王志紅¹，崔福義²，張霄宇³
（1.廣東工業大學，廣東 廣州 510500；2.哈爾濱工業大學，黑龍江 哈爾濱 150090；
3.深圳自來水公司，廣東 深圳 518000）

　　摘要：通過飲用水除鋁的生產實驗，主要研究了過濾過程中濁度對水中余鋁的影響。提出了飲用水除鋁可以分為降低溶解鋁和去除顆粒鋁兩種途徑。過濾水的余濁和余鋁在一定范圍內里線性相關關系，除濁的同時可去除顆粒鋁。當控制過濾水的濁度分別為7NTU和0.1NTU時，過濾水的余鋁可分別控制在0.05mg/L和0.02mg/L。
　　關鍵詞：飲用水；鋁；過濾
　　中圖分類號：TU991.24；TU991.26
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1009-2455(2001)05-0007-03

Aluminum Removal Testing in Drinking Water Filtration
WANG Zhi-hong¹，CUI Fu-yi²，ZHANG Xiao-yu³
（1.Guangdong University of Technology，Guangzhou 510500 China；
2.Harbin Institute of Technology，Harbin 150090，China；
3.Shenzhen Water Supply Co. Ltd，Shenzhen 518000，China）

　　Abstract：The effect of turbidity on residual aluminum in water was studied through aluminum removal tests in the production of drinking water．Two ways are proposed for the removal of aluminum from drinking water，i.e.，by reducing dissolved aluminum and by removing aluminum solids．A linear relationship to a certain extent was shown between residual turbidity and residual aluminum in filtered water．Aluminum solids can be removed while turbidity is removed．When the turbidity of the filtered water is controlled at 7 NTU and 0.1 NTU respectively，the residual aluminum in the filtered water can be controlled at 0.05mg/L and 0.02mg/L accordingly．
　　Key words：drinking water；aluminum；filtration

前言

　　鋁對人類的生產生活有著重要的影響，許多國家和衛生組織對飲用水中鋁含量有著嚴格的控制指標^[1]。在我國建設部頒布的《城市供水行業2000年技術進步發展規劃》中首次將鋁列為飲用水水質控制指標，規定一、二類水質的飲用水中鋁含量不得高于0.2mg/L^[2]。但這個指標遠低于發達國家（如美國和歐共體）通行的指標0.05mg/L。全國部分城市的飲用水水質調查結果表明：以0.2mg/L為標準，黑龍江省城市飲用水鋁含量有91％超標，其余省份超標率則為15％。因此，飲用水除鋁的課題就成為我國給水處理技術研究的一個重要內容。本文將重點探討沉淀水水質、過濾水余濁、過濾時間等因素對過濾流程除鋁的影響。

1 實驗機理

　　水中的鋁可分為溶解鋁和懸浮顆粒鋁兩種形態，其中溶解鋁包括鋁與天然有機物、氟化物、磷酸鹽（脂）、硫酸鹽（脂）和OH^-等形成的絡合物。通常，水中的鋁主要是顆粒鋁。懸浮顆粒鋁主要以膠體的形式存在于水中，濁度在一定程度上反映了顆粒鋁的含量。
　　水廠出水中的余鋁有兩個來源：
　　①天然原水中的鋁。這部分鋁含量的多少是不可調的，主要受流域地質條件、環境條件等因素的影響；
　　②水廠投加鋁鹽混凝劑的引入鋁。該引入鋁的總含量取決于投藥量，是可調的，而引入鋁中顆粒鋁和溶解鋁的比例主要看鋁鹽混凝劑的水解反應情況，受水溫和pH值的影響。
　　飲用水處理時，過濾能有效除去一些懸浮物和膠體成分，降低出水的濁度和色度，對于鋁的去除有一定作用。

2 實驗設計

2.1 水廠介紹
　　賓縣自來水廠日產水量為4000t，原水引自附近的二龍湖水庫，采用常規的水處理工藝。其工藝流程見圖1。

　　原水水質比較穩定：濁度20～100NTU，鋁含量0.1～0.2mg/L。其中11月平均水溫0℃，平均濁度80NTU，平均鋁含量0.20mg/L。6月平均水溫15℃，平均濁度20NTU，平均鋁含量0.12mg/L。原水中鋁含量與濁度的變化基本一致，隨濁度的升高降低相應升高降低。出水水質較好，平均濁度為1NTU，平均余鋁0.04mg/L。
　　水廠的沉淀池分為小間距和斜管沉淀池兩組，正常運行時混凝沉淀流程處理效果穩定，總沉水余濁一般在5NTU以下。以聚合氯化鋁作為混凝劑，過濾工藝采用三組普通快濾池（二用一備），因產水量小，正常生產時反沖洗周期采用6～7d。
2.2 實驗方法
　　實驗時根據原水的水質變化情況調整投藥量，控制總沉水濁度基本低于10NTU，出水余濁低于3NTU，出水余鋁低于0.05mg/L。以過濾水、總沉水為研究對象，測其濁度、鋁含量。

3 實驗結果及分析

3.1 沉淀水水質的影響
　　沉淀水的余濁和余鋁對過濾的處理效果有著重要的影響，控制總沉水余濁低于10NTU，此時沉淀水余鋁低于0.2mg/L，研究沉淀水水質對過濾水余鋁的影響，結果如圖2所示。

　　由圖2看到，過濾水余鋁含量隨沉淀水余濁和余鋁的增加而逐漸增加：當沉淀水余濁由3NTU上升至10NTU時，過濾水的余鋁與沉淀水余濁呈現較好的線形關系，由0.02mg/L升至0.08mg/L。而且控制沉淀水余濁在7NTU以內，可以有效地使過濾水余鋁基本低于0.05mg/L。
　　這是因為沉淀水的余濁和余鋁呈相同的遞增趨勢，沉淀水余鋁隨余濁增加而增加，導致濾池的鋁負荷也相應增加，過濾水的余鋁即鋁泄露量增大。因此可控制一個合理的沉淀水余濁值來降低出水的鋁含量。本實驗中，以發達國家（歐共體、美國等）的水質標準中鋁不得高于0.05mg/L考慮，沉淀水的余濁可控制為7NTU。
3.2 過濾水余濁的影響
　　取過濾水水樣，研究余濁對余鋁的影響，得到圖3中的曲線。由圖3可以看出，過濾水的余鋁和余濁呈良好的線形關系，隨余濁的減少余鋁減少。當過濾水余濁降低為1.5NTU時，余鋁相應降低為0.05mg/L；當余濁繼續降低至0.1NTU，余鋁可降低到0.02mg/L。可以解釋為顆粒鋁主要依附在膠體上，與濁度的去除密切相關，隨著濁度的降低，膠體成分減少，附著的顆粒鋁也被去除，因此總的余鋁減少。而伴隨濁度的去除，附著在膠體上的顆粒鋁也基本被去除，可溶性鋁絡合物因共存成分的去除含量很低，余鋁主要由實驗水溫和pH值下的溶解鋁組成，約為0.02mg/L，比較難去除。

3.3 過濾時間的影響
　　整個過濾周期內，在過濾初期，濾料的截污能力很強，隨過濾的進行，濾料的截污能力逐漸飽和，因此隨過濾時間的延長，過濾水余濁和余鋁將呈現一定的變化趨勢，如圖4、圖5所示。

　　由圖4可以看到：過濾水余濁和余鋁隨過濾時間的延長而增加：在過濾初期，濾料的截污能力很強，除濁和除鋁的效果較好，余濁和余鋁值比較低，隨濾料的截污能力逐漸飽和，余濁和余鋁值也逐漸增加，第六天時余鋁上升到0.05mg/L，開始“鋁泄露”，第七天時余濁達到3NTU，開始“濁度泄露”，因此建議水廠采用6～7d的反沖洗周期比較合理。
　　圖5反映了隨過濾時間的延長，余濁去除率和余鋁去除率的變化情況。由圖5可以看出：余濁和余鋁去除率的變化情況基本一致，隨過濾時間的增加去除率逐漸降低，這是由于過濾時間延長過濾截污能力逐漸飽和，對膠體和懸浮物的吸附能力減弱，過濾水的余濁和余鋁逐漸增加，去除率降低；余鋁去除率降低的幅度小于余濁去除率的下降幅度，而且同期的余鋁去除率要低于濁度去除率，兩者的差距隨過濾時間的增加逐漸減小，從第九天開始兩者的去除率基本一致，為58.3％。這是因為：在過濾初期，濾料對顆粒鋁的去除效果很好，而且基本與余濁去除同步，但只能在一定程度上通過去除共存物來部分去除溶解鋁，因此總體余鋁的去除率要小于余濁去除率；隨過濾的進行，濾料的截污能力逐漸飽和，顆粒鋁的去除效果逐漸變差，過濾水中顆粒鋁的比例增加，對余鋁去除率的影響越來越大，而溶解鋁的去除率前后變化很小，則使得總的余鋁去除率下降幅度比余濁的小。這說明溶解鋁和顆粒鋁的比例對過濾水余鋁去除率有重要影響，顆粒鋁的比例高，有助于提高余鋁去除率，降低出水余鋁。

4 結語

　　①控制一個合理的沉淀水余濁值有助于降低出水的鋁含量，當沉淀水余濁為7NTU時，過濾水余鋁基本低于0.05mg/L。
　　②過濾工藝中，除濁可以有效去除顆粒鋁，也可以在一定程度上降低絡合態的溶解鋁，當過濾水余濁降低至0.1NTU時，可以成功地將過濾水余鋁控制在0.02mg/L。
　　③過濾對溶解鋁的去除效果較差，可考慮進行pH值調節，改變溶解鋁和顆粒鋁的比例，提高余鋁的去除率。
　　④過濾中“鋁泄露”略早于“濁度泄露”，過濾周期的確定應綜合考慮“鋁泄露”和“濁度泄露”兩方面因素。

參考文獻：
[1]崔福義，等．飲用水中鋁的危害、來源及現狀[J]．哈爾濱建筑大學學報，1997，30(6)．
[2]汪光燾，城市供水行業2000年技術進步發展規劃[M]．北京：中國建筑工業出版社，2000．

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作者簡介：王志紅（1975～），女，漢族，哈爾濱工業大學博士生，現工作單位為廣東工業大學，研究方向：水處理，聯系方法：（510500）廣東省廣州市先烈東路131號廣東工業大學水電教研室，Tel：(020)87254582，
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