樊冠球
(湖北東風(fēng)汽車公司，湖北十堰442001)

　　摘　要：我國城市的自來水水質(zhì)差，已成為全民關(guān)心的一個熱點問題。結(jié)合國情和現(xiàn)代科學(xué)成就，只有抓好混凝處理這一整個水處理工藝中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，才有可能經(jīng)濟有效地生產(chǎn)出高質(zhì)量的生活飲用水。指出鐵鹽混凝劑是無機混凝劑的發(fā)展方向，并將在解決我國自來水水質(zhì)和改善水環(huán)境質(zhì)量上發(fā)揮關(guān)鍵性作用。
　　關(guān)鍵詞：混凝處理；飲用水水質(zhì)；鐵鹽混凝劑
　　中圖分類號：TU991.22文獻標(biāo)識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2001)08-0058-03

　　我國現(xiàn)行生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)不僅低于西方發(fā)達國家水平，與世界衛(wèi)生組織制定的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也有差距。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，自來水水質(zhì)已成為大家關(guān)心的熱點問題。

1　供水水質(zhì)存在的問題

　　①鋁的含量高，危害廣大人民健康。我國自來水廠仍普遍沿用鋁鹽混凝劑凈水，鋁是人體不需要的一種元素，是低毒物質(zhì)，隨飲食進入人體后會在一些組織中積蓄，達一定劑量后會引發(fā)多種疾病。歐、美國家的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)已對鋁的許可含量作了嚴(yán)格限制，要求不超過0.05 mg/L，故已普遍改用三價鐵鹽作混凝劑。我國自來水中的鋁含量超過0.05 mg/L好幾倍，在處理低溫低濁度水時鋁含量更高。不僅如此，我國不少自來水廠采用的聚合氯化鋁是用廢鋁灰為原料制成的，重金屬含量高，這樣問題就更大。
　?、谧詠硭疂岫雀?，影響消毒效果。自來水濁度通常被視為感官性指標(biāo)，其實它還隱含有衛(wèi)生指標(biāo)的含義，因為消毒劑的消毒效果與濾池出水濁度的高低有非常密切的關(guān)系。細菌個體大，其大小以μm計，屬粗分散范疇，由于濾池出水中沒有大粒徑懸浮物掩護它，所以易被消毒劑殺死。病毒個體小，其大小以nm計，被稱為“生物膠體”，若濾池出水濁度稍高，在致濁物質(zhì)的掩護下，消毒劑便難于將其徹底殺滅。所以從消滅病毒的要求出發(fā)，濾池出水應(yīng)具有更低的濁度。1989年國際供水協(xié)會亞太地區(qū)年會確定的自來水濁度標(biāo)準(zhǔn)為1 NTU，考慮到自來水濁度在城市供水管網(wǎng)中因水質(zhì)不穩(wěn)定所發(fā)生的變化，濾池出水濁度應(yīng)保持在0.5NTU以下，對此發(fā)達國家要求更嚴(yán)，歐、美、日本等國主要城市自來水廠出廠水濁度的年平均值實際上已接近于零。我國現(xiàn)行《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中的濁度標(biāo)準(zhǔn)為3NTU，在特殊情況下不得超過5NTU，所以自來水的衛(wèi)生安全性差。
　?、勐认井a(chǎn)生的毒副產(chǎn)物問題。自來水廠所有地表水水源都含有腐殖質(zhì)等天然有機物，氯消毒劑與這些有機物作用能生成多種具有致癌、致畸、致突變作用毒副產(chǎn)物。這是一個有待解決的問題。
　?、艹鞘泄┧芫W(wǎng)的電化學(xué)腐蝕問題。我國城市供水管網(wǎng)普遍存在電化學(xué)腐蝕問題，因而供水電耗增大，管道使用壽命縮短，管網(wǎng)漏水率增高，這不但造成了重大的經(jīng)濟損失，還使自來水水質(zhì)變差。解決此問題簡單易行的方法是在混凝處理時投加石灰，將自來水的pH值提高到8.0以上，具體數(shù)值通過水質(zhì)穩(wěn)定試驗確定。由于我國自來水廠普遍采用鋁鹽混凝劑，其適用的pH值范圍窄，因而影響了城市供水管網(wǎng)電化學(xué)腐蝕問題的解決。

2　混凝處理是提高水質(zhì)的關(guān)鍵

　　為了解決我國的自來水水質(zhì)問題，一些給排水專家和學(xué)者已提出了多種方案，如增加水的深度處理以去除原水中更多的有機物，在全城市增建一個生活飲用水供水系統(tǒng)以進行分質(zhì)供水等，其中有的已在執(zhí)行。這些方案若在全國普遍推廣，所需基建投資極大，自來水成本也高，并且上述水質(zhì)問題還未必能全面解決。結(jié)合我國國情，如何才能科學(xué)合理、經(jīng)濟有效地把我國的自來水水質(zhì)問題解決好，這是一個需要認真探討的大問題。
　　采用地表水源的城市自來水廠，常規(guī)處理過程包括混凝、沉淀、過濾、消毒等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)互相關(guān)聯(lián)，前一環(huán)節(jié)的效果影響并制約著后續(xù)環(huán)節(jié)的處理效果。據(jù)此推斷，混凝處理應(yīng)是這常規(guī)處理過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)或主要矛盾。
　　城市自來水廠地表水源中的污染物包括：以泥砂為主的憎水性顆粒物，包括膠體和粗分散物質(zhì)；以腐殖質(zhì)為主的水溶性天然高分子有機物；包括病原菌和病毒在內(nèi)的多種微生物?；炷幚淼哪康木褪峭ㄟ^混凝劑的作用，將上述污染物凝聚成高質(zhì)量的礬花；沉淀的目的是使礬花在重力作用下從水中分離出去；過濾的目的是使未及沉淀的小礬花與濾料顆粒或早先附著在濾料顆粒上的礬花相碰撞，并在絮凝作用下附著其上，并被截留在濾料層內(nèi)。所以快濾池的作用實質(zhì)上是混凝過程的繼續(xù)，是一種特殊形式的絮凝作用，稱為接觸凝聚或接觸絮凝。總之，沉淀和過濾的目的僅僅是將在混凝處理中形成的礬花充分、完全地從所處理的水中分離出去而已。消毒處理的效果與混凝處理也有密切的關(guān)系，源水中包括病原微生物在內(nèi)的絕大部分微生物已隨同礬花被截留在沉淀和濾池中，只有很少一部分隨同濾過水和微凝絮體流出了濾池。為了將濾過水中包括病毒在內(nèi)的病原微生物用消毒劑全部殺死，濾過水濁度必須甚低，而這仍有賴于混凝處理效果。由此可見，沉淀、過濾和消毒處理的效果與混凝處理密切相關(guān)，并受到混凝處理效果的制約?！?br> 　　綜上所述，在城市自來水的常規(guī)處理中，混凝處理是第一道生產(chǎn)工序，同時也是整個水處理的基礎(chǔ)。解決我國自來水水質(zhì)問題應(yīng)該從這一基礎(chǔ)抓起。只有把混凝處理搞好了，才有可能經(jīng)濟有效地生產(chǎn)出高質(zhì)量的生活飲用水。如果忽視了這一點，就有可能走到彎路上去。要搞好混凝處理，提高混凝處理效果，必須解決好兩方面問題：①應(yīng)當(dāng)選用品質(zhì)和性能優(yōu)良的混凝劑；②混凝處理工藝應(yīng)合乎客觀規(guī)律。其中前者是第一位的。

3　關(guān)于混凝劑

　　自來水廠選擇混凝劑應(yīng)遵循的基本原則是，源水經(jīng)所選混凝劑處理和凈化后，其自來水水質(zhì)應(yīng)最好。首先，所選混凝劑務(wù)必符合衛(wèi)生質(zhì)量要求，對自來水不會造成二次污染。其次，混凝劑的混凝處理性能要好，具體表現(xiàn)為：①其水解生成的化學(xué)沉淀物的水合作用弱，因而生成的礬花密實、沉降快、受水溫變化的影響小，處理低溫低濁度水時仍能生成良好的礬花；②礬花吸附性能好，以提高對源水中溶解性天然高分子有機物的去除率；③礬花強度大，不易破碎，如果遭到破碎，易于重新絮凝；④適用的pH值范圍寬。選擇混凝劑時，過多地計較混凝劑價格是不適宜的，混凝劑的品質(zhì)和性能對自來水水質(zhì)的影響極大，而混凝劑費用在制
水成本中所占比例很小，采用優(yōu)質(zhì)混凝劑與采用質(zhì)量差的混凝劑相比，其對自來水成本的影響甚微。
　　采用鋁鹽混凝劑凈水不僅會對自來水造成二次污染，其混凝處理性能也差。我國自來水水質(zhì)所存在的諸多問題，與采用鋁鹽混凝劑有密切關(guān)系。
　　在化學(xué)元素周期表中，鋁屬兩性元素，鐵屬過渡元素與成堿元素，微具兩性，所以鋁鹽和三價鐵鹽混凝劑的特性有很大差異。國內(nèi)外眾多實踐表明，與鋁鹽混凝劑相比，三價鐵鹽混凝劑有很多優(yōu)點：①鐵是人體所必需的營養(yǎng)元素，對人體健康無害。Fe(OH)₃在水中的溶解度很低，只要混凝處理得法，凈化處理后的水中殘余鐵含量很低，比生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中鐵的許可含量低得多。②Fe(OH)₃的水合作用弱，混凝處理時生成的礬花密實，沉降快，受水溫變化的影響小，處理低溫低濁度水時仍能生成良好的礬花；礬花強度高，不易破碎，即使遭到破碎，也易于重新絮凝，因而濾池出水濁度易于達到＜0.5 NTU的要求。③為了解決氯消毒產(chǎn)生的毒副產(chǎn)物問題，美國正在推行的《消毒與消毒副產(chǎn)物條例》中對第一階段所采取的防止措施是強化混凝處理?；炷幚碓瓉淼哪康氖浅吻搴腿ドＨド褪侨コ械母迟|(zhì)，即去除水中的天然高分子有機物。強化混凝處理就是在混凝處理時通過混凝劑投加量的調(diào)節(jié)，使濾池出水不僅濁度和色度應(yīng)滿足規(guī)定要求，原水中總有機碳的去除率也應(yīng)滿足規(guī)定要求，這樣氯消毒產(chǎn)生的毒副產(chǎn)物量便能降低到許可含量以下。用強化混凝法解決氯消毒產(chǎn)生的毒副產(chǎn)物問題簡單易行，可以借鑒。三價鐵鹽混凝劑因?qū)τ袡C物的去除性能好，有利于該問題的解決。用氯胺消毒取代氯消毒，也是解決這問題的一種有效辦法。④城市供水管網(wǎng)發(fā)生電化學(xué)腐蝕的主要原因之一是自來水的pH值低，解決此問題簡單易行的方法是在混凝處理時投加石灰以提高自來水的pH值。三價鐵鹽混凝劑適用的pH值范圍寬，有利于該問題的解決。世界衛(wèi)生組織制定的優(yōu)質(zhì)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中pH值為8～9，為弱堿性水。所以，為了防止城市供水管網(wǎng)發(fā)生腐蝕，將自來水的pH值提高到8.0以上有利于飲用水水質(zhì)的改善。
　　由此可見，用三價鐵鹽混凝劑取代鋁鹽混凝劑后，必要時再將其他有關(guān)水處理藥劑作些調(diào)整，我國自來水水質(zhì)問題便可全部得到解決而上一個新臺階，乃至趕上世界先進水平。

4　我國鐵鹽混凝劑現(xiàn)狀

　　鐵鹽混凝劑是無機混凝劑的發(fā)展方向，對解決我國自來水水質(zhì)問題和改善水環(huán)境質(zhì)量能發(fā)揮關(guān)鍵性作用。但現(xiàn)在市場上三價鐵鹽混凝劑貨源缺，符合生活飲用水處理衛(wèi)生質(zhì)量要求的三價鐵鹽混凝劑更缺，國外情況與我國相似。研究開發(fā)適用范圍廣、物美價廉、具有產(chǎn)業(yè)化價值的高品質(zhì)鐵鹽混凝劑是一項世界性課題，但是進展緩慢。
　　最新研制成功的堿式硫酸鐵混凝劑［1］是一種固體高品質(zhì)凈水劑，生產(chǎn)工藝采用的是一種全新的原理和方法，并具有如下特點：①原料來源豐富，價格低廉；②產(chǎn)品質(zhì)量純凈，衛(wèi)生安全可靠；③產(chǎn)品技術(shù)性能好，并且運輸、貯存、使用方便；④適用范圍廣，生活飲用水、工業(yè)廢水、生活污水處理都適用；⑤生產(chǎn)速度快，很適合于在流水線上進行工業(yè)化生產(chǎn)；⑥生產(chǎn)中不產(chǎn)生工業(yè)“三廢”。從原料、生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品特
性等全方位看，此混凝劑可稱得上綠色產(chǎn)品。

參考文獻：

　?。?］樊冠球.新型凈水劑—堿式硫酸鐵混凝劑［J］.中國給水排水，1999，15(6)：27-28.

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　　收稿日期：2001-05-29