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聚合硫酸铁对锑污染水源的研究

    发布时间:2017年3月7日    点击数:1952   【

一、引言

某水厂设计规模20万t/日,源水取自阳澄湖东湖。由于上游阳澄湖西湖和中湖的影响,阳澄湖水有机物含量较高;今年来,周边织造企业规模日盛,湖水遭受锑污染的风险越来越大。锑疑是致癌物;急性锑中毒会损害皮肤黏膜、心脏、肝脏、肺及神经系统;较少的锑能与细胞中的巯基结合,使含巯基蛋白质和酶类的正常代谢受到干扰,如果人体长期接触低浓度锑,会慢性锑中毒。

二、材料与方法

阳澄湖水浊度低,全年在1~8NTU之间;耗氧量夏秋季较高,全年平均值4.19mg/L,在3.76~8.44mg/L;pH值在7.5~9之间,平均约8。特征污染物为有机物。近年来存在锑超标的风险,枯水期风险较大。本实验时间为2015年1月~4月。

聚合硫酸铁产自江苏太白集团,全铁含量≥11.0%,其它各项指标满足《水处理剂聚合硫酸铁》的要求。混凝搅拌实验和生产性实验时将聚合硫酸铁配置成10%的溶液。

实验方法混凝搅拌实验设备为ZR4-6六联搅拌机,实验水样均为1L,分别投加不同量配置成10%的聚合硫酸铁溶液作为混凝剂。搅拌实验条件为:转速120转/min,搅拌2min;转速40转/min,搅拌20min;静止20min取上清液待测。将聚合硫酸铁配置成10%的溶液,通过隔膜计量投加泵加入沉淀池前端加药点,充分搅拌混合均匀,沉淀池停留时间120min,砂滤池反冲洗时间周期为24hr。取砂滤后出水待测。水厂工艺流程原水-预臭氧(需要时)-混凝沉淀-砂滤-主臭氧(需要时)-碳滤-消毒-出水。

通过分析原水和实验水样的浑浊度、pH值、CODMn、铁、锑来测定聚合硫酸铁的处理效果。水样分析方法见生活饮用水标准检验方法(GB5750-2006)。

三、结果与讨论

1.混凝搅拌实验下聚合硫酸铁对锑的去除率

通过多次混凝搅拌实验表明,聚合硫酸铁投加量为40、50、60、70、80、90mg/L时,锑的去除率从3.1%升高到19.0%。聚合硫酸铁对锑的去除有效,锑的去除率随聚合硫酸铁投加量的增加而升高,上清液色度有稍许增加。

混凝实验表明,聚合硫酸铁投加量小于80mg/L时,锑的去除率最高只为13.3%。这样,假设水厂出水锑为4.5mg/L时,原水中含锑不能高于5.19mg/L,即使出水锑为5.0mg/L,原水中含锑亦不能高于5.77mg/L。考虑到原水中锑的浓度会高于5.77mg/L,生产性实验聚合硫酸铁的投加量从80mg/L开始。

2.pH值对锑去除率的影响

图1为同一水源下,聚合硫酸铁投加量为90mg/L时,调节pH值后锑去除率的变化。水样pH值从7.06降低到5.22时,锑的去除率从21.7%增加到62.68%,增加近3倍。可以表明,通过降低pH值,可以提高锑的去除率。

图1 不同PH值下锑的去除率

3.生产性实验下不同聚合硫酸铁投加量对CODMn、铁、锑和浑浊度的去除率

实验结果(见图2)表明,在锑的投加量在80~150mg/L时,锑的去除率与聚合硫酸铁的投加量成正比。

图2 不同聚合硫酸铁投加量下COD、铁、锑和浑浊度的去除率

在不同的聚合硫酸铁投加量下,浑浊度去除率较高,90.99%~97.85%,平均达95.27%;耗氧量的去除率37.00%~53.85%,与锑的投加量没有线性关系,平均值为46.59%;铁的去除率70.59%~96.06%,总体呈下降趋势,平均值为81.01%;锑的去除率17.9%~37.3%,总体呈上升趋势,平均值为27.86%。出水CODMn、铁、锑和浑浊度均满足国标要求。

实验表明,若不调节原水pH值,聚合硫酸铁投加量达150mg/L时,锑去除率不超过40%,锑的总去除率较低。实验过程中原水pH值在7.06~7.99,砂滤池出水pH值在6.88~7.38,不需要再调节pH值,出厂水pH值满足国标6.5~8.5的要求。据研究,酸性条件更有利于聚合硫酸铁除锑能力的提高[1]。若源水中含有较高浓度的锑,可以通过降低原水pH值提高锑的去除率。

4.不同聚合硫酸铁投加量下的出水色度和对水处理设备的影响当原水出现锑超标紧急情况,为应急处理,根据需要达到的水厂出水目标,可以推算出原水中锑的浓度,以选择是否需要调节原水pH值,和需要投加的聚合硫酸铁量,达到节约药剂并降低色度的目的。表3为不调节原水pH值,不同聚合硫酸铁投加量下假定出水锑浓度所对应的原水锑浓度。在满足水厂出水锑≤5μg/L时,原水中的锑最高浓度为7.97μg/L;锑大于7.97μg/L时,需要调节原水pH值来使出水锑满足国标要求。需要注意的是,10%的聚合硫酸铁水溶液pH值为2~3,原水降低pH值并投加10%的聚合硫酸铁水溶液后,水厂工艺过程水的pH值较低,会对水处理设备产生腐蚀,而且,自来水厂出水需要再加碱调节pH值以满足水质国标的要求。因此在生产中,尽量不调节pH值,通过增加聚合硫酸铁投加量来提高锑的去除率。

表1 不同聚合硫酸铁投加量下假定出水锑浓度所对应的原水锑浓度

四、结论

通过生产性实验研究表明,液体聚合硫酸铁对锑有较好的处理效果,锑的去除率随着聚合硫酸铁投加量的增加和pH值的降低而升高。聚合硫酸铁投加量为80~150mg/L时,锑的去除率为17.9%~37.3%;在不调节原水pH值,满足水厂出水锑≤5μg/L时,原水中的锑最高浓度为7.97μg/L;锑大于7.97μg/L时,需要调节原水pH值或增加聚合硫酸铁投加量来使出水锑满足国标要求;但随着聚合硫酸铁投加量增大,沉淀池出水色度逐渐升高,砂滤池出水色度也逐渐升高,降低原水pH值会对水处理设备产生腐蚀,并需要后续再加碱调节pH值以满足水质国标的要求。因此在生产中,尽量不调节pH值,通过投加合适的聚合硫酸铁来提高锑的去除率。

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