聚合雙酸鋁鐵在飲用水處理中的應用

王志巍，呂奮勇，陳嘉賓

（藍保（廈門）水處理科技有限公司，福建 廈門 361024）

聚合雙酸鋁鐵在飲用水處理中的應用

王志巍，呂奮勇，陳嘉賓

（藍保（廈門）水處理科技有限公司，福建 廈門 361024）

闡述了新型高效水處理混凝劑—聚合雙酸鋁鐵的研制機理及產(chǎn)品性能指標。匯集近幾年來的實際應用數(shù)據(jù)，考察其在常溫、高溫、低溫，高濁度、低濁度情況下與聚氯化鋁PAC、硫酸鋁AS的凈水效果；通過攪拌試驗對比對水中總鐵、總錳的去除效果及殘余鋁含量。綜合凈水效果，聚合雙酸鋁鐵明顯優(yōu)于聚氯化鋁及硫酸鋁。

聚合鋁鐵型混凝劑；聚合雙酸鋁鐵；凈水效果

1 水處理混凝劑的應用現(xiàn)狀

混凝技術(shù)目前仍是國內(nèi)外廣泛應用的、既經(jīng)濟又簡單的水處理技術(shù)，混凝劑產(chǎn)品的開發(fā)和應用已成為混凝水處理技術(shù)的最核心課題之一。自最初級的明礬、硫酸鋁產(chǎn)品，到20世紀70年代以來對聚氯化鋁、聚合硫酸鐵的成功開發(fā)和應用，聚氯化鋁至今仍一直在飲用水處理方面占據(jù)廣泛的市場，但其固有的一些缺陷也是凈水技術(shù)中急待解決的問題，如：1）絮體小而易碎，沉降慢，增大沉淀池和砂濾層反沖洗的負荷，增加綜合成本；2）小絮體能通過砂濾層進入濾后水，降低出水水質(zhì)；3）硫酸鋁、聚氯化鋁在低溫、低濁下，凈水能力下降甚至喪失；4）出水殘余鋁較高。衛(wèi)生醫(yī)學界已關(guān)注早期老年癡呆癥的發(fā)生可能與鋁離子殘留人體大腦的積累有關(guān)，衛(wèi)生部發(fā)布的生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生安全規(guī)范規(guī)定飲用水中殘余鋁標準不得高于0.2mg/L。

2 聚合雙酸鋁鐵的凈水機理及性能指標

國內(nèi)企業(yè)自20世紀90年代初開始進行新型高效凈水劑的研發(fā)，并成功研制出新一代高效水處理混凝劑—聚合雙酸鋁鐵（代號：PAFCS）。聚合雙酸鋁鐵集鋁鹽、鐵鹽凈水劑優(yōu)點于一身，運用協(xié)同增效機理，引入促進劑、增效劑及SO42-離子，有效地把鋁鐵聚合為一體，增大分子鏈及分子質(zhì)量。在凈水性能方面，聚合雙酸鋁鐵除通過電荷吸引和雜質(zhì)顆粒吸附作用外，還通過其網(wǎng)狀分子鏈對細小微粒進行網(wǎng)捕卷掃、吸附，形成粗大的絮體，沉降速度快，絮體沉降徹底；另外，通過鐵鹽的互補效應及絮體的徹底沉淀，可有效降低出水中的殘余鋁含量。

聚合雙酸鋁鐵的產(chǎn)品物理性能指標（企業(yè)標準）見表1。

3 聚合雙酸鋁鐵的應用

3.1 攪拌試驗

3.1.1 試驗儀器及混凝劑的理化指標

試驗儀器為：攪拌儀，ZR4-6型混凝試驗攪拌機（深圳中潤）；濁度儀，2100N型臺式濁度儀（美國HACH）；WFX-IF2型原子吸收分光光度計（北京第二分析儀器廠）；722型分光光度計（上海產(chǎn)）。各種混凝劑的理化指標見表2。

表1 聚合雙酸鋁鐵的產(chǎn)品物理性能指標（企業(yè)標準）

表2 各種混凝劑的理化指標

3.1.2 攪拌試驗條件

上海淞浦取水口原水。該原水濁度一般為40～100NTU，水溫在5℃～30℃之間。混凝劑置于恒溫下保存，試驗當天配制，試驗配制濃度均為1.0%。攪拌試驗時間及攪拌速率見表3。試驗數(shù)據(jù)（全年跟蹤三個不同溫度段試驗結(jié)果）見表4、表5、表6，圖1、圖2、圖3。

表3 攪拌試驗時間及攪拌速率

3.2 試驗評價

該試驗以沉淀水濁度3NTU為基準，在不同溫度下，對三種混凝劑的投加量、殘余鋁及水中總鐵、總錳進行對比評價。

3.2.1 混凝劑對水溫的適應性

在常溫和高溫下，聚合雙酸鋁鐵與聚氯化鋁的投加量相差較小，硫酸鋁總體較聚合雙酸鋁鐵和聚氯化鋁的用量偏大；在低溫條件下，聚合雙酸鋁鐵雖然投加量較常溫大，但形成的絮體顆粒非常粗大，與聚氯化鋁、硫酸鋁相比，存在的優(yōu)勢明顯，原因主要是鐵鹽與鋁鹽有效鏈接，形成的晶體網(wǎng)狀較大，網(wǎng)捕卷掃作用優(yōu)越，且鐵鹽大大增大了其絮體分子量，在加速絮體沉降方面也起到了很大作用。

3.2.2 出水殘余鋁的去除效果比較

嚴格控制聚合雙酸鋁鐵在鋁鹽、鐵鹽中的平衡，通過鐵鹽有機鏈接鋁鹽，使游離鋁離子大大降低，從而有效減少游離鋁離子對出水中殘余鋁的影響。純鋁鹽產(chǎn)品由于鋁鹽水解形成的絮體小且易碎，小絮體容易通過砂濾進入濾后水，從而造成出水殘余鋁偏高，甚至經(jīng)常出現(xiàn)不合格。在低溫條件下，此現(xiàn)象更為明顯和嚴重。

表5 試驗數(shù)據(jù)（2）

表6 試驗數(shù)據(jù)（3）

3.2.3 水中總鐵、總錳的去除效果比較

聚合雙酸鋁鐵對總鐵的去除率大于90%，且原水中總鐵含量越高，去除效果越好。聚氯化鋁對總鐵的去除效果略低于聚合雙酸鋁鐵，去除率約為85%；硫酸鋁對總鐵的去除效果較差，去除率平均僅約為75%。

在總錳去除方面，由于原水中總錳含量本身不高，出水殘余總錳含量相差不多，但聚合雙酸鋁鐵在總錳去除方面仍具有一定的優(yōu)勢。

4 實際凈水運行數(shù)據(jù)比較

實際凈水數(shù)據(jù)比較摘錄于廈門水務(wù)集團杏林水廠、集美水廠2005年（使用液體聚氯化鋁PAC）和2006年（開始使用液體聚合雙酸鋁鐵PAFCS）同期實際凈化處理數(shù)據(jù)，在進水濁度相近情況下，對比凈水劑的單耗量。杏林水廠水源為九龍江水，正常原水濁度一般在30～ 100NTU（臺風季節(jié)濁度高達1000NTU）；集美水廠水源為水庫水，原水濁度正常為10NTU左右，屬于低濁度原水。工藝處理要求：沉淀池水濁度≤5.0NTU；出廠水濁度≤0.6NTU。廈門水務(wù)集團杏林水廠高濁度原水處理數(shù)據(jù)見表7，集美水廠低濁度原水處理數(shù)據(jù)見表8。

從表7、表8兩個水廠的實際運行數(shù)據(jù)可以看出，聚合雙酸鋁鐵在處理低濁度原水時優(yōu)勢明顯，藥劑單耗較聚氯化鋁可節(jié)約35%，且絮體大，沉降速度快；臺風季節(jié)的高濁度水處理方面聚合雙酸鋁鐵也較聚氯化鋁具有明顯成本優(yōu)勢，藥劑單耗降低了約30%。

圖1 余濁與投加量關(guān)系曲線（低溫5.5℃）

圖2 余濁與投加量關(guān)系曲線（常溫21.5℃）

圖3 余濁與投加量關(guān)系曲線（高溫29℃）

表7 杏林水廠臺風季節(jié)高濁度原水處理數(shù)據(jù)

表8 集美水廠低濁度原水處理數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

綜合上述試驗及實際運行數(shù)據(jù)表明，新型高效水處理混凝劑—聚合雙酸鋁鐵在飲用水處理方面相對聚氯化鋁、硫酸鋁產(chǎn)品具有明顯的凈化效果及成本優(yōu)勢，處理高濁度和低濁度原水時效果都很顯著。聚合雙酸鋁鐵既克服了低溫、低濁處理的難題，又可明顯去除水中總鐵、總錳，且投量低，凈化出水殘余鋁完全符合國家新的飲用水衛(wèi)生規(guī)范，是一種安全、高效、經(jīng)濟的新型水處理劑。

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1006-5377（2016）01-0049-04