搞好混凝处理是提高供水水质的关键

樊冠球
(湖北东风汽车公司，湖北十堰442001)

　　摘　要：我国城市的自来水水质差，已成为全民关心的一个热点问题。结合国情和现代科学成就，只有抓好混凝处理这一整个水处理工艺中的基础环节，才有可能经济有效地生产出高质量的生活饮用水。指出铁盐混凝剂是无机混凝剂的发展方向，并将在解决我国自来水水质和改善水环境质量上发挥关键性作用。
　　关键词：混凝处理；饮用水水质；铁盐混凝剂
　　中图分类号：TU991.22文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2001)08-0058-03

　　我国现行生活饮用水卫生标准不仅低于西方发达国家水平，与世界卫生组织制定的饮用水水质标准也有差距。随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，自来水水质已成为大家关心的热点问题。

1　供水水质存在的问题

　　①铝的含量高，危害广大人民健康。我国自来水厂仍普遍沿用铝盐混凝剂净水，铝是人体不需要的一种元素，是低毒物质，随饮食进入人体后会在一些组织中积蓄，达一定剂量后会引发多种疾病。欧、美国家的饮用水水质标准已对铝的许可含量作了严格限制，要求不超过0.05 mg/L，故已普遍改用三价铁盐作混凝剂。我国自来水中的铝含量超过0.05 mg/L好几倍，在处理低温低浊度水时铝含量更高。不仅如此，我国不少自来水厂采用的聚合氯化铝是用废铝灰为原料制成的，重金属含量高，这样问题就更大。
　　②自来水浊度高，影响消毒效果。自来水浊度通常被视为感官性指标，其实它还隐含有卫生指标的含义，因为消毒剂的消毒效果与滤池出水浊度的高低有非常密切的关系。细菌个体大，其大小以μm计，属粗分散范畴，由于滤池出水中没有大粒径悬浮物掩护它，所以易被消毒剂杀死。病毒个体小，其大小以nm计，被称为“生物胶体”，若滤池出水浊度稍高，在致浊物质的掩护下，消毒剂便难于将其彻底杀灭。所以从消灭病毒的要求出发，滤池出水应具有更低的浊度。1989年国际供水协会亚太地区年会确定的自来水浊度标准为1 NTU，考虑到自来水浊度在城市供水管网中因水质不稳定所发生的变化，滤池出水浊度应保持在0.5NTU以下，对此发达国家要求更严，欧、美、日本等国主要城市自来水厂出厂水浊度的年平均值实际上已接近于零。我国现行《生活饮用水卫生标准》中的浊度标准为3NTU，在特殊情况下不得超过5NTU，所以自来水的卫生安全性差。
　　③氯消毒产生的毒副产物问题。自来水厂所有地表水水源都含有腐殖质等天然有机物，氯消毒剂与这些有机物作用能生成多种具有致癌、致畸、致突变作用毒副产物。这是一个有待解决的问题。
　　④城市供水管网的电化学腐蚀问题。我国城市供水管网普遍存在电化学腐蚀问题，因而供水电耗增大，管道使用寿命缩短，管网漏水率增高，这不但造成了重大的经济损失，还使自来水水质变差。解决此问题简单易行的方法是在混凝处理时投加石灰，将自来水的pH值提高到8.0以上，具体数值通过水质稳定试验确定。由于我国自来水厂普遍采用铝盐混凝剂，其适用的pH值范围窄，因而影响了城市供水管网电化学腐蚀问题的解决。

2　混凝处理是提高水质的关键

　　为了解决我国的自来水水质问题，一些给排水专家和学者已提出了多种方案，如增加水的深度处理以去除原水中更多的有机物，在全城市增建一个生活饮用水供水系统以进行分质供水等，其中有的已在执行。这些方案若在全国普遍推广，所需基建投资极大，自来水成本也高，并且上述水质问题还未必能全面解决。结合我国国情，如何才能科学合理、经济有效地把我国的自来水水质问题解决好，这是一个需要认真探讨的大问题。
　　采用地表水源的城市自来水厂，常规处理过程包括混凝、沉淀、过滤、消毒等环节，这些环节互相关联，前一环节的效果影响并制约着后续环节的处理效果。据此推断，混凝处理应是这常规处理过程中的关键环节或主要矛盾。
　　城市自来水厂地表水源中的污染物包括：以泥砂为主的憎水性颗粒物，包括胶体和粗分散物质；以腐殖质为主的水溶性天然高分子有机物；包括病原菌和病毒在内的多种微生物。混凝处理的目的就是通过混凝剂的作用，将上述污染物凝聚成高质量的矾花；沉淀的目的是使矾花在重力作用下从水中分离出去；过滤的目的是使未及沉淀的小矾花与滤料颗粒或早先附着在滤料颗粒上的矾花相碰撞，并在絮凝作用下附着其上，并被截留在滤料层内。所以快滤池的作用实质上是混凝过程的继续，是一种特殊形式的絮凝作用，称为接触凝聚或接触絮凝。总之，沉淀和过滤的目的仅仅是将在混凝处理中形成的矾花充分、完全地从所处理的水中分离出去而已。消毒处理的效果与混凝处理也有密切的关系，源水中包括病原微生物在内的绝大部分微生物已随同矾花被截留在沉淀和滤池中，只有很少一部分随同滤过水和微凝絮体流出了滤池。为了将滤过水中包括病毒在内的病原微生物用消毒剂全部杀死，滤过水浊度必须甚低，而这仍有赖于混凝处理效果。由此可见，沉淀、过滤和消毒处理的效果与混凝处理密切相关，并受到混凝处理效果的制约。　
　　综上所述，在城市自来水的常规处理中，混凝处理是第一道生产工序，同时也是整个水处理的基础。解决我国自来水水质问题应该从这一基础抓起。只有把混凝处理搞好了，才有可能经济有效地生产出高质量的生活饮用水。如果忽视了这一点，就有可能走到弯路上去。要搞好混凝处理，提高混凝处理效果，必须解决好两方面问题：①应当选用品质和性能优良的混凝剂；②混凝处理工艺应合乎客观规律。其中前者是第一位的。

3　关于混凝剂

　　自来水厂选择混凝剂应遵循的基本原则是，源水经所选混凝剂处理和净化后，其自来水水质应最好。首先，所选混凝剂务必符合卫生质量要求，对自来水不会造成二次污染。其次，混凝剂的混凝处理性能要好，具体表现为：①其水解生成的化学沉淀物的水合作用弱，因而生成的矾花密实、沉降快、受水温变化的影响小，处理低温低浊度水时仍能生成良好的矾花；②矾花吸附性能好，以提高对源水中溶解性天然高分子有机物的去除率；③矾花强度大，不易破碎，如果遭到破碎，易于重新絮凝；④适用的pH值范围宽。选择混凝剂时，过多地计较混凝剂价格是不适宜的，混凝剂的品质和性能对自来水水质的影响极大，而混凝剂费用在制
水成本中所占比例很小，采用优质混凝剂与采用质量差的混凝剂相比，其对自来水成本的影响甚微。
　　采用铝盐混凝剂净水不仅会对自来水造成二次污染，其混凝处理性能也差。我国自来水水质所存在的诸多问题，与采用铝盐混凝剂有密切关系。
　　在化学元素周期表中，铝属两性元素，铁属过渡元素与成碱元素，微具两性，所以铝盐和三价铁盐混凝剂的特性有很大差异。国内外众多实践表明，与铝盐混凝剂相比，三价铁盐混凝剂有很多优点：①铁是人体所必需的营养元素，对人体健康无害。Fe(OH)₃在水中的溶解度很低，只要混凝处理得法，净化处理后的水中残余铁含量很低，比生活饮用水卫生标准中铁的许可含量低得多。②Fe(OH)₃的水合作用弱，混凝处理时生成的矾花密实，沉降快，受水温变化的影响小，处理低温低浊度水时仍能生成良好的矾花；矾花强度高，不易破碎，即使遭到破碎，也易于重新絮凝，因而滤池出水浊度易于达到＜0.5 NTU的要求。③为了解决氯消毒产生的毒副产物问题，美国正在推行的《消毒与消毒副产物条例》中对第一阶段所采取的防止措施是强化混凝处理。混凝处理原来的目的是澄清和去色。去色就是去除水中的腐殖质，即去除水中的天然高分子有机物。强化混凝处理就是在混凝处理时通过混凝剂投加量的调节，使滤池出水不仅浊度和色度应满足规定要求，原水中总有机碳的去除率也应满足规定要求，这样氯消毒产生的毒副产物量便能降低到许可含量以下。用强化混凝法解决氯消毒产生的毒副产物问题简单易行，可以借鉴。三价铁盐混凝剂因对有机物的去除性能好，有利于该问题的解决。用氯胺消毒取代氯消毒，也是解决这问题的一种有效办法。④城市供水管网发生电化学腐蚀的主要原因之一是自来水的pH值低，解决此问题简单易行的方法是在混凝处理时投加石灰以提高自来水的pH值。三价铁盐混凝剂适用的pH值范围宽，有利于该问题的解决。世界卫生组织制定的优质饮用水水质标准中pH值为8～9，为弱碱性水。所以，为了防止城市供水管网发生腐蚀，将自来水的pH值提高到8.0以上有利于饮用水水质的改善。
　　由此可见，用三价铁盐混凝剂取代铝盐混凝剂后，必要时再将其他有关水处理药剂作些调整，我国自来水水质问题便可全部得到解决而上一个新台阶，乃至赶上世界先进水平。

4　我国铁盐混凝剂现状

　　铁盐混凝剂是无机混凝剂的发展方向，对解决我国自来水水质问题和改善水环境质量能发挥关键性作用。但现在市场上三价铁盐混凝剂货源缺，符合生活饮用水处理卫生质量要求的三价铁盐混凝剂更缺，国外情况与我国相似。研究开发适用范围广、物美价廉、具有产业化价值的高品质铁盐混凝剂是一项世界性课题，但是进展缓慢。
　　最新研制成功的碱式硫酸铁混凝剂［1］是一种固体高品质净水剂，生产工艺采用的是一种全新的原理和方法，并具有如下特点：①原料来源丰富，价格低廉；②产品质量纯净，卫生安全可靠；③产品技术性能好，并且运输、贮存、使用方便；④适用范围广，生活饮用水、工业废水、生活污水处理都适用；⑤生产速度快，很适合于在流水线上进行工业化生产；⑥生产中不产生工业“三废”。从原料、生产工艺和产品特
性等全方位看，此混凝剂可称得上绿色产品。

参考文献：

　　［1］樊冠球.新型净水剂—碱式硫酸铁混凝剂［J］.中国给水排水，1999，15(6)：27-28.

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　　收稿日期：2001-05-29