周麗華

摘 要：2007年貴州省獨山縣瑞豐礦業(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2萬多人飲水困難，造成了嚴(yán)重的河流砷污染[1]。經(jīng)檢測都柳江的三價砷濃度為14.2mg/L，所以必須在較短時間內(nèi)滿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，水溶液的鋁對人體的危害大，并且在體中聚集的鋁會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，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。一般在鐵鹽混凝過程中，含氫氧化鐵的礬花絮體對亞砷酸的吸附去除效果較差，加入鐵鹽時，需投加氧化劑使三價砷氧化為五價砷，再通過上述反應(yīng)原理進(jìn)行沉淀去除。對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)。再對技術(shù)工程的技術(shù)操作的簡便性，以及資金投入等方面的考慮后，可初步選定此方案進(jìn)行對都柳江砷污染進(jìn)行應(yīng)急處理。

2應(yīng)急技術(shù)設(shè)計方案

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砷變?yōu)槲鍍r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砷氧化為五價砷時

由AsO +Fe（OH）3→FeAsO4↓+3OH-，忽略亞硫酸砷的電離作用所以計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

由陜西西安市自來水公司以西安市黑河水庫2012年9月的原水為研究對象，通過加入砷污染標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（成分為AS2O3）模擬受污染水體[3]。試驗過程中，現(xiàn)在1L的原水總加入砷標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)擬作外來水源，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，對砷的去除率達(dá)到了99%以上，特別地，在投加量為15～20mg/L時，砷的剩余量為0.038～0.023ug/L，在之前設(shè)計的技術(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)劃勘測設(shè)計研究院對氯化鐵在不同堿化度下對水中砷污染的處理效果模擬實驗中得出如下圖的規(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，其的混凝效果處于相對較好的[4]。從設(shè)計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環(huán)境存在二次污染

在投加較高的鐵鹽混凝，會使水的PH值降至7.0～7.5 。再對應(yīng)PH值7.5的水和廢水的排放總砷標(biāo)準(zhǔn)為0.5mg/L （即五價砷的濃度小于或等于5.54x10-10[5]）的要求進(jìn)行計算，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，又因為氫氧化鐵的溶度積為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，也不會產(chǎn)生二次沉淀污染。

3.總結(jié)

通過實地監(jiān)測分析選擇一項合理的河流砷污染應(yīng)急技術(shù)處理方案極為重要，方案的實施不僅考慮是否治理效果，還要考慮技術(shù)所用藥劑對環(huán)境的友好性。通過上述討論可得出對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)場試驗驗證其經(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，對河流污染源及附近地區(qū)的河流及土壤進(jìn)行監(jiān)測，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—貴州獨山瑞豐礦業(yè)砷污染事件解析[J].環(huán)境保護(hù).2011（10）：63-64.