铁铝复配混凝剂处理低温低浊水

Posted 2023-01-13 混凝

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摘要：针对北京某水库水在冬季呈现低温低浊特性，以此为原水的某水厂在该期间常会出现出水余铝超标现象的问题，通过烧杯实验研究不同投药量下聚合氯化铝（PAC）以及它与三氯化铁（FeCl3）不同复配比形成混凝剂对冬季北京某水库水的处理效果。

结果表明，复配药剂存在最佳的Fe/Al摩尔复配比为1/5，此时余铝、有机物去除效果较其他配比混凝剂高。在此配比下，当PAC投药量为0.03 mmol/L时，水中残余铝量取得最低值0.0063 mg/L。相同投药量复配药剂的浊度去除效果比单独使用PAC的浊度去除效果略弱。当投药量为0.06 mmol/L时，Fe/Al摩尔比为1/5的复配混凝剂，能使浊度降至0.4 NTU左右。此外，复配药剂的投药量小，投药范围更宽，易于实际投药操作；同时复配药剂还适于常温及偏中性水源水的处理。规模为5 m3/h中试实验也证明，采用铁铝复配混凝剂连续运行，可获得良好的浊度、余铝去除效果。

北京某水库引水工程承担着北京市重大的供水任务，该水库水输送至净配水厂后，经加药、混凝、沉淀、过滤等常规处理和活性炭吸附深度处理之后，将符合国家饮用水卫生标准的清水送入城市配水管网。但是近年水库水质季节性变化突出，冬春季浊度仅为1NTU左右，水温<10℃，PH在8.5左右。

在这种水质条件下，混凝后余铝浓度随着水温的降低而升高，PH>7.5时，余铝随PH增加而增加，水厂原使用的混凝剂聚合氯化铝（poly aluminum chloride，PAC）对其处理效果欠佳，会间断性出现出厂水余铝超标的问题。

余铝对人体的骨骼、细胞、肝、肺、大脑及生殖系统造成损伤，尤其可能导致帕金森综合症危害，在我国最新修订的饮用水水质标准中，饮用水中余铝的含量规定为0.20mg/L。因此，通过适当的技术手段确保饮用水中的余铝低于0.20mg/L，有利于保障饮用水安全和人体健康的需求。

聚合氯化铝（PAC）是无机高分子絮凝剂，本质上是铝离子水解-聚合-沉淀反应过程的中间产物，会生成高电荷的Al13O4（OH）7聚合形态，具有形成絮体快、沉淀性能好等优点，是水和废水处理中最有效的一种铝盐混凝剂。但在低温低浊条件下，水的粘度增大，铝盐水解速率下降，并且颗粒物有效碰撞的几率减小，PAC可能出现凝聚处理效果不佳、矾花较轻的问题。因此，如何在低温低浊条件下，保证水处理效率是净水技术中的一个难点。

在低温低浊条件下，增大PAC投药量利于浊度的去除，但同时余铝浓度往往随着投药量增加而上升。因此，在此条件下采用单一的PAC处理，同时保证余铝和余浊达标有一定困难。铁盐类混凝剂的水解速率较铝盐混凝剂水解速率快，生成的矾花密实、比重大、沉淀快。相比之下，铁系混凝剂处理效率高，对水温变化不敏感，低水温和高PH都能正常使用，不会造成饮用水铝含量升高，但三价铁盐混凝剂本身易潮解，对储存环境要求高；腐蚀性强，对投药系统和管道工艺可能造成一定损害；溶解时大量放热，存在安全隐患等问题。

故铁盐部分取代铝盐混凝剂可能是解决余铝超标问题比较有效的途径。针对该水库水水质情况，结合铝盐、三价铁盐混凝剂的优点，以此水库水为研究对象，使用目前水处理领域常用的聚氯化铝（PAC）与三氯化铁（FeCl3），根据不同比例使之复配，形成新的聚合氯化铝铁混凝剂，使其在混凝沉淀中表现出较高的效能。通过实验室混凝烧杯实验，比较这2种混凝剂不同复配比对低温低浊水库原水的除浊、除铝效果，筛选出最适的复配混凝剂，进行中试实验，以期为改进水厂用药提供参考。。

1实验部分

1.1实验仪器与试剂

仪器：HACH 2100N浊度仪；武汉恒岭科技TA-6程控混凝实验搅拌仪；美国Tekmar fusion型TOC分析仪；日立U-2910紫外可见分光光度计；日本岛津AA-6300原子吸收分光光度计；瑞士MTTLERTOLEDO FE20/EL20型PH计。

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