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聚合硫酸鐵對銻汙染水源的研究

    釋出時間│·☁:2017年3月7日        【

一•·、引言

某水廠設計規模20萬t/日◕↟,源水取自陽澄湖東湖•••。由於上游陽澄湖西湖和中湖的影響◕↟,陽澄湖水有機物含量較高;今年來◕↟,周邊織造企業規模日盛◕↟,湖水遭受銻汙染的風險越來越大•••。銻疑是致癌物;急性銻中毒會損害皮膚黏膜•·、心臟•·、肝臟•·、肺及神經系統;較少的銻能與細胞中的巰基結合◕↟,使含巰基蛋白質和酶類的正常代謝受到干擾◕↟,如果人體長期接觸低濃度銻◕↟,會慢性銻中毒•••。

二•·、材料與方法

陽澄湖水濁度低◕↟,全年在1~8NTU之間;耗氧量夏秋季較高◕↟,全年平均值4.19mg/L◕↟,在3.76~8.44mg/L;pH值在7.5~9之間◕↟,平均約8•••。特徵汙染物為有機物•••。近年來存在銻超標的風險◕↟,枯水期風險較大•••。本實驗時間為2015年1月~4月•••。

聚合硫酸鐵產自江蘇太白集團◕↟,全鐵含量≥11.0%◕↟,其它各項指標滿足《水處理劑聚合硫酸鐵》的要求•••。混凝攪拌實驗和生產性實驗時將聚合硫酸鐵配置成10%的溶液•••。

實驗方法混凝攪拌實驗裝置為ZR4-6六聯攪拌機◕↟,實驗水樣均為1L◕↟,分別投加不同量配置成10%的聚合硫酸鐵溶液作為混凝劑•••。攪拌實驗條件為│·☁:轉速120轉/min◕↟,攪拌2min;轉速40轉/min◕↟,攪拌20min;靜止20min取上清液待測•••。將聚合硫酸鐵配置成10%的溶液◕↟,透過隔膜計量投加泵加入沉澱池前端加藥點◕↟,充分攪拌混合均勻◕↟,沉澱池停留時間120min◕↟,砂濾池反衝洗時間週期為24hr•••。取砂濾後出水待測•••。水廠工藝流程原水-預臭氧(需要時)-混凝沉澱-砂濾-主臭氧(需要時)-碳濾-消毒-出水•••。

透過分析原水和實驗水樣的渾濁度•·、pH值•·、CODMn•·、鐵•·、銻來測定聚合硫酸鐵的處理效果•••。水樣分析方法見生活飲用水標準檢驗方法(GB5750-2006)•••。

三•·、結果與討論

1.混凝攪拌實驗下聚合硫酸鐵對銻的去除率

透過多次混凝攪拌實驗表明◕↟,聚合硫酸鐵投加量為40•·、50•·、60•·、70•·、80•·、90mg/L時◕↟,銻的去除率從3.1%升高到19.0%•••。聚合硫酸鐵對銻的去除有效◕↟,銻的去除率隨聚合硫酸鐵投加量的增加而升高◕↟,上清液色度有稍許增加•••。

混凝實驗表明◕↟,聚合硫酸鐵投加量小於80mg/L時◕↟,銻的去除率較高只為13.3%•••。這樣◕↟,假設水廠出水銻為4.5mg/L時◕↟,原水中含銻不能高於5.19mg/L◕↟,即使出水銻為5.0mg/L◕↟,原水中含銻亦不能高於5.77mg/L•••。考慮到原水中銻的濃度會高於5.77mg/L◕↟,生產性實驗聚合硫酸鐵的投加量從80mg/L開始•••。

2.pH值對銻去除率的影響

圖1為同一水源下◕↟,聚合硫酸鐵投加量為90mg/L時◕↟,調節pH值後銻去除率的變化•••。水樣pH值從7.06降低到5.22時◕↟,銻的去除率從21.7%增加到62.68%◕↟,增加近3倍•••。可以表明◕↟,透過降低pH值◕↟,可以提高銻的去除率•••。

圖1 不同PH值下銻的去除率

3.生產性實驗下不同聚合硫酸鐵投加量對CODMn•·、鐵•·、銻和渾濁度的去除率

實驗結果(見圖2)表明◕↟,在銻的投加量在80~150mg/L時◕↟,銻的去除率與聚合硫酸鐵的投加量成正比•••。

圖2 不同聚合硫酸鐵投加量下COD•·、鐵•·、銻和渾濁度的去除率

在不同的聚合硫酸鐵投加量下◕↟,渾濁度去除率較高◕↟,90.99%~97.85%◕↟,平均達95.27%;耗氧量的去除率37.00%~53.85%◕↟,與銻的投加量沒有線性關係◕↟,平均值為46.59%;鐵的去除率70.59%~96.06%◕↟,總體呈下降趨勢◕↟,平均值為81.01%;銻的去除率17.9%~37.3%◕↟,總體呈上升趨勢◕↟,平均值為27.86%•••。出水CODMn•·、鐵•·、銻和渾濁度均滿足國標要求•••。

實驗表明◕↟,若不調節原水pH值◕↟,聚合硫酸鐵投加量達150mg/L時◕↟,銻去除率不超過40%◕↟,銻的總去除率較低•••。實驗過程中原水pH值在7.06~7.99◕↟,砂濾池出水pH值在6.88~7.38◕↟,不需要再調節pH值◕↟,出廠水pH值滿足國標6.5~8.5的要求•••。據研究◕↟,酸性條件更有利於聚合硫酸鐵除銻能力的提高[1]•••。若源水中含有較高濃度的銻◕↟,可以透過降低原水pH值提高銻的去除率•••。

4.不同聚合硫酸鐵投加量下的出水色度和對水處理裝置的影響當原水出現銻超標緊急情況◕↟,為應急處理◕↟,根據需要達到的水廠出水目標◕↟,可以推算出原水中銻的濃度◕↟,以選擇是否需要調節原水pH值◕↟,和需要投加的聚合硫酸鐵量◕↟,達到節約藥劑並降低色度的目的•••。表3為不調節原水pH值◕↟,不同聚合硫酸鐵投加量下假定出水銻濃度所對應的原水銻濃度•••。在滿足水廠出水銻≤5μg/L時◕↟,原水中的銻較高濃度為7.97μg/L;銻大於7.97μg/L時◕↟,需要調節原水pH值來使出水銻滿足國標要求•••。需要注意的是◕↟,10%的聚合硫酸鐵水溶液pH值為2~3◕↟,原水降低pH值並投加10%的聚合硫酸鐵水溶液後◕↟,水廠工藝過程水的pH值較低◕↟,會對水處理裝置產生腐蝕◕↟,而且◕↟,自來水廠出水需要再加鹼調節pH值以滿足水質國標的要求•••。因此在生產中◕↟,儘量不調節pH值◕↟,透過增加聚合硫酸鐵投加量來提高銻的去除率•••。

表1 不同聚合硫酸鐵投加量下假定出水銻濃度所對應的原水銻濃度

四•·、結論

透過生產性實驗研究表明◕↟,液體聚合硫酸鐵對銻有較好的處理效果◕↟,銻的去除率隨著聚合硫酸鐵投加量的增加和pH值的降低而升高•••。聚合硫酸鐵投加量為80~150mg/L時◕↟,銻的去除率為17.9%~37.3%;在不調節原水pH值◕↟,滿足水廠出水銻≤5μg/L時◕↟,原水中的銻較高濃度為7.97μg/L;銻大於7.97μg/L時◕↟,需要調節原水pH值或增加聚合硫酸鐵投加量來使出水銻滿足國標要求;但隨著聚合硫酸鐵投加量增大◕↟,沉澱池出水色度逐漸升高◕↟,砂濾池出水色度也逐漸升高◕↟,降低原水pH值會對水處理裝置產生腐蝕◕↟,並需要後續再加鹼調節pH值以滿足水質國標的要求•••。因此在生產中◕↟,儘量不調節pH值◕↟,透過投加合適的聚合硫酸鐵來提高銻的去除率•••。

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