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全自动石英砂过滤器对混凝沉淀法分散式饮水除砷的研究
石英砂过滤器对混凝沉淀法分散式饮水除砷的研究
采用混凝沉淀法进行分散式饮水除砷试验。结果表明，当水样中五价砷［As(Ⅴ)］含量为1.0mg/L时，不调节pH值，直接投加50mg/L硫酸 铁，室温下沉淀静置12h，可使倾析液残留砷含量低0.05mg/L。如沉淀反应后静置30～40 min即过滤，则只需投加30mg/L的硫酸铁或40mg/L的硫酸铝即可达到同样的除砷效果。随着投加量的增加，2种混凝剂对砷的去除率均升高，当水样As(Ⅴ)≤1.0mg/L和≤0.5mg/L时，分别 投加30mg/L 硫酸铁和硫酸铝，过滤后可使残留砷含量达到现行饮水卫生标准(＜0.05mg/L)。在水样处于不同pH值、水温、浊度、硬度等条件下硫酸铁的除砷性能较硫酸铝稳定。一般情况下，沉渣中的砷不会再次进入水中。
硫酸铝目前饮水除砷采用较多的方法有混凝沉淀、石灰软化、活性氧化铝、离子交换和电渗析法等，且每一种方法的应用条件及X缺点不同。考虑到饮水型地砷病多在偏远、贫穷和缺乏低砷水 源的地区，以及经济、技术条件有限等因素，混凝沉淀法对家庭分散式供水的饮水除砷具有一定的实用价值。本文通过人工搅拌模拟家庭饮水除砷，选取有代表性的铁盐和铝盐混凝剂，探讨影响除砷效果的一些因素。
1 材料和方法
1.1 主要试剂除砷混凝剂三氯化铁、硫酸铁、氯化铝、硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铝钾等均为分析纯，聚铁和聚铝由武汉东湖环保工程公司提供。
1.2 水样用自来水和砷酸钠配制。浊度以纯化的高岭土调配，pH值用0.1 mol/L盐酸或氢氧化钠溶液调节，硬度用氯化钙和硫酸镁控制。
1.3 试验方法
1.3.1 初筛试验 取含As(Ⅴ)(1.01±0.03)mg/L的水样200ml置于烧杯中，水温14.1～15.2℃，不调节pH值的条件下，投加除砷剂50mg/L，用玻璃棒快速搅拌3min，再缓慢搅拌3～5min，沉淀静置8h。缓慢倾析上清液，测其砷残留量。每种药剂做5份平行样，结果取均值，并记录试验现象。
1.3.2 影响因素试验 选取适宜的铁盐和铝盐，分别研究沉淀静置时间、投加量和过滤对除砷效果的影响。然后固定投加量，改变水样的pH值、温度、硬度、浊度以及砷初始浓度，沉淀静置30～40min，用中速滤纸过滤，研究不同条件下的除砷效果。所有结果取自3份平行样的均值。
1.3.3 沉渣稳定性试验 收集混凝沉淀后的残渣，将其浸入蒸馏水中，调至pH5.0，按不同间隔时间取样测定砷含量。
1.4 分析方法砷含量、pH值、浊度、硬度等的测定均采用X标准《生活饮用水标准检验法》规定的方法进行。
2 结果与讨论
2.1 初筛试验初筛结果见附表。三氯化铁是公认的高效除砷剂，本试验采用人工搅拌的方法，亦发现其除砷效果是X佳的。另外，硫酸铁、氯化铝、硫酸铝的除砷性能也较好。考虑到三氯化铁和氯化铝易潮解，不利于保存和在病区推广应用，故选取硫酸铁和硫酸铝作进一步研究。
(1)试验条件：投加量50mg/L,As(Ⅴ)(1.01±0.03)mg/L，不调pH值(pH 7.8 2)，室温下沉淀静置，沉淀静置时间、投加量和过滤对除砷效果的影响随着沉淀静置时间的延长，水中残留砷含量降低。硫酸铁的混凝沉降速度普遍高于硫酸铝。
2.3 pH值和水温对除砷效果的影响当pH值6.4～8.0时，投加30mg/L硫酸铁或40mg/L硫酸铝均能X去除水中1.0mg/L的As(Ⅴ)。pH值在8.1～8.4时，两者去除效率均有所下降，其中硫酸铝表现较为明显 ，但去除率均在90%以上，增加混凝剂投加量(36mg/L硫酸铁或50mg/L硫酸铝)亦可达到去除砷的目的。
2.4 硬度和浊度对除砷效果的影响人工配制不同硬度水样，按CaCO3换算后，极软水、软水、稍硬水、硬水、极硬水的硬度分别为35.2、83.4、152.3、438.6和553.8mg/L。硫酸铁对软水中 砷去除效果X好，对极硬水中的砷去除效果较差。
2.5 砷初始浓度对除砷效果的影响两种混凝剂除砷率均随砷初始浓度升高而降低。当水中初始As(Ⅴ)≤1.0mg/L时，投加30mg/L硫酸铁，除砷率≥97.05%；硫酸铝在砷初浓度0.5mg/L以下时除砷率可高于97.99%。
2.6 沉渣稳定性试验结果将铁盐和铝盐沉渣浸泡30天，均未检出砷，说明沉渣中的砷比较稳定，一般情况下不会出现溶出或解吸现象。但将沉渣弃置时仍应注意选择地点，以免造成人为砷污染。
