地表水源pH值對聚氯化鋁混凝效果及殘留鋁的影響

尹衛政 陸亭伊 閔建軍 韓曉剛 王玉敏 孫 瑤 徐動展

(1.豐縣付莊水廠， 江蘇 徐州 221733；2.常州清流環保科技有限公司， 江蘇 常州 213144；3. 南京水務集團有限公司，南京 210000；4.徐州清流水環保科技有限公司， 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，以及廣域可調的鹽基度對于大多數水都有很好的效果[1]。但是鋁鹽在治水過程中會有一定的殘留，尤其鋁離子是以離子態形式存在，很容易被人體吸收，長期攝入可能導致危害[2]。李潤生等[3]曾提出高鹽基度PAC可以很好地降低水體中的殘留鋁，同時指出當源水的pH值較高時，很可能導致生活飲用水殘留鋁超標。徐州豐縣的大沙河和銅山區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行混凝攪拌實驗對比，希望通過實驗結果可以找出原水pH和沉淀出水殘留鋁的規律。

1 實驗部分

1.1 實驗原料與儀器

(1)實驗用化學試劑主要有 PAC(常州清流環保科技有限公司生產，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、徐州銅山區小沿河，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的SHA-B型恒溫水浴振蕩器；上海雷磁儀器廠生產的PHS-3C型精密pH計；上海滬粵科學儀器有限公司生產的101-1A型電熱恒溫鼓風干燥箱；杭州特種紙業有限公司生產的Φ100定量濾紙。

表1 PAC理化指標

表2 原水水質

1.2 實驗內容

1.2.1 樣品的制備

依據GB15892-2009[4]中附錄A的要求將PAC稀釋成有效含量計1 mg/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[5]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

注：加藥欄中，“1”表示加藥；“0”表示不加藥。

2 結果與討論

2.1 地表水源pH值對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中的混凝攪拌實驗程序進行試驗，然后測定水樣沉淀20 min后的剩余濁度。然后用鹽酸將原水的pH值調整至7.4～7.5后，同樣使用表3的混凝攪拌程序進行試驗，測定其沉淀20 min后的剩余濁度，結果見圖1。

圖1 pH值對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值對聚氯化鋁的混凝攪拌實驗效果影響較大，調整pH前后，同樣達到沉淀出水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、膠體物質平衡被打破有關系[6-7]。不同pH條件對小沿河的水樣的混凝攪拌實驗的影響較小，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的濾膜進行過濾，然后使用GB/T5750.6-2006中鉻天青S的方法測定殘留鋁，實驗結果見圖2。

圖2 地表水源pH值對聚氯化鋁混凝劑殘留鋁的影響

從圖2可以看出，調整pH值前后，兩個水源地實驗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，即使調整pH值以后，其殘留鋁也已經逼近GB5749—2006[8]中限值0.2 mg/L。因此筆者將大沙河水原水pH值進一步調整至7.0，測定其沉淀出水濁度和殘留鋁，見圖3。

圖3 大沙河水pH值調整至7.0時聚氯化鋁凈化效果

從圖3可以看出，大沙河水pH值調整至7.0時，其混凝實驗的效果比pH=7.46時更好，證明在該pH條件下，水中的污染物質更容易被混凝劑去除，這可能是由于水體中膠體物質受pH影響，產生結構上的變化所致[9-10]。并且其殘留鋁的水平相比pH=7.46時也進一步降低。說明針對文中兩個水源地而言，改變原水pH值，是可以有效控制殘留鋁的水平的。

3 結論

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