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对聚合氯化铝标准的九点建议

时间:2021/04/24 点击:

聚合氯化铝(PAC)已成为许多水厂使用的净水剂。目前,国内监测该产品的国家标准有两个,一是国家质量监督检验、检疫局2009年发的GB 15892-2009 生活饮用水用聚氯化铝(以下简称“国标”);二是卫生部制定的《生活饮用水化学处理剂卫生安全评价规范》,2001年9月1日起施行(以下简称“规范”)。这两个标准不一致,执行标准的政府机构也不一致,这使生产PAC的厂家和使用PAC的水厂就无所遵从。按GB 15892-2009 执行,镉、铅、Al不合格,按“规范”执行,汞、铬不合格。为什么会出现此类现象呢?主要是没有统一的标准和统一的检测方法,为此,对聚合氯化铝产品的评价,根据我们的实践经验,对两个标准提出几点建议:

一、对GB15892-2009国标的建议

国标共规定了十项指标,其中五项为功能性指标(氧化铝、盐基度、密度、不溶物、pH值),五项为有毒有害指标(砷、铅、镉、汞、六价铬)。

1、关于pH指标。指标规定为3.5~5.0(10g/L水溶液)。我们认为此项指标可以取消,因为PAC的pH值与盐基度呈正相关,当盐基度到达国标规定的下限值40%时,pH值一般不会低于3.5,同样在盐基度到达国标规定的上限值90%时,pH值也不会超越5.0,即使超过,对水处理也有利无害,因为这时PAC对水的pH值降低影响减少了。

2、关于密度指标。指标规定为≥1.12。我们认为此项指标也可以取消,因为在符合产品氧化铝质量分数≥10.0%,盐基度40-90%的情况下,根据我国目前所使用的原料主要为氢氧化铝及铝酸钙粉等,其产品密度不会低于1.12,若出现低于1.12,而其他指标又合格,则这样的产品会更清澈、更好。

3、增加COD指标。由于市场上有部分PAC产品是用副产品盐酸生产的,有可能将毒性较大的苯系物、染料以及农药中间体等有机物带入产品,因而国标规定应采用工业合成盐酸,这是非常正确的。但标准中没有相应的检测指标,由于有机物种类繁多,很难检测。曾设想用气相色谱法,选用适当的色谱柱检测其出峰总面积,但是难度不小,目前PAC生产厂也不具备此条件。而采用检测COD(铬法或锰法) 则比较现实可行, 一些有机物会在COD值上反映出来。现行水质标准对耗氧量也有规定(CODMn≤3.0mg/L),因而在PAC标准中增加COD指标是合理的。若在PAC中复配入某种有机助凝剂,则另当别论。

4、恢复硫酸盐指标。一些水厂在使用PAC过程中,发现储槽壁及管道中出现严重的针状结晶物,这主要是硫酸钙(CaSO4·2H2O),因为多数生产厂使用铝酸钙调盐基度,在产品中含有大量的钙离子,硫酸钙在水中的溶解度小, 但在PAC中的化学变化过程不甚明确,造成产品运至水厂后,会在设备中逐渐析出。因此在产品中规定SO42-限制值,对保证水厂设备正常运行是有必要的。

5、适当放宽氧化铝质量分数指标至8.0%。水厂在使用液体PAC时,多数是稀释后再投加,上海水司一般稀释成3%(Al2O3),美国水厂稀释成0.5%(Al2O3),即稀释3-20倍后使用,放宽后对水厂实际使用毫无影响。放宽后卫生毒理指标( 砷、铅、镉、汞、六价铬)以及供需双方计价仍应折算成10.0%。这对利用国家铝矿产资源及降低生产成本,节能降耗等方面都是有利的,对研制多元聚铝新产品也创造了条件。

6、增加混凝效果指标。PAC主要功能是对原水的去浊作用,通过混合、反应、沉淀、过滤,使水质达到较可能低的浊度值,同时减少了微生物等吸附量。也希望形成的矾花粗大紧密,沉降快易于过滤,对延长过滤周期,减少反冲洗及污泥处理均有好处,也就是许多研究工作者的追求目标。新国标增加了附录A(混凝性能的判定),显然强调了这一主要功能,但能否有具体的量化指标?由于原水的物理化学性质各异,反应条件影响大,要制定量化指标及评价方法有难度,建议能否用高岭土,纯水配制规定浓度的人工原水(如100mg/L),用附录A的方法,在20-25℃水温,用国内通用的六联搅拌机进行混凝试验,投加某一剂量(如1mg/L) 的Al,要求达到澄清水的浊度为1NTU。有些水厂片面考虑性价比,用混凝效果差,价格便宜的PAC,用增加投加量来使浊度达标,殊不知增加投加量的同时,带入水中的杂质(如铝离子)也多了,对人体有害无益。如果量化指标有困难,是否可以用文字表述,例如“水厂水质部门对来自各方的净水剂应进行混凝试验对比,根据试验对比数据,有权择优选用(适当考虑性价比),有关领导应充分尊重水质部门的意见。”不可否认,在目前有少数水厂领导凭关系,凭上层领导意志决定取舍,而不是将千家万户的饮用健康放在前面。

二、对卫生部2001年9月1日实施的《生活饮用水化学处理剂卫生安全评价规范》的建议

“规范”主要监测饮用水化学处理剂中的有毒有害物质,以保证饮用水卫生健康,对功能性指标不列入。对PAC主要是砷、铅、镉、汞、六价铬五项毒理指标。“规范”要求PAC加入水中后其容许限值为水质标准的10%,以铅为例,铅的水质标准限值为0.01mg/L,则加入某一计量的PAC到纯水中后,水中铅不得超过0.001mg/L。

具体检测方法是PAC样品采集配制后,按照水质检验方法检测出PAC的含铅量,然后按下式计算:

ρ=ρ1×(1/1000)×ρ2—“规范”文本中式(5)

式中:

ρ一有害物质被带入饮用水中的浓度,μg/L;

ρ1一样品中有害物质的含量,μg/g;

ρ2一生活饮用水化学处理剂建议的评价剂量,mg/L。

对于PAC,“规范”建议的评价剂量为25mg/L(以Al表示),说是建议,基层卫生行政部门却是照此执行的。

国标规定液体PAC含Al2O3≥10.0%,换算成Al为≥5.3%,则25mg/L的Al剂量换算成PAC原液为25/0.053=472mg/L, 若PAC中含铅量为0.001%(10μg/g) ,按照“国标”为合格,但是按式(5)计算:ρ=10μg/g×(1/1000)×472mg/L=0.01μg/mg×472mg/L=4.72μg/L,对“规范"而言,此值已经超标4.72倍。亦即同一产品,按“国标”为合格,按“规范”为不合格。

笔者建议:

1、“国标”与“规范”不匹配,关键是评价剂量的数值25mg/L(以Al表示)。实际上水厂使用PAC的投加量一般约为1mg/L(以Al表示),即20mg/L(以PAC表示)左右, 建议将评价剂量改为采样时水厂的实际投加量,其实“规范”将容许限值定为水质限值的10%,健康系数够高了。

2、检测方法应以“国标”为准。例如铅的测定,“规范”和“国标”均采用无火焰原子吸收分光光度法,但“规范”用标准曲线法,而“国标”2003修订时对铅的检测方法进行专题研究,发现由于受PAC中基体影响,标准曲线法的回收率偏高约300%,采用标准加入法回收率较好,故采用标准加入法。偏高三倍的方法误差是不能忽视的。

3、按“规范”式(5)中对五项毒理指标进行计算比较。(评价剂量ρ2按500mg/L液体PAC计),发现砷“国标”与“规范”相同,镉、铅按照“国标”合格,“规范”不合格,汞、六价铬按照“国标”超标,但是“规范”仍合格,见下表:

  水质标准(μg/L) 规范(μg/L) 国标(μg/L) ρ(μg/L) 备注
10 1 2 1 国标与规范一致
5 0.5 2 1 国标合格,但规范不合格
10 1 10 5 国标合格,但规范不合格
1 0.1 0.1 0.05 国标不合格,但规范合格
六价铬 50 5 5 2.5 国标不合格,但规范合格

这种不匹配现象是由于水质指标与PAC国标的相对值不同,而由相同的式(5)串联形成,能否合理解决?

产品国标及卫生规范企业需要严格执行,但标准是人制定的,与时俱进,每隔数年,标准要修订。以上建议供有关部门及专家们参考。希望国标修改时,国家质量监督检验检疫局能邀请国家卫生部的有关部门共同协商制定。