周丽华

摘 要：2007年贵州省独山县瑞丰矿业公司因违法生产硫酸并将含砷废水直接排入都柳江，使盘林村等数十名村民砷中毒，下游三都都水族自治县县城及沿河乡镇的2万多人饮水困难，造成了严重的河流砷污染[1]。经检测都柳江的三价砷浓度为14.2mg/L，所以必须在较短时间内满足污染流域附近居民的饮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术的运行情况。

关键词：都柳江；砷污染；铁盐混凝法

1混凝沉淀法

混凝是一种经济和简便的水处理技术，混凝剂主要为铁盐和铝盐聚合物。但是人体比较容易吸收铝，水溶液的铝对人体的危害大，并且在体中聚集的铝会在人体器官不断积累，从而损害人体组织和器官，导致癌变。因此近年来逐渐用铁盐混凝法取代铝盐混凝法。在含砷的污染的废水中加入铁盐，铁盐与水中的砷离子水解为氢氧化亚铁和氢氧化铁[2]。这两种物质既能与砷化物发生化学反应，使砷以絮凝态沉淀物沉淀下来，又能够吸附废液中的砷和铁盐，从而达到混凝共沉淀的反应作用。一般在铁盐混凝过程中，含氢氧化铁的矾花絮体对亚砷酸的吸附去除效果较差，加入铁盐时，需投加氧化剂使三价砷氧化为五价砷，再通过上述反应原理进行沉淀去除。对于都柳江这样的地表水突发性砷污染事件，受砷污染的水体的pH值大致在8.0～8.4，由于铁盐混凝剂除砷的pH使用范围为6.5～8.5，并且加入混凝剂后可使水体pH下降1左右，下降后的pH值也在考虑范围内。再对技术工程的技术操作的简便性，以及资金投入等方面的考虑后，可初步选定此方案进行对都柳江砷污染进行应急处理。

2应急技术设计方案

选用氯化铁作为混凝剂投加于河水中，假设都柳江的附近居民每日的需水量为4000m3/h，所以每日需要的水处理量为qv=（4000/24）m3/ h=167m3/ h，处理水的质量流量为：qm=167X103 kg/h，用氯液作为氧化剂将三价砷变为五价砷：

H20+Cl2+AsO →AsO +2Cl-+2H+

（1）忽略略亚砷酸的电离作用，所以加入氯液的量为

M1= =0.008198 kg/m3

（2）在投入氧化剂将所有三价砷氧化为五价砷时

由AsO +Fe（OH）3→FeAsO4↓+3OH-，忽略亚硫酸砷的电离作用所以计算的投入氯化铁的质量：

M2= kg/m3=16.6mg/L

（3）产生砷酸铁沉淀的量为：

M3= kg/m3

2.1设计方案的合理性探讨

2.1.1砷的去除率以及砷的残余浓度

由陕西西安市自来水公司以西安市黑河水库2012年9月的原水为研究对象，通过加入砷污染标准物质（成分为AS2O3）模拟受污染水体[3]。试验过程中，现在1L的原水总加入砷标准物质拟作外来水源，预氯化之后，再投加三氯化铁在磁力搅拌机搅拌之后再测得滤液中的砷浓度，铁浓度，以及余氯浓度，得出了如下表的规律。

由表可知在三氯化铁的投加量为10～20mg/L时，对砷的去除率达到了99%以上，特别地，在投加量为15～20mg/L时，砷的剩余量为0.038～0.023ug/L，在之前设计的技术处理方案中的三氯化铁的投加量为m2=0.0166kg/m3=16.6mg/L，在正好在10mg/L<16.6mg/L<20mg/L，所以设计方案中，加入16.6mg/L的三氯化铁，可是砷的去除得到很好的效果。去除砷后，河水中的余砷浓度在0.023mg/L～0.038mg/L，远小于国家规定的地表水总砷的标准值0.05ug/L。所加铁盐混凝剂的类型和投加量是比较合理的。

2.1.2三氯化铁的混凝效果

黑龙江省规划勘测设计研究院对氯化铁在不同碱化度下对水中砷污染的处理效果模拟实验中得出如下图的规律曲线

由图可知：随着投加量的增加，不同的碱化度下，当氯化铁的投加量在10x10-5mol/L～17x10-5mol/L时，其的混凝效果处于相对较好的[4]。从设计方案中氯化铁的投加量为16.6mg/L，即为10.22x10-5mol/L。所以从这个角度出发，技术方案较为合理。

2.1.3.讨论产生的砷酸铁沉淀物是否对环境存在二次污染

在投加较高的铁盐混凝，会使水的PH值降至7.0～7.5 。再对应PH值7.5的水和废水的排放总砷标准为0.5mg/L （即五价砷的浓度小于或等于5.54x10-10[5]）的要求进行计算，沉淀物砷酸铁的浓度积为Ksp=[Fe3+]x[AsO ]=5.7x10-21，可得到[Fe3+]=1.03x10-11mol/L，又因为氢氧化铁的溶度积为2.79x10-39，由此得到[Fe3+]为8.83x10-29mol/L，这样的浓度下，所以达不到产生砷酸铁的条件，所以在河流中投加铁盐混凝剂是非常合理的方法，也不会产生二次沉淀污染。

3.总结

通过实地监测分析选择一项合理的河流砷污染应急技术处理方案极为重要，方案的实施不仅考虑是否治理效果，还要考虑技术所用药剂对环境的友好性。通过上述讨论可得出对于都柳江含砷污染水可采用铁盐混凝法进行治理，理论成立后，还应当做一系列的现场试验验证其经济合理性和技术可行性。在技术方案施行的前后，也要做好应急管理。在受污染区域科学布点，对河流污染源及附近地区的河流及土壤进行监测，确保环境安全。

参考文献：

[1]陈明.采取合适的措施避免跨界污染—贵州独山瑞丰矿业砷污染事件解析[J].环境保护.2011（10）：63-64.