常规水处理混凝沉淀工艺中除浊与除铝的相关性研究.doc

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1、常规水处理混凝沉淀工艺中除浊与除铝的相关性研究摘要：本文首先通过实验证明了常规水处理混凝沉淀工艺能大幅度降低水体中铝的含量，进而通过混凝剂种类、投药量、pH值、温度等因素对出水浊度及残余铝的影响分析，得出常规水处理中浊度与铝的去除有较强相关性的结论，因此通过优化、强化常规水处理工艺使出水残余铝达到水质标准的要求是可行的。关键词：常规水处理浊度残余铝相关性　　1铝的危害及来源　　铝是地壳中分布广含量多的金属元素之一。铝由于其特殊的性质及丰富的含量在现代科学技术和工业中被广泛应用，给我们带来了方便。但是，随

2、着科技的进步，铝对自然、对人类不利的一面也逐渐引起了人们的注意和研究，特别是铝对人体健康的影响问题越来越引起人们的关注。近代医学表明，过量摄入铝会引起如下疾病：老年性痴呆症，记忆力减退；使骨质变得疏松软化：肾功能失调，肾衰竭及尿毒症；使血液和心血管发生疾病；对体细胞及生殖细胞有致突变的作用。此外，铝对动植物及工业等方面也存在不同程度的危害[1]。　　人体摄入铝的主要途径之一便是饮用水。饮用水中铝的来源比较复杂，主要有以下几个途径：①．土壤中的铝溶解进入天然水体；②．给水处理中铝盐混凝剂的使用是出水残余铝

3、升高的直接原因；③．含铝工业废水不合理排放也会增加接纳水体的含铝量。　　欧美许多发达国家制定了饮用水中铝的限制指标。在我国卫生部即将颁发的《生活饮用水卫生标准》中也将铝列为饮用水水质控制指标之一，并明确规定饮用水中铝含量不得高于0.2mg/l。然而，饮用水中铝浓度超标问题在我国十分严重。笔者曾进行过专门的调查，在全国范围内的40个城市中，饮用水中铝浓度超过0.2mg/l的占32.5％，在东北地区更高达76.9％[2]。显然研究降低饮用水中铝浓度的问题十分迫切。针对我国水厂基本上以常规水处理工艺为主的现状

4、，研究常规水处理工艺的除铝性能是有实际意义的。　　2常规水处理工艺除铝的可能性3　　如果以物理存在形态划分，水中的铝以两种状态存在，即颗粒铝(以固态存在的铝)和溶解态铝。铝化合物的溶解度较小，据文献介绍，在pH值为6～7时，溶液中溶解态总铝量理论计算值仅为0.001-0.004mg/l[3]。铝在水中主要以颗粒铝的形式存在，构成水中胶体成分的一部分。根据混凝的基本理论，在铝盐水解絮凝过程中，既有出现铝盐混凝剂的水解、产生大量氢氧化物的过程，同时也有实现胶体脱稳、“碰撞絮凝”的过程。在此过程中，通过絮凝体

5、的形成及大颗粒对微细颗粒及铝离子和其络合离子的吸附，在去除水中的微细颗粒的同时，也大幅度地降低了水中残余铝。因此绝大部分的颗粒铝有可能通过混凝、沉淀、过滤等常规处理工艺去除。　　笔者对此也进行了专门的实验。取原水浊度102NTU、含铝量0.65mg/l的水进行混凝沉淀，沉后水含铝量0.141mg/l-0.322mg/l。采用孔径为0.451μm的混合纤维素膜对此沉后水进行过滤，考查滤后水的浊度与残余铝，如图1。　　　　由图可见，经过0.45μm的滤膜过滤后，滤后水的浊度基本上都降低到0.5NTU以下、残

6、余铝降低到0.09mg/l以下。一般认为，该尺寸的滤膜基本代表了常规水处理工艺的澄清处理能力。所以上述实验证明了在常规的水处理工艺中可以通过去除浊度来达到降低水中余铝的目的，通过优化水处理工艺，使出水余铝达到水质标准的要求是可能的。　　3常规混凝沉淀工艺除浊与除铝的相关性　　通过优化常规水处理工艺条件，使得铝能在除浊的同时也得到去除，达到水质标准的要求，是简便易行的措施。为了研究在常规水处理的混凝沉淀工艺中除铝与除浊的关系，进行了实验室研究，分别考察了混凝剂的种类与投加量、pH值、水温、浊度等参数的影响

7、。　　3.1混凝剂种类及投药量　　实验选用5种混凝剂进行对比：不同厂家生产的聚合氯化铝1和聚合氯化铝2、硫酸铝、聚合硅酸铝、硫酸铁。实验主要考察各种混凝剂在不同商品投加量时的除浊及除铝能力。实验原水浊度301NTU，铝含量2.3mg/l，实验结果如图2、图3。　　　　由图2和图3得到，使用不同混凝剂的除浊和除铝效果是有差异的：1)硫酸铝无论是除浊还是除铝的效果都较差；2)聚合硅酸铝、聚合铝等高分子类混凝剂都具有较好的除浊和除铝效果：3)硫酸铁除浊效果较差，对除铝而言，其效果要略优于铝盐，这主要是因为该混

8、凝剂自身未向水中引入更多的铝。分析上述结果，可以发现：1)对于原水中含有的铝，使用铁盐也不能使之完全被去除，因此避免使用铝盐混凝剂并不是解决铝问题的根本性办法；2)使用同一种混凝剂除浊和除铝所对应的最佳投药量有共同范围段，这既说明铝主要是伴随浊度的去除而去除的，同时也为选择工艺条件时兼顾除浊与除铝提供了可能；3)一般除浊对应的最佳投药量范围较宽，而除铝对应的范围则较窄，要兼顾二者的去除，就应更准确地控制投药量，给棍凝投药过程控制提出了更高的