樊冠球
(湖北東風(fēng)汽車(chē)公司，湖北十堰442001)

　　摘　要：我國(guó)城市的自來(lái)水水質(zhì)差，已成為全民關(guān)心的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。結(jié)合國(guó)情和現(xiàn)代科學(xué)成就，只有抓好混凝處理這一整個(gè)水處理工藝中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，才有可能經(jīng)濟(jì)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(wú)機(jī)混凝劑的發(fā)展方向，并將在解決我國(guó)自來(lái)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(lèi)號(hào)：TU991.22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2001)08-0058-03

　　我國(guó)現(xiàn)行生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)不僅低于西方發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，自來(lái)水水質(zhì)已成為大家關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題。

1　供水水質(zhì)存在的問(wèn)題

　?、黉X的含量高，危害廣大人民健康。我國(guó)自來(lái)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(jìn)入人體后會(huì)在一些組織中積蓄，達(dá)一定劑量后會(huì)引發(fā)多種疾病。歐、美國(guó)家的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)已對(duì)鋁的許可含量作了嚴(yán)格限制，要求不超過(guò)0.05 mg/L，故已普遍改用三價(jià)鐵鹽作混凝劑。我國(guó)自來(lái)水中的鋁含量超過(guò)0.05 mg/L好幾倍，在處理低溫低濁度水時(shí)鋁含量更高。不僅如此，我國(guó)不少自來(lái)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(wèn)題就更大。
　?、谧詠?lái)水濁度高，影響消毒效果。自來(lái)水濁度通常被視為感官性指標(biāo)，其實(shí)它還隱含有衛(wèi)生指標(biāo)的含義，因?yàn)橄緞┑南拘Чc濾池出水濁度的高低有非常密切的關(guān)系。細(xì)菌個(gè)體大，其大小以μm計(jì)，屬粗分散范疇，由于濾池出水中沒(méi)有大粒徑懸浮物掩護(hù)它，所以易被消毒劑殺死。病毒個(gè)體小，其大小以nm計(jì)，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(hù)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(guó)際供水協(xié)會(huì)亞太地區(qū)年會(huì)確定的自來(lái)水濁度標(biāo)準(zhǔn)為1 NTU，考慮到自來(lái)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(duì)此發(fā)達(dá)國(guó)家要求更嚴(yán)，歐、美、日本等國(guó)主要城市自來(lái)水廠出廠水濁度的年平均值實(shí)際上已接近于零。我國(guó)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(guò)5NTU，所以自來(lái)水的衛(wèi)生安全性差。
　　③氯消毒產(chǎn)生的毒副產(chǎn)物問(wèn)題。自來(lái)水廠所有地表水水源都含有腐殖質(zhì)等天然有機(jī)物，氯消毒劑與這些有機(jī)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(gè)有待解決的問(wèn)題。
　?、艹鞘泄┧芫W(wǎng)的電化學(xué)腐蝕問(wèn)題。我國(guó)城市供水管網(wǎng)普遍存在電化學(xué)腐蝕問(wèn)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(jì)損失，還使自來(lái)水水質(zhì)變差。解決此問(wèn)題簡(jiǎn)單易行的方法是在混凝處理時(shí)投加石灰，將自來(lái)水的pH值提高到8.0以上，具體數(shù)值通過(guò)水質(zhì)穩(wěn)定試驗(yàn)確定。由于我國(guó)自來(lái)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(wèn)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(guó)的自來(lái)水水質(zhì)問(wèn)題，一些給排水專(zhuān)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(jī)物，在全城市增建一個(gè)生活飲用水供水系統(tǒng)以進(jìn)行分質(zhì)供水等，其中有的已在執(zhí)行。這些方案若在全國(guó)普遍推廣，所需基建投資極大，自來(lái)水成本也高，并且上述水質(zhì)問(wèn)題還未必能全面解決。結(jié)合我國(guó)國(guó)情，如何才能科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)有效地把我國(guó)的自來(lái)水水質(zhì)問(wèn)題解決好，這是一個(gè)需要認(rèn)真探討的大問(wèn)題。
　　采用地表水源的城市自來(lái)水廠，常規(guī)處理過(guò)程包括混凝、沉淀、過(guò)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(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)或主要矛盾。
　　城市自來(lái)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(jī)物；包括病原菌和病毒在內(nèi)的多種微生物。混凝處理的目的就是通過(guò)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(guò)濾的目的是使未及沉淀的小礬花與濾料顆?；蛟缦雀街跒V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(shí)質(zhì)上是混凝過(guò)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(guò)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(guò)水和微凝絮體流出了濾池。為了將濾過(guò)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(guò)水濁度必須甚低，而這仍有賴于混凝處理效果。由此可見(jiàn)，沉淀、過(guò)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(lái)水的常規(guī)處理中，混凝處理是第一道生產(chǎn)工序，同時(shí)也是整個(gè)水處理的基礎(chǔ)。解決我國(guó)自來(lái)水水質(zhì)問(wèn)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(jì)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(diǎn)，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(wèn)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(lái)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(lái)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(duì)自來(lái)水不會(huì)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(shí)、沉降快、受水溫變化的影響小，處理低溫低濁度水時(shí)仍能生成良好的礬花；②礬花吸附性能好，以提高對(duì)源水中溶解性天然高分子有機(jī)物的去除率；③礬花強(qiáng)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(shí)，過(guò)多地計(jì)較混凝劑價(jià)格是不適宜的，混凝劑的品質(zhì)和性能對(duì)自來(lái)水水質(zhì)的影響極大，而混凝劑費(fèi)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(duì)自來(lái)水成本的影響甚微。
　　采用鋁鹽混凝劑凈水不僅會(huì)對(duì)自來(lái)水造成二次污染，其混凝處理性能也差。我國(guó)自來(lái)水水質(zhì)所存在的諸多問(wèn)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(guò)渡元素與成堿元素，微具兩性，所以鋁鹽和三價(jià)鐵鹽混凝劑的特性有很大差異。國(guó)內(nèi)外眾多實(shí)踐表明，與鋁鹽混凝劑相比，三價(jià)鐵鹽混凝劑有很多優(yōu)點(diǎn)：①鐵是人體所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)人體健康無(wú)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(shí)生成的礬花密實(shí)，沉降快，受水溫變化的影響小，處理低溫低濁度水時(shí)仍能生成良好的礬花；礬花強(qiáng)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(dá)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(wèn)題，美國(guó)正在推行的《消毒與消毒副產(chǎn)物條例》中對(duì)第一階段所采取的防止措施是強(qiáng)化混凝處理。混凝處理原來(lái)的目的是澄清和去色。去色就是去除水中的腐殖質(zhì)，即去除水中的天然高分子有機(jī)物。強(qiáng)化混凝處理就是在混凝處理時(shí)通過(guò)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(jī)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(qiáng)化混凝法解決氯消毒產(chǎn)生的毒副產(chǎn)物問(wèn)題簡(jiǎn)單易行，可以借鑒。三價(jià)鐵鹽混凝劑因?qū)τ袡C(jī)物的去除性能好，有利于該問(wèn)題的解決。用氯胺消毒取代氯消毒，也是解決這問(wèn)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(lái)水的pH值低，解決此問(wèn)題簡(jiǎn)單易行的方法是在混凝處理時(shí)投加石灰以提高自來(lái)水的pH值。三價(jià)鐵鹽混凝劑適用的pH值范圍寬，有利于該問(wèn)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(lái)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(jiàn)，用三價(jià)鐵鹽混凝劑取代鋁鹽混凝劑后，必要時(shí)再將其他有關(guān)水處理藥劑作些調(diào)整，我國(guó)自來(lái)水水質(zhì)問(wèn)題便可全部得到解決而上一個(gè)新臺(tái)階，乃至趕上世界先進(jìn)水平。

4　我國(guó)鐵鹽混凝劑現(xiàn)狀

　　鐵鹽混凝劑是無(wú)機(jī)混凝劑的發(fā)展方向，對(duì)解決我國(guó)自來(lái)水水質(zhì)問(wèn)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(chǎng)上三價(jià)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(jià)鐵鹽混凝劑更缺，國(guó)外情況與我國(guó)相似。研究開(kāi)發(fā)適用范圍廣、物美價(jià)廉、具有產(chǎn)業(yè)化價(jià)值的高品質(zhì)鐵鹽混凝劑是一項(xiàng)世界性課題，但是進(jìn)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(diǎn)：①原料來(lái)源豐富，價(jià)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(yùn)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(jìn)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(xiàn)：

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

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　　收稿日期：2001-05-29