关于水厂铝含量的变化控制研究

关于水厂铝含量的变化控制研究

水厂出水铝超标已成为很多自来水厂处理的一大难题，处理不当将会影响饮用水安全。本文重点介绍用CO2和NaOH调节源水的pH，投加一定量的液体聚合氯化铝进行烧杯混凝搅拌实验研究，进而对高pH水库源水，在常规水处理条件下的铝含量管控进行研究，并将研究结果应用于常规水处理工艺中，试验发现：当混凝反应后水pH控制在7.00～7.30之间,可有效降低出水铝含量，且必须保证混凝反应后水pH＜7.50，否则出水铝含量极易超标。

目前，国内大多数水厂都用铝盐作为絮凝剂，在铝盐絮凝剂应用中发现，夏秋之际源水藻类大量繁殖，会造成源水pH升高，易导致常规水处理工艺条件下使用铝盐絮凝剂时，生成的Al(OH)3胶体易水解，导致可能出现出厂水铝含量超标。由此可见，研究水厂生产中铝含量的控制措施十分有必要。本文用滇中某水厂水库源水为样本进行烧杯混凝搅拌实验，研究饮用水中pH对铝含量的影响及控制方法，以供大家参考。

1. 水厂工艺与水质概况

某水厂二期工程设计规模为5万m3/d，源水取自该地区某水库，水厂采用常规水处理工艺:源水→混合→ 网格反应→平流沉淀→虹吸滤池→ 加氯消毒→清水池→出水，絮凝剂采用液体聚合氯化铝，消毒剂采用次氯酸钠溶液，进水pH为8.00±0.28，夏季高温高藻期时pH可达8.40～8.50，浑浊度为3.0±2.0NTU，藻类高达5.8×108 Cells/L，源水铝含量为0.0092mg/L，水厂出厂水铝个别时段接近0.20mg/L的情况偶有发生，尤其是2022年下半年使用强碱弱酸盐次氯酸钠溶液消毒会导致pH上升以来，控铝显得尤为重要。为了解决这一水处理技术难题，笔者对高pH源水开展了一系列烧杯混凝搅拌实验研究，确定混凝反应后水的最佳pH控制范围，在生产上利用现有的盐酸投加工艺调节pH在最佳控制范围内，成功解决了生产中铝含量时而接近标准的实际问题，满足优质水的标准要求。

2. 实验材料与方法

2.1 主要实验仪器和试剂

• MY6000-6N型梅宇彩屏混凝实验搅拌仪器：武汉梅宇仪器有限公司
• TL2300型台式浊度仪：HACH
• PSH-3C酸度计：上海精密仪器有限公司
• T6新世纪紫外可见分光光度计：普析
• 液体聚合氯化铝：盛耀实业清净化材料有限公司
• 食品添加剂二氧化碳：昆明鹏达气体产品公司

2.2 实验条件

2.2.1 试剂浓度

• 液体聚合氯化铝：6mg/mL
• 氢氧化钠：1mol/L

2.2.2 搅拌实验水力条件见下表

2.3 实验水质

以某水厂某个时段的水库源水为实验水，部分常规指标见下图表。

3. pH对铝含量影响

3.1 烧杯混凝搅拌实验

烧杯混凝搅拌实验是以滇中某水库源水为样本，取6杯1L的源水，通过人为方式调节pH进行烧杯混凝搅拌实验，探究pH与滤后水铝含量之间的关系，其中1#、2#、3#、4#通CO2和5#、6#加适量的NaOH溶液，设定的搅拌实验水力条件见表1，实验用源水水质见表2，液体聚合氯化铝投加量为18.0mg/L，得出的实验现象、实验结果见表3，浑浊度、滤后水铝含量及沉后水浑浊度随pH的变化曲线见图1。

由表3和图1可知，随着源水pH逐渐上升，矾花变小、难沉降，滤后水铝含量、沉后水浑浊度也逐步增加，且在源水pH＜7.30时，滤后水铝含量相对较低，在0.09～0.14mg/L范围内，均小于0.2mg/L的国家标准要求，当源水pH＞7.30时, 滤后水铝含量也随之增大，在源水pH为7.50～8.54时，铝含量在0.20～0.30mg/L，均超过0.2mg/L的国家标准要求。

铝含量随着pH升高而升高的原因在于: pH＜7.50时，由于铝盐水解生成大量Al(OH)3胶体凝聚固形物，易于下沉,使得水体中铝的余留量下降至最低点，当pH≥7.50后,由于生成较多的Al(OH)4-溶解形态，铝的余留量随着pH升高而增加。

通过烧杯试验结果可知，在投加一定量的液体聚合氯化铝条件下，混凝反应的pH条件对铝含量的影响较大，pH控制不当易造成滤后水铝含量超标。因此，在水厂实际生产中，应以混凝反应后水pH控制在7.00～7.30为基准来控制石灰或CO2的投加量，且最低限度必须保证反应后水pH＜7.50，否则出水铝含量极易超标。

3.2 生产实践运行试验

根据烧杯试验结果，在生产上多次采用某滇中水库水为源水，用盐酸调节pH， pH调整在7.05～7.62之间，得出常规处理工艺滤后水铝含量及滤后水浑浊度随pH变化情况见图2。

由图2可知，生产上的滤后水铝含量随pH的变化情况与烧杯搅拌实验结果类似，均是随着pH的上升而增加，且在pH＞7.50后，滤后水铝含量易超过0.2mg/L的限制要求。因此，在实际生产过程中，最好以混凝反应后水pH在7.10～7.30之间为基准来控制HCl（CO2）或石灰的投加量，使铝含量处于较低的安全水平。

4. 结论整理

4.1 水厂出水铝含量超标现象主要是溶解性铝造成的，与铝的形态密切相关，铝的形态与水的pH相关，在源水藻类爆发和水厂使用强碱弱酸盐次氯酸钠溶液消毒条件下，需密切关注源水pH的变化和次氯酸钠溶液使过程水pH上升的情况。

4.2 当进水pH＞7.50时，在生产上通常采用二氧化碳投加设备或液态CO2直接投加方式降低pH，也可以投加HCl调节pH达到相同效果，但存在控制难度大，储存和操作危险，会释放有害烟雾，有腐蚀性，增加水中含盐量的缺点。

4.3 在水厂实际生产中，应以混凝反应后水pH控制在7.00～7.30之间为基准来控制HCl（CO2）或石灰的投加量，降低过程水的铝含量，且最低限度必须保证反应水pH＜7.50，否则出水铝含量极易超标。