生活饮用水卫生标准提升对水处理工艺影响 7页

生活饮用水卫生标准提升对水处理工艺影摘要：1985年颁布并实施的《生活饮用水标准》(GB_5749-1985)对水中的镉含量要求为不高于0.01mg/Lo面对日益严峻的饮用水安全形势，住房与城乡建设部于2006年颁布、2007年实施的新标准(GB_5749-2006)对多项指标的要求进行了提升，也增加了更多的检测指标，总监测指标达到前所未有的106项。其中对水中镉含量也提出了严格的要求，为不高于0.005mg/L。生活饮用水标准的提高，对旧的水处理工艺提出了挑战。该文从溶度积角度，针对常规的化学沉淀和混凝沉淀法，探讨了常规处理方法能否达到0.005mg/L的新国标要求以及传积;新标准中图分类号R123.1文献标识码A文章编号1007-7731(2016)03-04-70-03TheEffectonWater统工艺的改良措施。关键词：饮用水；镉；沉淀；溶度TreatmentTechnologyCausedbythePromotionoftheStandardforDrinkingWaterQuality"TheRemovalofCdinDrinkingWaterBuBei(MunicipalEngineering,DepartmentofCivilEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing21000,\nChina)Abstract:Thestandardpublishedin1985nameduStandardforDrinkingWaterQuality"(GB_5749-1985)stipulatethattheconcentrationofcadmiumindrinkingwaterisnomorethan0.01mg/L.Facingthechallengeofthedrinkingwatersafety,MinistryofhousingandurbanruralconstructionpublishedthenewuStandardforDrinkingWaterQuality”(CB_5749-2006)in2006whichwasimplementedin2007.Thenewstandardimprovedtherequirementofindexes,alsotheamountofindexesshouldbetestedindrinkingwater.TherequirementofCdwasimprovedtonomorethan0.005mg/L.Theimprovementofthenewstandardmadechallengeforthewatertreatmenttechnology.Ontheperspectiveofsolubilityproduct,thisarticlediscussthequestionthatiftheconventionalchemicalcanreach0.005mg/Lbasedonconventionalchemicalprecipitationandcoagulationprecipitation.Keywords:Drinkingwater;Cd;Sediment;Solubilityproduct;Newstandard水环境中的镉的主要来源包括：铅、锌、锡、铜等有色金属冶炼过程中的排污；电镀、电池、电子元件等的污染。当然水环境中也有一定量的天然本底，但含量一般很低。天然水\n体中的镉主要为地表风化侵蚀，由雨水径流带入水体，水体>Z<1中的镉多以二价镉离子Cd2+形式存在。随着重金属矿产的开采和镉应用范围的扩展，大量的镉通过废水、废气和废渣排入环境,不仅造成了严重的污染,也日益威胁着人们的饮用水安全［1-3］o长期低剂量的镉会引起慢性镉中毒,造成肾白含量增加，另外镉还会影响钙的代谢，产生骨质疏松等病症。日本曾发生过因长期食用含镉大米造成“痛痛病”的污染公害事件，而我国也多次发生因镉污染事件，对多个城市的脏损伤，影响对蛋白质的、糖和氨基酸的吸收，造成尿中蛋饮用水安全造成威胁［4］。为了保护人体健康，我国《生活饮用水卫生标准》(GB_5749-2006)和《地表水环境质量标准》(GB_3838-2002)均规定，水中镉含量不得超过0.005mg/Lo相比于旧的《生活饮用水卫生标准》(GB_5749-1985)标准，新国标对镉的含量作出了严格的限定，从旧国标的0.01mg/L提升至0.005mg/Lo对于镉的去除，有很多新的方法和工艺，比如离子交换法、树脂吸附法、膜法等。这些方法在国外都得到了很好的应用，对于水中除镉也特别有效，会逐步成为我国自来水厂的处理工艺，但目前工艺的改造和设备的更新仍需要一段时间，在这段时间内传统方法还是主流。而作为传统处理工艺的化学沉淀法和混凝沉淀法能否适应新的要求，本文将从溶度积的角度进行探讨。1化学沉淀法化学沉淀法的除镉原理是向水体中投加阴离子药剂，使镉离子以沉淀的形式析出达到水\n中除镉的目的。相比于其他新兴的处理方法,化学沉淀法工艺比较成熟，应用较广，成本较低，而且在现在工艺的基础上改动较小，如果化学沉淀法能够达标，可以首先选择化学沉淀法。但由于化学法是往水体投加试剂，需要注意防止产生二次污染的问题，投加的试剂应该以无毒无害物质为好。>z<镉离子能与众多阴离子形成沉淀，常见的镉盐沉淀有碳酸镉(CdC03,Ksp=1.6×10-13\氢氧化镉(Cd(0H)2,Ksp=5.27×10-15)、硫化镉(CdSKsp=1.4×10-29)、磷酸镉(Cd3(PO4)2,Ksp=3.6×10-32)(按照溶度积从大到小的顺序排列\从理论上来说磷酸镉和硫化镉要比氢氧化镉和碳酸镉要好，但是硫化镉和磷酸镉沉淀法会在水中残留硫化物(GB_5749-2006对硫化物的标准为不大于0.02mg/L即磷酸盐造成饮用水的二次污染，故在饮用水处理中不常用，但在下文也略作讨论。一般可以在原水中投加碳酸钠或者调节pH值,使得溶解态的Cd2+转变为胶体级沉淀颗粒，再利用强化的混凝沉淀工艺将Cd2+有效去除，这一部分将在后面的混凝沉淀中具体分析。下面以4种沉淀为例，比较国标提升后阴离子在溶液中量的变化：由此可知,若分别以生成磷酸镉、硫化镉、氢氧化镉和碳酸镉沉淀来去除水中的镉离子,国标的提升使得处理后的水中的[PO3-4],S2・、0H・、［CO2-3］的浓度均上升，国标中对磷酸盐的限定值没有指出，这里不作讨论。对于硫化物，GB_5749-1985未作规定，而在GB_5749・2006中，对硫化物的限值为0.02mg/Lo若选用硫化钠为沉淀剂，要考虑S2■的水解作用：黄晓东等［5］曾以硫化钠（Na2S）加聚铁来去除水中的镉离子,加入0.6〜0.9mg/L的硫化钠（Na2S）（相当于硫离子浓度\n0.2~0.3mg/L）,反应1min后,加入2mg/L聚铁,能够去除原水中的低浓度镉离子，且出水中的硫化物浓度低于限值0.02mg/L,其他物质的指标也能达到水质标准。S2■水解生成OH■，有助于后期的絮凝沉淀，而且硫化物的投加量最少,c（S2-）=3.15×10-22mol/L时即可保证水中的镉离子浓度达标。但是硫化物的嗅阈值低，容易产生臭鸡蛋气味，在水中极不稳定，容易被氧化，因而在实际工程应用中使用较少。2混凝沉淀法混凝沉淀法是建立在常规水处理工艺基础上，便于工程实施,是水厂应对镉污染的基本措施。该方法主要是使水中的镉离子转化成胶体级颗粒沉淀,通过添加混凝剂和助凝剂，经混凝沉淀过滤工艺将水中的镉去除。上文提到，在工程实际中一般使用投加碳酸钠和调节pH的方法,使得镉离子变成沉淀。如以调节pH来形成Cd（OH）2沉淀，在1985版的标准中,如果想要镉离子达标,c(OH-)≥2.43×10-4mol/L，相对应的pH≥10.4,而2006版的国标中，c(OH・)≥3.44×10-4mol/L，相应的pH≥10.5,所以从pH的角度来看，国标的提升对此法的影响较小。但在实际的运用中，pH的大小对混凝效果的影响较大。张玉政等[6]指出实际中当pH接近8.5时，镉的浓度就能达到GB_5749-2006中的要求。因此，除去镉离子的pH适宜范围为8.0~9.0o碳酸根离子是一种弱酸根离子，当其被加入水中后会以[CO2-3],[HC0-3]和H2CO33种形式存在。向含有Cd2+的原水中投加碳酸钠，其中一部分碳酸根离子与Cd2+离子结合生成碳酸镉胶体颗粒，另外一部分以游离\n态存在。在1985的国标中,水中要保持c([CO2-3])≥1.80×10-6mol/L时，才能保证镉离子浓度达标，而在2006版的新国标当中,c([CO2-3])≥3.60×10-6mol/L,镉离子浓度才能达标，需要添加更多的药剂。在实际的运用中，张晓健等研究指出，当pH≥8,水中碱度为1mmol/L时，有较好的处理效果。3结语国标的提升对于目前水厂采用的混凝沉淀除镉法影响不大,原有的处理工艺和处理单元依旧可以继续使用。相比较而言，调节原水的pH应该作为水厂强化除镉的首选方案，投加碳酸钠和硫化钠也能够提高净水厂的除镉处理效果，但要注意防止二次污染出现的问题。生活饮用水标准的提高，必然带来后续处理工艺和处理单元的提升，但是工艺和处理单元的提升不是一朝一夕的事情，需要资金与时\n间，如何在这段时间升级改造原有技术就变得非常有实际价值。化学沉淀和混凝沉淀对某些重金属比如镉、碑的去除具有重要意义。参考文献[1]GB_5749-1985,生活饮用水卫生标准[S].[2]GB_5749-2006，生活饮用水卫生标准[S].[3]张晓健，陈超，等，饮用水应急除镉净水技术与广西龙江河突发环境事件应急处置[J].给水排水，2013,39(1):24-32.[4]杨磊三，水合二氧化锭除镉(II)效能及机理的实验研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.