化學沉淀法去除自來水中鎳的應急處理

【摘 要】近年來，我國發生了多起重大突發性水環境污染事故，給供水安全造成了嚴重威脅。應急處理是保證城市自來水供水安全的重要手段，本文結合試驗，探討化學沉淀法去除自來水中鎳的可行性。通過改變不同的試驗條件，研究了化學沉淀法去除自來水中鎳的影響因素，找出最佳的處理效果，可為自來水中鎳的應急處理提供參考。

【關鍵詞】化學沉淀；自來水；除鎳效果；影響；混凝劑投加量

隨著社會經濟的快速發展，突發性水環境污染事件的發生頻率在逐年增加，危害性在逐年加重，給供水安全造成了嚴重威脅，引發全社會的高度關注。鎳用途很廣，大量用來制造各種類型的不銹鋼、軟磁合金電池、電鍍和合金結構鋼，用于化工、石油和機器制造業。經常接觸鎳，對人體也是有害的，它是最常見的致敏性金屬。

中國《生活飲用水衛生標準》中規定，鎳在飲用水中的含量不得高于0.02 mg/L。而對于污染了鎳的水體進行處理，減小或消除其危害性也是至關重要的。目前，對鎳的去除方法有化學沉淀法、吸附法、生物法等，本次試驗采用化學沉淀法研究對鎳的去除效果，為自來水鎳污染的應急處理提供參考。

1 試驗材料與方法

1.1試驗用水

試驗用水為某水廠原水，試驗用水水質見表1。

1.2 試驗裝置

中試設備置于兩個標準集裝箱內，以便于移動，發生突發性水污染事故時，可作為應急給水處理設施，主要工藝流程如圖1所示。

管道混合器和混凝池前均設有投藥點，配制的鎳原液經計量泵投加到原水中，再由計量泵投加一定量的NaOH溶液，調節pH值至預定值。藥劑經管道混合器充分混合后進入混凝單元，混凝劑（三氯化鐵和聚合氯化鋁）由計量泵投加，在混合池中以200r/min的轉速進行機械攪拌，再進入三級機械攪拌絮凝池，三級攪拌速度分別為50，40和30r/min。混凝出水進入斜管沉淀池，沉淀時間為7.97min，沉淀后的出水經提升泵進入均質砂濾池。

1.3 試劑及分析方法

硝酸鎳：分析純；鐵鹽混凝劑：三氯化鐵（FeCl3）；鋁鹽混凝劑：聚合氯化鋁（PAC）。采用石墨爐原子吸收分光光度法檢測重金屬鎳的含量。

2 結果與討論

2.1 pH對除鎳效果的影響

用原水配制模擬鎳污染的水樣，鎳的初始質量濃度約為50倍的標準限值，即1mg/L，三氯化鐵和聚合氯化鋁的投加量分別為5和10mg/L（分別以Fe和Al計），不同pH值條件下鎳的去除效果如圖2所示。

由圖2可知，投加混凝劑后，沉后水和濾后水中的殘余鎳含量隨pH值的增加而減小。以三氯化鐵作為混凝劑，當混凝前pH值為9.30～9.71時，濾后水pH值降至9.00～9.47，此時鎳去除率大于99%，濾后水鎳含量低于《生活飲用水衛生標準》（GB5749—2006）中規定的限值（0.02mg/L）；以聚合氯化鋁作為混凝劑，當濾后水pH值控制在8.57～8.93時，可以有效去除水中的鎳，去除率在99%以上。

2.2混凝劑投加量對除鎳效果的影響

分別以三氯化鐵和聚合氯化鋁作為混凝劑，當混凝前pH值為9.7左右時，考察了混凝劑投加量對除鎳效果的影響，見圖3由圖3可以看出，隨著混凝劑投加量的增大，沉后水鎳含量迅速降低，濾后水鎳含量均低于0.02mg/L；當三氯化鐵投加量為2.5～10mg/時，沉后水與濾后水中鎳的去除率分別大于91%和99.5%，且各投加量下濾后水的鎳含量均小于0.008mg/L；當聚合氯化鋁投加量為5.0～15mg/L時，沉后水與濾后水中鎳的去除率分別在91%和98%以上，濾后水鎳含量均小于0.02mg/L，且當聚合氯化鋁投加量為15mg/L時除鎳效果最好。

可以看出，隨著三氯化鐵和聚合氯化鋁投加量的增加，沉后水和濾后水的pH值均明顯下降；當三氯化鐵的投加量為10mg/L時，濾后水pH值由初始的9.7降至9.2以下；當聚合氯化鋁的投加量為15mg/L時，濾后水pH值由初始的9.83降至9.0以下；當三氯化鐵和聚合氯化鋁的投加量分別為（2.5～10）和（5～15）mg/L時，混凝劑對濁度的去除效果非常明顯，隨著混凝劑投加量的增大，沉后水與濾后水濁度均明顯降低，且濾后水濁度均在0.2NTU左右，滿足水質標準要求。

此外，比較圖3可以看出，在相同試驗條件下，以三氯化鐵作為混凝劑時濾后水鎳的去除率大于聚合氯化鋁作為混凝劑時的鎳去除率，同時考慮到聚合氯化鋁在高pH值條件下存在鋁超標的風險，故化學沉淀法除鎳時宜選用鐵鹽作為混凝劑。

效果的影響

2.3化學沉淀法對鎳的應對能力

由上述試驗可知，混凝前pH值控制在9.30～9.73時，可將出水鎳含量降至標準限值以下。考慮到實際生產的可行性及pH值過高會增加回調的難度，將混凝前原水pH值調至9.7，在三氯化鐵和聚合氯化鋁的投加量分別為5和7.5mg/L的條件下，考察了化學沉淀法對鎳的應對能力，結果如圖4所示。

由圖4可知，以三氯化鐵作為混凝劑時，當原水鎳濃度分別為5，50和100倍標準限值左右時，出水鎳含量及濁度值均相差不大，濾后水鎳含量和濁度分別小于0.005mg/L和0.36NTU，可以滿足標準限值要求；以聚合氯化鋁作為混凝劑時，濾后水鎳含量小于0.02mg/L，濾后水濁度接近0.1NTU，滿足標準限值要求。此外，比較沉后水和濾后水鎳含量可以發現：當初始鎳含量相對較高時，經混凝沉淀后，水中鎳含量并未達標，但是，經過過濾工藝后，出水鎳含量均可滿足標準限值要求。這是因為過濾不僅延長了混凝劑的作用時間，而且還將沉淀過程中沒有分離除去的含鎳小絮體去除，從而進一步降低出水鎳含量。

3 結論

試驗表明，pH對水中鎳的去除效果影響較大，為保證出廠水鎳含量滿足標準限值要求，須將濾后水pH值控制在9.0以上。在相同試驗條件下，三氯化鐵對鎳的去除率稍高于聚合氯化鋁，同時考慮到聚合氯化鋁在高pH值條件下存在鋁超標風險，故在發生鎳污染事件時，宜選用三氯化鐵作為應急處理的混凝劑。

參考文獻：

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[2]趙叢玨；劉志濱；馬越；陳玉琢.化學沉淀法去除水中鎳的研究[J].城鎮供水，2011年第02期