韓曉剛 閔建軍 顧一飛 趙 鑫 陸亭伊 孫 瑤

(1.常州清流環(huán)?？萍加邢薰荆?江蘇 常州 213144；2.鑫睿國源(內(nèi)蒙古)科技有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209；3.豐縣付莊水廠， 江蘇 徐州 221733)

鋁鹽混凝劑是國內(nèi)生活飲用水水質(zhì)凈化過程中常用的無機混凝劑之一，主要有聚氯化鋁(PAC)、硫酸鋁(AS)、氯化鋁(AC)等。由于其廣域可調(diào)的鹽基度，對于大多數(shù)水都有很好的凈化效果[1]。然而鋁鹽在治水過程中會有一定的鋁離子殘留，這些離子態(tài)形式存在的鋁，很容易被人體吸收，長期攝入可能導致危害[2-3]。徐州豐縣大沙河自2014年被批準作為豐縣付莊地表水廠的飲用水水源地，常年pH大于8.1，低濁度(<30NTU)[4]。筆者以鋁鹽系列無機混凝劑對大沙河水源地水進行對比，以期通過實驗結果可以找出規(guī)律，給水廠提供數(shù)據(jù)支持。

1 實驗部分

1.1 實驗原料與儀器

(1)實驗用化學試劑： PAC、AS、AC均由常州清流環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)，其理化指標見表1。鉻天青S(天津市廣成化學試劑有限公司，AR)；對硝基酚、乙二胺(國藥集團化學試劑有限公司，AR)；乳化劑OP、溴代十六烷基吡啶(天津市科密歐化學試劑開發(fā)中心，AR)；鹽酸(天津市標準科技有限公司，AR)。地表水源水來自于豐縣大沙河，指標見表2。

(2)實驗及分析儀器主要有金壇市精達儀器制造公司生產(chǎn)的SHA-B型恒溫水浴振蕩器；上海雷磁儀器廠生產(chǎn)的PHS-3C型精密pH計；上海滬粵科學儀器有限公司生產(chǎn)的101-1A型電熱恒溫鼓風干燥箱；上海特種紙業(yè)有限公司生產(chǎn)的Φ100-0.45μm濾膜。

表1 水處理劑理化指標

表2 原水水質(zhì)

1.2 實驗內(nèi)容

1.2.1 樣品的制備

依據(jù)文獻GB15892-2009[5]中附錄A的要求將PAC稀釋成有效含量計1mg/mL工作溶液。

1.2.2 混凝攪拌實驗

按照表3中混凝攪拌程序進行實驗，實驗結束后，取水樣分別測定剩余濁度，同時按照GB5750.6-2006[6]中鋁的鉻天青S檢驗方法進行測定。

表3 混凝攪拌實驗程序

2 結果與討論

2.1 不同鋁鹽混凝劑混凝效果的對比

取大沙河水1L×6杯×3組，在同樣混凝劑投加量條件下，使用表3中的混凝攪拌實驗程序進行試驗，然后測定水樣沉淀20 min后的剩余濁度。其結果見圖1。

從圖1可以看出，三種混凝劑對于大沙河水都有一定的效果。按照沉淀出水達到2.0NTU，PAC、AC的投加量分別為20mg/L、15mg/L，而硫酸鋁在40mg/L投加量時，也沒有達到2.0NTU，這可能與水質(zhì)的pH和藻類有關系[7-8]。

圖1 不同鋁鹽混凝劑混凝效果影響

2.2 不同混凝劑對沉淀出水的pH和殘留鋁的影響

取2.1中混凝攪拌的水樣，用pH計測定沉淀出水pH值，結果如圖2所示。然后用0.45μm的濾膜進行過濾，按GB/T5750.6-2006中鉻天青S的檢測方法測定殘留鋁，實驗結果見表4。

圖2 不同混凝劑對沉淀出水pH的影響

表4 不同混凝劑沉淀出水殘留鋁

從圖2可以看出，PAC和AS對水質(zhì)pH值影響分別為0.67和0.94，這與兩種藥劑pH有密切關系，而AC由于帶有游離酸，因此在同樣投加量時，沉淀出水pH變化較明顯。結合表4殘留鋁的數(shù)據(jù)可以看出，PAC和AS的殘留鋁都超過GB5749—2006[9]中0.2mg/L的指標要求，說明pH值對于殘留鋁影響非常大，這與李潤生等[3]研究結果相吻合。同時通過表4的數(shù)據(jù)可以看出，投加AC后，當pH<7.48后，殘留鋁可以達標。因此可以得出，要使大沙河水殘留鋁不超標，必須使進水pH值降下來，最佳位置是pH<7.50。

2.3 不同混凝劑對進水耗氧量的影響

取2.1中混凝攪拌沉淀后的水樣，按照GB5750.7-2006[10]中耗氧量的檢測方法進行檢測，結果見圖3及表5。

圖3 不同混凝劑沉淀出水耗氧量

表5 不同混凝劑沉淀出水耗氧量

從表5可以看出，pH值較低的水處理劑AS和AC，在處理大沙河水時，其耗氧量變化要比PAC效果明顯。從圖2可以看出投加AC后進水pH變化最明顯，同樣它的耗氧量變化也明顯，這可能是由于水體中有機物結構在不同pH條件下發(fā)生了變化所致[11]，當投加量為25mg/L時剩余耗氧量達到3.8mg/L，結合圖1中該投加量對應的剩余濁度也相對較高，應該是由于水樣中礬花沒有沉淀完全，礬花中的還原性物質(zhì)在消解時重新釋放出來所致。也說明使用AC藥劑可以對pH和耗氧量的處理有協(xié)同作用[7]。

3 結論

本文研究了不同鋁鹽混凝劑對豐縣大沙河水混凝效果以及殘留鋁的影響。結果表明：(1)當pH>7.5時，經(jīng)鋁鹽混凝沉淀以后，殘留鋁超標風險較大，通過調(diào)整水體的pH不僅可以提高聚氯化鋁的凈水效果，同時可以有效控制殘留鋁水平。(2)pH的變化會引起水質(zhì)有機物質(zhì)結構變化，可以協(xié)同降低沉淀出水耗氧量。(3)在本實驗涉及的三種鋁鹽混凝劑中，AC實驗效果相對較好。