水對于人類生活和國民經(jīng)濟發(fā)展都至關重要。水資源短缺的狀況已引起人們的關注。許多地區(qū)都以地表水作為生活飲用水及工業(yè)用水水源，而地表水的特征一般是渾濁度高，并容易受到一定程度的污染，這就需要凈化處理，使之達到生活飲用水或工業(yè)用水標準，對于工業(yè)廢水、生活污水也需要經(jīng)處理達到允許排放的要求。要搞好水處理，選擇合適的混凝劑是凈水技術中重要環(huán)節(jié)。幾年來的實踐證明：用聚合硫酸鐵處理黃河水，可使出水水質(zhì)符合國家生活飲用水衛(wèi)生標準。
1、聚合硫酸鐵的性能及應用特點
聚合硫酸鐵應用于水處理具有如下特點：
（1）絮凝性能好。形成礬花速度快，顆粒密實易下沉，除濁率高。
（2）適用范圍廣。對于高濁水、低濁水、高藻水、生活飲用水、污廢水均可適用。
（3）適應性強。受水溫影響小，適應pH值范圍廣，處理低溫低池水以及pH值5-9之間的水質(zhì)的效果好于低分子鐵鹽、鋁鹽。
（4）對原水中藻類、鐵離子、色度、臭味、有機物等具有一定的去除作用。
（5）用藥量少，出水速率高，處理成本低，經(jīng)濟效益好。
（6）聚合硫酸鐵對人體健康無不良影響，用聚鐵代替鋁鹽，可消除水處理后殘余鋁對人體的不利影響。
2、試驗與分析
2.1試驗條件
（1）試驗用藥：聚合硫酸鐵（鞏義市波濤凈水材料有限公司生產(chǎn)），其性能指標如表1所示。
（2）用水：黃河下游原水。
（3）儀器：六聯(lián)攪拌器、智能散射光濁度儀。
（4）聚鐵使用方法：在實驗室混凝試驗中，將其配制成1000-2000mg/L的水溶液；生產(chǎn)工藝中，一般將I型配成質(zhì)量分數(shù)10%-30%的水溶液，將Ⅱ型配成質(zhì)量分數(shù)5%-20%的水溶液，具體稀釋濃度、加藥量根據(jù)原水性質(zhì)、濁度及工藝條件而定。
表1 聚合硫酸鐵指標
| 指標名稱 | Ⅰ型（液體） | Ⅱ型（液體） | ||
| GB | Q/ZTH | GB | Q/ZTH | |
| 密度（20℃）/（g·cm-3） | ≥1.45 | ≥1.5 | - | - |
| Fe3+質(zhì)量分數(shù)/% | ≥11.0 | ≥11.5 | ≥18.5 | ≥21 |
| Fe2+質(zhì)量分數(shù)/% | ≤0.10 | ≤0.10 | ≤0.15 | ≤0.01 |
| 鹽基度/% | 9.0-14.0 | ≥12 | 9.0-14.0 | 9.0-14.0 |
| pH（1%水溶液） | 2.0-3.0 | 2.0-3.0 | 2.0-3.0 | 2.0-3.0 |
| As質(zhì)量分數(shù)/% | ≤0.0005 | ≤0.0001 | ≤0.0008 | ≤0.0003 |
| Pb質(zhì)量分數(shù)/% | ≤0.0010 | ≤0.0002 | ≤0.0015 | ≤0.0005 |
| 不溶物質(zhì)量分數(shù)/% | ≤0.3 | ≤0.1 | ≤0.5 | ≤0.2 |
2.2試驗結果
將試驗用水1000mL分別置于7個1000mL燒杯內(nèi)，原水濁度60NTU，水溫19℃，攪拌參數(shù)：300r/min、5min；50r/min、15min。沉淀20min測余濁。攪拌時，觀察到絮體形成迅速，顆粒密實，沉降速度快，杯體上部澄清。試驗結果如表2所示。
表2 聚合硫酸鐵混凝效果及用藥量燒杯試驗
| 加藥量/（mg·L-1） | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | |
| 濁度/NTU | Ⅰ型 | - | - | - | 4.56 | 4.10 | 3.49 | 2.50 |
| Ⅱ型 | 4.66 | 3.68 | 3.32 | 2.70 | 1.93 | 1.35 | - |
在用幾種混凝劑處理低溫低濁水的對比試驗中，聚鐵也表現(xiàn)出較好的混凝性能，見表3。
表3 處理低溫低濁水混凝效果對比試驗
| 混凝劑名稱 | 聚合硫酸鐵 | 聚合氯化鋁 | 硫酸鋁 | 鐵鋁復合鹽 |
| 加藥量/（mg·L-1） | 6 | 6 | 6 | 6 |
| 余濁/NTU | 4.59 | 3.86 | 17.8 | 8.08 |
注：原水濁度27NTU，水溫3℃，攪拌及檢測條件同表2。
此外，我們還試驗測定了聚合硫酸鐵對原水中鐵、色度、藻類等的去除效果，結果如表4所示。
表4 聚合硫酸鐵對原水中鐵、色度、藻類等的去除效果
| 檢測項目 | 濁度/NTU | 鐵（mg·L-1） | 色度/度 | 臭味/級 | CODMn/（mg·L-1） | 藻類/（105·L-1） |
| 原水 | 30 | 0.18 | 12 | 2 | 3.42 | 633 |
| 濾后水 | 0.3 | 0.09 | 9 | 1 | 2.80 | 51 |
注：原水中色度為離心后上清液色度值，原水中CODMn是低濁度水中檢測結果，隨原水濁度增高CODMn去除率會加大，聚鐵投加質(zhì)量濃度為5mg/L。
2.3分析討論
（1）由表2燒杯試驗結果可以看出，液體、固體聚合硫酸鐵都具有較好的混凝效果。在實際生產(chǎn)工藝運行中用藥更少，混凝效果更好。澄清池出水濁度一般在2NTU以下，濾后水濁度在0.5NTU以下。由于使用聚合硫酸鐵用量少，除濁效果好，出水速率高，因而可獲得較好的經(jīng)濟效果。按實際投加質(zhì)量濃度5mg/L計算，每噸水處理成本僅0.0035元。
（2）由表3可以看出，聚合硫酸鐵對于低溫低濁水有較好的適應性。在實際生產(chǎn)中，由于澄清池殘留泥渣的作用，混凝效果受水溫影響很小，有時濾池出水濁度可達0.2NTU以下。聚合氯化鋁雖然也具有較好的混凝效果及適應性，但會增加出水中鋁離子的含量，不利于人體健康。從效果及健康角度綜合評價，聚合硫酸鐵優(yōu)于其他混凝劑。
（3）從表4可以看出，除濁度外，聚合硫酸鐵還對水中溶解性鐵、色度、臭味、有機物、藻類等有較好的去除效果。鐵的去除率為50%；色度去除率為25%；臭味去除率為50%；CODMn的去除率為18%，隨著原水濁度的增加，CODMn的去除率還會提高；藻類去除率為92%，對于加氯消毒后的出廠水，色度、臭味等的去除率更高。
（4）對其他指標的影響。pH值：原水8.31，濾后水8.10；硫酸鹽：原水為188mg/L，濾后水191mg/L；聚合硫酸鐵對細菌的去除率也很高，在溫度較低季節(jié)，未經(jīng)加氯消毒的濾后水細菌指標符合生活飲用水衛(wèi)生標準。
3、結語
用聚合硫酸鐵處理地表水，適合于原水的多變性，對于不同季節(jié)的水質(zhì)，如：高濁度水、高藻水、低溫低濁水等都具有較好的處理效果，可使水質(zhì)達到國家生活飲用水衛(wèi)生標準。用它處理污廢水具有一定的除色、除臭、除重金屬等效能。聚合硫酸鐵適用于機械攪拌澄清池混凝處理。聚合硫酸鐵的實用性、經(jīng)濟性已在實踐中得到驗證，相信必將在水處理中得到更泛的應用。
