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聚合硫酸鐵和聚合氯化鋁都是常用凈水劑，本文研究聚合硫酸鐵的混凝效果及其優(yōu)缺點(diǎn)，并與聚合氯化鋁混凝效果及藥耗成本作對(duì)比，考察其對(duì)東江原水的適用性，為給水處理廠選擇混凝劑提供參考。

1、試驗(yàn)條件與內(nèi)容

1.1試驗(yàn)藥品和水樣：

聚合硫酸鐵樣品，其指標(biāo)如下：

全鐵含量，%，≥19.1

還原性物質(zhì)（以Fe2+計(jì)）含量%，≤0.15

鹽基度，%9.0~14.0

pH（1%水溶液)2.0~3.0

砷含量，%，≤0.0002

鉛含量，%，≤0.001

不溶物含量，%，≤0.5

固體聚氯化鋁樣品，其指標(biāo)如下：

有效鋁（%）29.80

鹽基度（%）73.99

Ala（%）21.30

Alb（%）38.09

Alc（%）40.61

試驗(yàn)水樣采用東江常規(guī)水質(zhì)和運(yùn)河水質(zhì)。

1.2檢測(cè)指標(biāo)

濁度測(cè)定采用哈希2100N2100P濁度儀；TOC測(cè)定采用島津TOC-VCPH總有機(jī)碳分析儀；COD測(cè)定采用酸性高錳酸鉀滴定法；UV254測(cè)定采用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（將水樣經(jīng)0.45μm濾膜過(guò)濾后，取濾液檢測(cè)）；THMs測(cè)定采用Tekmar3100吹掃捕集濃縮器富集進(jìn)樣，Agilent7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。

1.3試驗(yàn)內(nèi)容

（1）考察聚合硫酸鐵的投加量及其混凝效果。

（2）考察聚合硫酸鐵混凝沉淀后出水pH值和色度的影響。

（3）在同一原水的前提下，與聚氯化鋁混凝劑作對(duì)比，通過(guò)調(diào)整混凝劑投加量考察聚合硫酸鐵的混凝效果。

（4）考察混凝沉淀后的水質(zhì)情況，比較達(dá)到同一出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，聚合硫酸鐵與聚氯化鋁的藥耗成本。

1.4混凝試驗(yàn)

采用六聯(lián)六聯(lián)攪拌機(jī)對(duì)原水進(jìn)行批次試驗(yàn)?；炷龜嚢柙囼?yàn)參數(shù)采用通用程序參數(shù)：段，轉(zhuǎn)速500r/min，保持1min；第二段，轉(zhuǎn)速150r/min，保持15min；第三段靜止沉淀30min。按照試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行混凝沉淀后，取各試驗(yàn)杯中樣品上清液進(jìn)行相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)。

2.結(jié)果與討論

2.1聚合硫酸鐵的投加量確定

東江常規(guī)水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，原水濁度在7~30NTU之間，TOC一般在1.5~2.5mg/L之間，UV254在0.018-0.035cm-1之間。根據(jù)南方多個(gè)原水取自東江的水廠固體聚氯化鋁投加量數(shù)據(jù)，針對(duì)常規(guī)水質(zhì)，常規(guī)投加量為4~6mg/L（以固體計(jì)）左右。本試驗(yàn)原水濁度為17.2NTU，采用固體聚氯化鋁投加量為4、6、8mg/L（以固體計(jì)）作為參比，考察聚合硫酸鐵的投加量。由圖1可知，在投加量為4~20mg/L時(shí)，聚合硫酸鐵隨著投加量的增加，濁度有下降趨勢(shì)，當(dāng)投加量為20mg/L以上時(shí)，隨著投加量的增加，濁度并沒(méi)有明顯下降。聚合氯化鋁投加量為6mg/L時(shí)，混凝沉淀后出水為1.85NTU；聚合硫酸鐵投加量為16mg/L時(shí)，混凝沉淀后出水為1.62NTU。因此，聚合硫酸鐵處理要達(dá)到聚合氯化鋁出水濁度的效果，聚合硫酸鐵的投加量約是聚合氯化鋁的2.5~3倍，針對(duì)東江常規(guī)水質(zhì)，聚合硫酸鐵的適宜投加量約為16~20mg/L（以固體計(jì)）。

2.2色度的影響

聚合氯化鋁處理后的出水基本不存在色度問(wèn)題，但在聚合硫酸鐵投加量為20mg/L以上時(shí)，處理后出水色度較為明顯，呈淡黃色。取聚合硫酸鐵投加量為20mg/L和30mg/L的試驗(yàn)出水，檢測(cè)色度并考察濾池對(duì)色度的去除效果，結(jié)果如表3所示。結(jié)果顯示，試驗(yàn)原水色度為15度，聚合硫酸鐵投加量為20mg/L和30mg/L的試驗(yàn)出水色度分別為13和20度，出水色度高；經(jīng)過(guò)炭濾池或砂濾池處理后的出水色度均小于5度，與出廠水沒(méi)有明顯差別。

2.3常規(guī)水質(zhì)聚合氯化鋁與聚合硫酸鐵的處理效果對(duì)比

參考2.1中的試驗(yàn)結(jié)果，聚合硫酸鐵的投加量約是聚合氯化鋁的2.5~3倍，以聚合氯化鋁投加量為4、6、8mg/L，聚合硫酸鐵投加量為16、20、24mg/L，對(duì)比常規(guī)水質(zhì)聚合氯化鋁與聚合硫酸鐵的處理效果，結(jié)果如表4所示。結(jié)果顯示，聚合硫酸鐵投加量為16mg/L時(shí)，出水濁度較低，隨著投加量的增加，濁度有所下降但幅度不大，與聚合氯化鋁相比，高投加量的聚合硫酸鐵對(duì)濁度的處理效果比聚合氯化鋁顯著。經(jīng)聚合硫酸鐵處理后出水pH值下降明顯，然而，由于pH值降低，使得水中的水解產(chǎn)物帶正電荷密度升高且水中有機(jī)物質(zhì)的質(zhì)子化程度也升高，對(duì)混凝過(guò)程中的水解產(chǎn)物吸附有機(jī)物大有好處[2]。因此，聚合硫酸鐵處理COD、TOC和UV254的效果優(yōu)于聚合氯化鋁。研究表明，三鹵甲烷生成量與水中有機(jī)物含量密切相關(guān)，高投加量的聚合硫酸鐵較聚合氯化鋁而言，有效去除更多的有機(jī)物，但從三鹵甲烷生成勢(shì)數(shù)據(jù)看，聚合硫酸鐵沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì)，可能的原因是，三鹵甲烷生成量與水中有機(jī)物種類和性質(zhì)有關(guān)，聚合硫酸鐵去除的那部分有機(jī)物對(duì)三鹵甲烷生成量貢獻(xiàn)小。

2.4運(yùn)河水質(zhì)聚合氯化鋁與聚合硫酸鐵的處理效果對(duì)比

試驗(yàn)中運(yùn)河水濁度以及pH值與常規(guī)水質(zhì)相差不大，但有機(jī)物指標(biāo)明顯高于常規(guī)水質(zhì)。由表5可知，隨著混凝劑投加量的增大，濁度有下降趨勢(shì)，從聚合氯化鋁的數(shù)據(jù)看，投加量為8mg/L，出水濁度仍然較高，而聚合硫酸鐵盡管在處理常規(guī)水質(zhì)需要較聚合氯化鋁更多的用量，但在運(yùn)河水質(zhì)的處理中，高投加量的聚合硫酸鐵在濁度處理方面比聚合氯化鋁有優(yōu)勢(shì)，且COD、TOC處理效果優(yōu)于聚合氯化鋁。運(yùn)河水的UV254為0.082cm-1，該有機(jī)物指標(biāo)較低，指示水中有機(jī)物多為中小分子有機(jī)物，該類有機(jī)物難以在混凝階段去除，兩種混凝劑在設(shè)定的投加量對(duì)試驗(yàn)水的UV254基本沒(méi)有去除效果。值得關(guān)注的是pH值的數(shù)據(jù)，在處理常規(guī)水質(zhì)時(shí)，聚合硫酸鐵處理后出水pH值會(huì)明顯下降，但處理運(yùn)河水后，pH值基本變化不大，原因是運(yùn)河水有機(jī)物含量好，有機(jī)物一般帶較高的表面電荷，吸附在膠體顆粒表面增加膠體表面的電荷密度，水中有機(jī)物存在能增加無(wú)機(jī)顆粒Zeta電位[3]，使得膠體更加穩(wěn)定，而試驗(yàn)中聚合硫酸鐵的投加量還不足以與水中有機(jī)物電性中和與提高有機(jī)物的質(zhì)子化程度。

2.5混凝藥耗成本分析

以南方某水廠為例，供水量約17000m3/h。分別采用聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵作為混凝劑，分析混凝成本，數(shù)據(jù)如表6所示。

由圖6知，達(dá)到同一出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，聚合硫酸鐵的混凝藥耗成本約是聚合氯化鋁的1.7倍。本分析僅為混凝階段的藥耗成本分析，如果加上由于聚合硫酸鐵出水pH的降低導(dǎo)致投堿量增加，并且濾池去除聚合硫酸鐵出水色度導(dǎo)致濾池負(fù)荷增加從而增加濾池的反沖洗頻率，聚合硫酸鐵在成本上沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。

3.結(jié)論

達(dá)到同一出水濁度的效果，聚合硫酸鐵的投加量約是聚合氯化鋁的2.5~3倍，針對(duì)東江常規(guī)水質(zhì)，聚合硫酸鐵的適宜投加量約為16~20mg/L（以固體計(jì)）。

聚合硫酸鐵處理后出水存在色度問(wèn)題，經(jīng)過(guò)炭濾池或砂濾池處理后的出水色度均小于5度，與出廠水沒(méi)有明顯差別。

對(duì)于東江常規(guī)水質(zhì)，高投加量的聚合硫酸鐵處理后出水pH值下降明顯，對(duì)COD、TOC和UV254的去除效果優(yōu)于聚合氯化鋁，對(duì)三鹵甲烷生成勢(shì)的去除沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于高有機(jī)物的運(yùn)河水質(zhì)，高投加量的聚合硫酸鐵在濁度處理方面比聚合氯化鋁有優(yōu)勢(shì)，且COD、TOC處理效果優(yōu)于聚合氯化鋁，但對(duì)試驗(yàn)水的UV254基本沒(méi)有去除效果。

聚合硫酸鐵的混凝藥耗成本約是聚合氯化鋁的1.7倍，聚合硫酸鐵在成本上沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。