貴州都柳江砷污染事件應(yīng)急處理技術(shù)探討

周麗華

摘 要：2007年貴州省獨(dú)山縣瑞豐礦業(yè)公司因違法生產(chǎn)硫酸并將含砷廢水直接排入都柳江，使盤(pán)林村等數(shù)十名村民砷中毒，下游三都都水族自治縣縣城及沿河鄉(xiāng)鎮(zhèn)的2萬(wàn)多人飲水困難，造成了嚴(yán)重的河流砷污染[1]。經(jīng)檢測(cè)都柳江的三價(jià)砷濃度為14.2mg/L，所以必須在較短時(shí)間內(nèi)滿(mǎn)足污染流域附近居民的飲水安全以及迫切用水需求。本文探討在此污染事件中混凝法技術(shù)的運(yùn)行情況。

關(guān)鍵詞：都柳江；砷污染；鐵鹽混凝法

1混凝沉淀法

混凝是一種經(jīng)濟(jì)和簡(jiǎn)便的水處理技術(shù)，混凝劑主要為鐵鹽和鋁鹽聚合物。但是人體比較容易吸收鋁，水溶液的鋁對(duì)人體的危害大，并且在體中聚集的鋁會(huì)在人體器官不斷積累，從而損害人體組織和器官，導(dǎo)致癌變。因此近年來(lái)逐漸用鐵鹽混凝法取代鋁鹽混凝法。在含砷的污染的廢水中加入鐵鹽，鐵鹽與水中的砷離子水解為氫氧化亞鐵和氫氧化鐵[2]。這兩種物質(zhì)既能與砷化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使砷以絮凝態(tài)沉淀物沉淀下來(lái)，又能夠吸附廢液中的砷和鐵鹽，從而達(dá)到混凝共沉淀的反應(yīng)作用。一般在鐵鹽混凝過(guò)程中，含氫氧化鐵的礬花絮體對(duì)亞砷酸的吸附去除效果較差，加入鐵鹽時(shí)，需投加氧化劑使三價(jià)砷氧化為五價(jià)砷，再通過(guò)上述反應(yīng)原理進(jìn)行沉淀去除。對(duì)于都柳江這樣的地表水突發(fā)性砷污染事件，受砷污染的水體的pH值大致在8.0～8.4，由于鐵鹽混凝劑除砷的pH使用范圍為6.5～8.5，并且加入混凝劑后可使水體pH下降1左右，下降后的pH值也在考慮范圍內(nèi)。再對(duì)技術(shù)工程的技術(shù)操作的簡(jiǎn)便性，以及資金投入等方面的考慮后，可初步選定此方案進(jìn)行對(duì)都柳江砷污染進(jìn)行應(yīng)急處理。

2應(yīng)急技術(shù)設(shè)計(jì)方案

選用氯化鐵作為混凝劑投加于河水中，假設(shè)都柳江的附近居民每日的需水量為4000m3/h，所以每日需要的水處理量為qv=（4000/24）m3/ h=167m3/ h，處理水的質(zhì)量流量為：qm=167X103 kg/h，用氯液作為氧化劑將三價(jià)砷變?yōu)槲鍍r(jià)砷：

H20+Cl2+AsO →AsO +2Cl-+2H+

（1）忽略略亞砷酸的電離作用，所以加入氯液的量為

M1= =0.008198 kg/m3

（2）在投入氧化劑將所有三價(jià)砷氧化為五價(jià)砷時(shí)

由AsO +Fe（OH）3→FeAsO4↓+3OH-，忽略亞硫酸砷的電離作用所以計(jì)算的投入氯化鐵的質(zhì)量：

M2= kg/m3=16.6mg/L

（3）產(chǎn)生砷酸鐵沉淀的量為：

M3= kg/m3

2.1設(shè)計(jì)方案的合理性探討

2.1.1砷的去除率以及砷的殘余濃度

由陜西西安市自來(lái)水公司以西安市黑河水庫(kù)2012年9月的原水為研究對(duì)象，通過(guò)加入砷污染標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（成分為AS2O3）模擬受污染水體[3]。試驗(yàn)過(guò)程中，現(xiàn)在1L的原水總加入砷標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)擬作外來(lái)水源，預(yù)氯化之后，再投加三氯化鐵在磁力攪拌機(jī)攪拌之后再測(cè)得濾液中的砷濃度，鐵濃度，以及余氯濃度，得出了如下表的規(guī)律。

由表可知在三氯化鐵的投加量為10～20mg/L時(shí)，對(duì)砷的去除率達(dá)到了99%以上，特別地，在投加量為15～20mg/L時(shí)，砷的剩余量為0.038～0.023ug/L，在之前設(shè)計(jì)的技術(shù)處理方案中的三氯化鐵的投加量為m2=0.0166kg/m3=16.6mg/L，在正好在10mg/L<16.6mg/L<20mg/L，所以設(shè)計(jì)方案中，加入16.6mg/L的三氯化鐵，可是砷的去除得到很好的效果。去除砷后，河水中的余砷濃度在0.023mg/L～0.038mg/L，遠(yuǎn)小于國(guó)家規(guī)定的地表水總砷的標(biāo)準(zhǔn)值0.05ug/L。所加鐵鹽混凝劑的類(lèi)型和投加量是比較合理的。

2.1.2三氯化鐵的混凝效果

黑龍江省規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院對(duì)氯化鐵在不同堿化度下對(duì)水中砷污染的處理效果模擬實(shí)驗(yàn)中得出如下圖的規(guī)律曲線

由圖可知：隨著投加量的增加，不同的堿化度下，當(dāng)氯化鐵的投加量在10x10-5mol/L～17x10-5mol/L時(shí)，其的混凝效果處于相對(duì)較好的[4]。從設(shè)計(jì)方案中氯化鐵的投加量為16.6mg/L，即為10.22x10-5mol/L。所以從這個(gè)角度出發(fā)，技術(shù)方案較為合理。

2.1.3.討論產(chǎn)生的砷酸鐵沉淀物是否對(duì)環(huán)境存在二次污染

在投加較高的鐵鹽混凝，會(huì)使水的PH值降至7.0～7.5 。再對(duì)應(yīng)PH值7.5的水和廢水的排放總砷標(biāo)準(zhǔn)為0.5mg/L （即五價(jià)砷的濃度小于或等于5.54x10-10[5]）的要求進(jìn)行計(jì)算，沉淀物砷酸鐵的濃度積為Ksp=[Fe3+]x[AsO ]=5.7x10-21，可得到[Fe3+]=1.03x10-11mol/L，又因?yàn)闅溲趸F的溶度積為2.79x10-39，由此得到[Fe3+]為8.83x10-29mol/L，這樣的濃度下，所以達(dá)不到產(chǎn)生砷酸鐵的條件，所以在河流中投加鐵鹽混凝劑是非常合理的方法，也不會(huì)產(chǎn)生二次沉淀污染。

3.總結(jié)

通過(guò)實(shí)地監(jiān)測(cè)分析選擇一項(xiàng)合理的河流砷污染應(yīng)急技術(shù)處理方案極為重要，方案的實(shí)施不僅考慮是否治理效果，還要考慮技術(shù)所用藥劑對(duì)環(huán)境的友好性。通過(guò)上述討論可得出對(duì)于都柳江含砷污染水可采用鐵鹽混凝法進(jìn)行治理，理論成立后，還應(yīng)當(dāng)做一系列的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證其經(jīng)濟(jì)合理性和技術(shù)可行性。在技術(shù)方案施行的前后，也要做好應(yīng)急管理。在受污染區(qū)域科學(xué)布點(diǎn)，對(duì)河流污染源及附近地區(qū)的河流及土壤進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保環(huán)境安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳明.采取合適的措施避免跨界污染—貴州獨(dú)山瑞豐礦業(yè)砷污染事件解析[J].環(huán)境保護(hù).2011（10）：63-64.