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)??萍加邢薰?, 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)??萍加邢薰荆?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(guò)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(guò)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)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(jiàn)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(kāi)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(lái)自于豐縣大沙河、徐州銅山區(qū)小沿河,指標(biāo)見(jiàn)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)
1.2.1 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。
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(jiàn)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(lèi)、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。
取2.1中混凝攪拌的水樣,用0.45 μm的濾膜進(jìn)行過(guò)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(jiàn)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(jiàn)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(shuō)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。
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(guò)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(shuō)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。