地表水源pH值對(duì)聚氯化鋁混凝效果及殘留鋁的影響

尹衛(wèi)政 陸亭伊 閔建軍 韓曉剛 王玉敏 孫 瑤 徐動(dòng)展

(1.豐縣付莊水廠， 江蘇 徐州 221733；2.常州清流環(huán)保科技有限公司， 江蘇 常州 213144；3. 南京水務(wù)集團(tuán)有限公司，南京 210000；4.徐州清流水環(huán)保科技有限公司， 江蘇 徐州 221733)

地表水源凈化中聚氯化鋁(PAC)是常用的混凝劑之一，其藥劑自身較高的pH值，以及廣域可調(diào)的鹽基度對(duì)于大多數(shù)水都有很好的效果[1]。但是鋁鹽在治水過程中會(huì)有一定的殘留，尤其鋁離子是以離子態(tài)形式存在，很容易被人體吸收，長(zhǎng)期攝入可能導(dǎo)致危害[2]。李潤(rùn)生等[3]曾提出高鹽基度PAC可以很好地降低水體中的殘留鋁，同時(shí)指出當(dāng)源水的pH值較高時(shí)，很可能導(dǎo)致生活飲用水殘留鋁超標(biāo)。徐州豐縣的大沙河和銅山區(qū)的小沿河作為豐縣付莊地表水廠的飲用水水源地，常年高pH值，低濁度。因此筆者使用生活飲用水用聚氯化鋁對(duì)徐州豐縣付莊地表水廠大沙河水源地和小沿河水源地原水進(jìn)行混凝攪拌實(shí)驗(yàn)對(duì)比，希望通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以找出原水pH和沉淀出水殘留鋁的規(guī)律。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器

(1)實(shí)驗(yàn)用化學(xué)試劑主要有 PAC(常州清流環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)，其理化指標(biāo)見表1)；鉻天青S(天津市廣成化學(xué)試劑有限公司，AR)；對(duì)硝基酚、乙二胺(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)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(xué)試劑開發(fā)中心，AR)；鹽酸(天津市標(biāo)準(zhǔn)科技有限公司，AR)。地表水源水來自于豐縣大沙河、徐州銅山區(qū)小沿河，指標(biāo)見表2。

(2)實(shí)驗(yàn)及分析儀器主要有金壇市精達(dá)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(jì)；上海滬粵科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的101-1A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；杭州特種紙業(yè)有限公司生產(chǎn)的Φ100定量濾紙。

表1 PAC理化指標(biāo)

表2 原水水質(zhì)

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.2.1 樣品的制備

依據(jù)GB15892-2009[4]中附錄A的要求將PAC稀釋成有效含量計(jì)1 mg/mL工作溶液。

1.2.2 混凝攪拌實(shí)驗(yàn)

按照表3中混凝攪拌程序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取水樣分別測(cè)定剩余濁度，同時(shí)按照GB5750.6-2006[5]中鋁的鉻天青S檢驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定。

表3 混凝攪拌實(shí)驗(yàn)程序

注：加藥欄中，“1”表示加藥；“0”表示不加藥。

2 結(jié)果與討論

2.1 地表水源pH值對(duì)聚氯化鋁混凝效果的影響

分別取兩組大沙河和小沿河的原水，其中一組先使用表3中的混凝攪拌實(shí)驗(yàn)程序進(jìn)行試驗(yàn)，然后測(cè)定水樣沉淀20 min后的剩余濁度。然后用鹽酸將原水的pH值調(diào)整至7.4～7.5后，同樣使用表3的混凝攪拌程序進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定其沉淀20 min后的剩余濁度，結(jié)果見圖1。

圖1 pH值對(duì)聚氯化鋁混凝效果的影響

從圖1可以看出，大沙河水源地原水pH值對(duì)聚氯化鋁的混凝攪拌實(shí)驗(yàn)效果影響較大，調(diào)整pH前后，同樣達(dá)到沉淀出水2.0NTU，其聚氯化鋁的投加量至少減少50%，這可能與腐殖酸以及水體中藻類、膠體物質(zhì)平衡被打破有關(guān)系[6-7]。不同pH條件對(duì)小沿河的水樣的混凝攪拌實(shí)驗(yàn)的影響較小，這可能是由于其本身濁度較低，水中的膠體物質(zhì)較少，因此在不同pH條件下，混凝效果受影響較小。

2.2 地表水源pH值對(duì)聚氯化鋁混凝劑殘留鋁的影響

取2.1中混凝攪拌的水樣，用0.45 μm的濾膜進(jìn)行過濾，然后使用GB/T5750.6-2006中鉻天青S的方法測(cè)定殘留鋁，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 地表水源pH值對(duì)聚氯化鋁混凝劑殘留鋁的影響

從圖2可以看出，調(diào)整pH值前后，兩個(gè)水源地實(shí)驗(yàn)出水的殘留鋁都大幅降低，大沙河水最大降幅65.6%；小沿河水中殘留鋁降幅比大沙河中更大，最高達(dá)到72.6%。大沙河由于原水的pH較高，其殘留鋁的量更大，即使調(diào)整pH值以后，其殘留鋁也已經(jīng)逼近GB5749—2006[8]中限值0.2 mg/L。因此筆者將大沙河水原水pH值進(jìn)一步調(diào)整至7.0，測(cè)定其沉淀出水濁度和殘留鋁，見圖3。

圖3 大沙河水pH值調(diào)整至7.0時(shí)聚氯化鋁凈化效果

從圖3可以看出，大沙河水pH值調(diào)整至7.0時(shí)，其混凝實(shí)驗(yàn)的效果比pH=7.46時(shí)更好，證明在該pH條件下，水中的污染物質(zhì)更容易被混凝劑去除，這可能是由于水體中膠體物質(zhì)受pH影響，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上的變化所致[9-10]。并且其殘留鋁的水平相比pH=7.46時(shí)也進(jìn)一步降低。說明針對(duì)文中兩個(gè)水源地而言，改變?cè)畃H值，是可以有效控制殘留鋁的水平的。

3 結(jié)論

本文研究了兩個(gè)地表水源地pH值對(duì)混凝劑聚氯化鋁的混凝效果以及殘留鋁的影響。結(jié)果表明：(1)對(duì)于大沙河水源，當(dāng)pH大于8.0時(shí)，水體混凝沉淀后殘留鋁超標(biāo)，通過調(diào)整水體的pH值，不僅可以提高聚氯化鋁的凈水效果，同時(shí)殘留鋁降幅達(dá)到65.6%。(2)對(duì)于小沿河水源，由于水質(zhì)較好，混凝沉淀出水剩余濁度受pH影響較小，但是殘留鋁在調(diào)整pH值后，降幅最大達(dá)到72.6%。說明兩個(gè)水源混凝沉淀出水的殘留鋁受原水pH值影響較明顯。