浅谈水处理中混凝剂的选择

浅谈水处理中的混凝剂的选择

郑州自来水投资控股有限公司李红梅王义伟李梦露李安文

摘要：本文通过对铝盐和铁盐优缺点及在水处理中混凝效果的对比分析，找出最佳的混凝剂选择以优化水处理效果，保证出厂水质安全。关键词：铝盐铁盐混凝

混凝是水处理工艺中的重要环节,混凝效果的好坏关系到工艺处理效果的评价，水处理使用的混凝剂主要有无机混凝剂和有机高分子混凝剂两大类。无机混凝剂以硫酸铝、聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸（PAS）等铝系混凝剂；以三氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁（PFS）和聚合氯化铁（PFC）等铁系混凝剂为代表；有机高分子混凝剂以聚丙烯酰胺（PAM）、聚硅酸铝铁混凝剂（PAFS）、聚合氯化铝铁（PAFC）等混凝剂为代表，下面就铝盐与铁盐混凝剂的特点展开探讨。

1.铝盐混凝剂

铝盐的混凝机理主要是其水解过程的中间产物能与水中不同阴

离子和负电溶胶形成聚合体，即产生聚合混凝作用。聚合氯化铝由于含有更多的高电荷、高聚合度形态,因而具有更强的电中和能力和强烈的吸附能力。但是，近年来随着水处理过程中铝盐混凝剂的大量广泛使用,饮用水铝超标现象频繁出现,特别是在冬季及气温较低的北

方地区尤为严重。有关文献表明居民用水的总铝含量高于水源的总铝浓度,说明混凝过程中铝盐混凝剂的残留是造成出厂水铝含量增加的

主要原因[1]。对饮用水中铝含量的限制,欧美国家认识较早,相关标准也最为严格,大部分国家的警戒线水平为0.05mg/L[2]。而在我国现行的水质标准《生活饮用水水质标准GB 5749-2006》中,对铝含量限制为0.20 mg/L。资料表明铝进入人体后，通过蓄积参与生物化学反应，导致产生老年痴呆、铝性骨病、铝性贫血等中毒病症[3]，根据国际老年痴呆协会中国委员会的资料，全球老年痴呆患者2400多万，其中中国患者700多万，且每年以30万新增病人的速度增加。

2.铁盐混凝剂

铁盐混凝剂包括聚合氯化铁、液体聚合硫酸铁、三氯化铁、聚合磷酸类复合铁盐、聚合硅酸类复合铁盐、铝铁共聚复合混凝剂等。铁盐混凝的机理是其水解产物能与水中颗粒物进行电性中和、吸附架桥等一系列反应形成粗大絮体，通过对絮体的去除，达到对水体的净化。聚合氯化铁混凝剂有原水适应性强，密度较大，絮体沉降快的优点。铁盐水解后形成的Fe(OH)3胶体也和Al(OH)3胶体一样可以吸附杂质，更重要的是铁离子对人体没有像铝离子那样的毒性，所以近年来被更多地使用。

3.混凝剂的比较

通常自来水厂选择混凝剂应遵循的基本原则是：

（1）所选混凝剂首先必须符合卫生质量要求，不造成二次污染；（2）混凝剂的处理性能要好。

1）混凝过后，生成密实矾花，沉降快，受水温变化影响小，特别是

低温低浊仍能生成良好的矾花。

2）矾花吸附能力好，有利于去除天然高分子有机物，不易破碎。3）适用PH值范围宽。

铝盐作为混凝剂优点是：在水处理过程中，矾花形成快；颗粒大而重，沉淀性能好；适宜的pH值范围较宽，在5—9间，尤其对处理高浊度、高色度的原水效果更为显著。但铝盐混凝剂的缺点是：水解生成沉淀物水合作用强，形成矾花疏松，相对体积质量小，沉淀慢。

铁盐作为混凝剂优点是：形成的矾花比重大，易沉降，低温、低浊时仍有较好效果，适宜的pH值范围也较宽，对水中亲水性有机物的去除效果较好,对水中天然有机物的去除效果要高于铝盐，缺点是处理后的水的色度比用铝盐高。

对铁盐和铝盐混凝控制水中三氯甲烷生成量的研究表明[4], 在两种混凝剂中,铁盐较铝盐具有更好的控制消毒副产物三氯甲烷的效能，两种混凝剂对水中有机物的去除机制是不同的, 铁盐易于去除小分子有机物, 而这些物质往往是消毒副产物的主要前体物质, 因而在相同有机物含量下,经铁盐混凝后水样的三氯甲烷生成量明显低于经铝盐混凝后水样的三氯甲烷生成量。

4.在低温低浊水时铝盐与铁盐应用的比较

一般把水温为0-6℃，浊度1-30NTU的原水称为低温低浊水。水温影响混凝剂的水解以及絮体的形成过程，水温低时，铝盐和铁盐的水解速度慢，而且水的粘度大，布朗运动减弱，絮凝体不易形成，并且生成的絮凝体小而松散，不易沉降，这种影响对铝盐尤为显著。铁盐

所具备的优点，恰恰是铝盐混凝剂所欠缺的。因为铁盐矾花相对质量体积大，沉降快，故沉后水和滤后水浊度较低，研究表明[5]铝盐对大分子量的有机物去除效率较高,铁盐对水中小分子量的有机物去除效率较高,尤其在低温低浊时有优良的处理效果。

5.结论与建议

（1）铝盐分子结构大，吸附能力强，溶解性好，在水体中凝聚形成的矾花大，沉降快，特别在处理高浊度、高色度水时效果好，缺点是矾花疏松，相对体积质量小，沉速慢等。

（2）铁盐优点是形成的矾花比重大，易沉降，低温、低浊时仍有较好效果，适宜的pH值范围也较宽，在处理低温低浊水时效果好，缺点是处理后的水的色度比用铝盐高。

（3）铝是一种慢性毒物,长期饮用用铝混凝剂处理的自来水会引发老年痴呆症等多种顽症，西方发达国家饮用水水质标准中铝的许可含量为0.05毫克/升，而我国自来水中的铝含量0.20mg/L，因此要严格控制出厂水的铝含量，保障市民用水的健康。

（4）我国多数水厂现采用的是聚合氯化铝，它在净水的同时对水质造成二次污染,特别在处理低温低浊水时不如铁盐效果好，根据水源水质情况，应逐步由铁盐代替铝盐，置换混凝剂，提高供水水质，保障供水安全。

参考文献

[1]马军,冯琦,刘勇.给水处理面临的主要问题与技术发展对策[J] 哈尔滨建筑大学学报，2000，33(2):49～52.

[2] 崔福义.我国部分城市饮用水中铝含量调查[J ].中国给水

排水,2002 ,18(1):5～8.

[3]侈瑞利,赵娜娜,刘成蹊.无机、有机高分子混凝剂絮

凝机理及进展[J].河北化工，2007,30(3).326.

[4]铁盐和铝盐混凝剂对消毒副产物的控制作用及机制研究[J]张永吉，南军，环境化学，2004，23（4）

[5]周玲玲,张永吉,铁盐和铝盐混凝对水中天然有机物的去除特性研究[J]，2008，29（5）