，PAC、AC的投加量分别为20mg/L、15mg/L，而硫酸铝在40mg/L投加量时，也没有达到2.0NTU，这可能与水质的pH和藻类有关系[7-8]。

图1 不同铝盐混凝剂混凝效果影响

2.2 不同混凝剂对沉淀出水的pH和残留铝的影响

取2.1中混凝搅拌的水样，用pH计测定沉淀出水pH值，结果如图2所示。然后用0.45μm的滤膜进行过滤，按GB/T5750.6-2006中铬天青S的检测方法测定残留铝，实验结果见表4。

图2 不同混凝剂对沉淀出水pH的影响

表4 不同混凝剂沉淀出水残留铝

从图2可以看出，PAC和AS对水质pH值影响分别为0.67和0.94，这与两种药剂pH有密切关系，而AC由于带有游离酸，因此在同样投加量时，沉淀出水pH变化较明显。结合表4残留铝的数据可以看出，PAC和AS的残留铝都超过GB5749—2006[9]中0.2mg/L的指标要求，说明pH值对于残留铝影响非常大，这与李润生等[3]研究结果相吻合。同时通过表4的数据可以看出，投加AC后，当pH<7.48后，残留铝可以达标。因此可以得出，要使大沙河水残留铝不超标，必须使进水pH值降下来，最佳位置是pH<7.50。

2.3 不同混凝剂对进水耗氧量的影响

取2.1中混凝搅拌沉淀后的水样，按照GB5750.7-2006[10]中耗氧量的检测方法进行检测，结果见图3及表5。

图3 不同混凝剂沉淀出水耗氧量

表5 不同混凝剂沉淀出水耗氧量

从表5可以看出，pH值较低的水处理剂AS和AC，在处理大沙河水时，其耗氧量变化要比PAC效果明显。从图2可以看出投加AC后进水pH变化最明显，同样它的耗氧量变化也明显，这可能是由于水体中有机物结构在不同pH条件下发生了变化所致[11]，当投加量为25mg/L时剩余耗氧量达到3.8mg/L，结合图1中该投加量对应的剩余浊度也相对较高，应该是由于水样中矾花没有沉淀完全，矾花中的还原性物质在消解时重新释放出来所致。也说明使用AC药剂可以对pH和耗氧量的处理有协同作用[7]。

3 结论

本文研究了不同铝盐混凝剂对丰县大沙河水混凝效果以及残留铝的影响。结果表明：(1)当pH>7.5时，经铝盐混凝沉淀以后，残留铝超标风险较大，通过调整水体的pH不仅可以提高聚氯化铝的净水效果，同时可以有效控制残留铝水平。(2)pH的变化会引起水质有机物质结构变化，可以协同降低沉淀出水耗氧量。(3)在本实验涉及的三种铝盐混凝剂中，AC实验效果相对较好。