【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】2020年3月28日13時(shí)40分，黑龍江省伊春鹿鳴礦業(yè)有限公司鉬礦尾礦庫(kù)溢流井倒塌，導(dǎo)致約2.53×106m³高濁度高鉬污染的尾砂污水泄漏。時(shí)值黑龍江省新冠肺炎疫情防控的緊要階段，4月18日起下游呼蘭河沿線約3.33×104hm2稻田種植須引河水泡田，故應(yīng)急處置必須在短時(shí)間的“窗口期”內(nèi)完成。同時(shí)，隨著污染團(tuán)迅速遷移，伊春鐵力市、綏化市的2個(gè)自來(lái)水廠被迫停止河道取水。據(jù)測(cè)算，若污染物得不到有效處置，呼蘭河入松花江鉬濃度最高將超標(biāo)11倍，勢(shì)必造成嚴(yán)重的國(guó)內(nèi)國(guó)際負(fù)面影響[1]，形勢(shì)十分嚴(yán)峻。如何在短時(shí)間內(nèi)研發(fā)出效果佳、工程易操作的處理工藝，并快速指導(dǎo)地方政府實(shí)施，是實(shí)現(xiàn)“不讓超標(biāo)污水進(jìn)入松花江”應(yīng)急目標(biāo)的重要措施。

應(yīng)對(duì)突發(fā)高濃度重金屬水污染事件的處理技術(shù)主要以絮凝沉淀處理工藝為主[2]。絮凝劑主要分為無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑2類(lèi)。無(wú)機(jī)絮凝劑價(jià)格便宜，有機(jī)絮凝劑絮凝能力強(qiáng)，絮體容易分離。兩者配合使用通?？善鸬揭粋€(gè)更佳的處理效果，在使用中應(yīng)注意絮凝劑的復(fù)配方式及用量。絮凝藥劑較為常見(jiàn)有聚合氯化鋁(PAC，粉劑)[3-4]、聚合硫酸鐵(PAFC)[5]以及助凝劑(PAM)[6]。

針對(duì)黑龍江省鹿鳴礦業(yè)尾礦庫(kù)泄漏事故污水的水質(zhì)特點(diǎn)，選擇PAC-PAM、PAFC-PAM、PAM-PAC、PAM-PAFC 4種藥劑組合工藝開(kāi)展研究[7-9]，通過(guò)考察4種藥劑組合工藝對(duì)事故污水濁度、鉬的去除效果，篩選出最適宜處理工藝。通過(guò)在事故現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行最優(yōu)處理工藝，考察其處理效果及穩(wěn)定性，以期為污染事故的應(yīng)急處理提供依據(jù)。

1. 材料與方法

1.1 水樣采集

實(shí)驗(yàn)所用水樣為2020年3月29日18時(shí)30分依吉密河水源地監(jiān)測(cè)斷面的受污染河水。該河水是本次事故污染較重的河水，具有代表性。水質(zhì)指標(biāo)詳見(jiàn)表1。如表1所示，根據(jù)河流依次流經(jīng)的區(qū)域，共設(shè)置了6個(gè)采樣點(diǎn)，各指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3838-2002》執(zhí)行。

表1 3·28黑龍江鹿鳴礦業(yè)尾礦庫(kù)泄漏事故污染河水各監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)

1.2 小試實(shí)驗(yàn)

小試實(shí)驗(yàn)水樣直接取自受污染河水。絮凝藥劑主要包括PAC、PAM、PAFC 3種，根據(jù)被污染河流的水質(zhì)狀況及絮凝藥劑的性質(zhì)確定4組不同的藥劑組合工藝，即PAC-PAM、PAFC-PAM、PAM-PAC、PAM-PAFC。小試實(shí)驗(yàn)采用2 000 mL的燒杯進(jìn)行，確定每個(gè)組合工藝中2種藥劑的投加量并進(jìn)行試驗(yàn)。每組工藝根據(jù)藥劑種類(lèi)和藥劑量的不同設(shè)置8個(gè)批次。

試驗(yàn)中所用藥劑均為固態(tài)。聚合氯化鋁(PAC)購(gòu)置于上海麥克林生化科技有限公司，聚合硫酸鐵(PAFC)購(gòu)置于山東西亞化學(xué)工業(yè)有限公司，聚丙烯酰胺(PAM)購(gòu)置于天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，純度均為分析純。濁度的測(cè)定采用濁度儀；鉬的測(cè)定選用硫氰酸鹽比色法[10]。

選用8個(gè)2 000 mL的燒杯，分別加入1 000 mL受污染的河水，加入絮凝劑后攪拌1 h，攪拌過(guò)程分為2 min的快速攪拌(250~300r·min−1，凝聚階段)，50 min的中速攪拌(100~150r·min−1，絮凝階段)和8 min的慢攪階段(20~30r·min−1，沉降階段)，靜置沉淀后取樣分析。各組合工藝藥劑種類(lèi)和藥劑投加量如表2所示。

表2各組合工藝藥劑投加種類(lèi)及投加量批次

2. 結(jié)果與討論

2.1 工藝實(shí)驗(yàn)效果

實(shí)驗(yàn)探究了4種不同的藥劑組合工藝(PAC-PAM、PAFC-PAM、PAM-PAC、PAM-PAFC)處理受污染河水的處理效果，如圖1所示。

圖1 各種組合工藝效果圖

由圖1可知，4種組合工藝都能起到很好的去濁效果，濁度去除率可達(dá)99%，但去除鉬的效果卻存在很大差異。PAC-PAM工藝和PAM-PAC工藝的最高鉬去除率都不超過(guò)11%。PAFC-PAM工藝雖然隨著藥劑投加量的增加，鉬去除率呈上升趨勢(shì)，而最高鉬去除率也只有24%。反觀PAM-PAFC組合工藝，鉬和濁度的去除效果均較好，去除率最高為99%。

2.2 應(yīng)用工藝的選擇

依據(jù)工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)果，4種組合工藝中PAM-PAFC組合工藝對(duì)濁度、鉬去除效果均較好，因此，選取PAM-PAFC組合工藝為實(shí)際工程處理工藝。鑒于市場(chǎng)上每噸PAM和PAFC的價(jià)格分別為5 000~8 000元和1 000~2 500元，考慮到處理效果和經(jīng)濟(jì)成本，藥劑最佳投加量選擇PAM 10mg·L−1、PAFC 300mg·L−1。

3. 應(yīng)急處置應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方案

3月29日完成受污染河水應(yīng)急處理工藝研發(fā)后，項(xiàng)目組3月30日開(kāi)始在依吉密河進(jìn)行探索性工程實(shí)施實(shí)驗(yàn)。實(shí)際工程驗(yàn)證成功后，4月2日晚，指揮部根據(jù)當(dāng)前污染態(tài)勢(shì)，確立了開(kāi)辟“兩個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)”、實(shí)施“兩大工程”的總體策略。即在污染較重濁度較高的依吉密河實(shí)施“控制工程”，利用現(xiàn)有閘壩或人工筑壩等方式[11]，采用PAM-PAFC工藝開(kāi)展降濁除鉬；在濁度較低的呼蘭河采用投加PAFC實(shí)施“清潔工程”，通過(guò)5級(jí)投藥除鉬直至水質(zhì)完全達(dá)標(biāo)。

“兩大工程”具體實(shí)施內(nèi)容如下。1)依吉密河“控制工程”：用工程機(jī)械筑攔河壩擋水，一是可延緩污染團(tuán)下泄，為下游爭(zhēng)取處置時(shí)間，二是便于鉬的絮凝沉淀去除工程的實(shí)施。本次應(yīng)急處置構(gòu)筑3道攔截壩以對(duì)泄漏污水進(jìn)行攔截和導(dǎo)流，并投加聚丙烯酰胺(PAM)和聚合硫酸鐵(PAFC)，對(duì)污染水體中鉬和懸浮物進(jìn)行絮凝沉降去除。2)呼蘭河“清潔工程”：在呼蘭河利用3個(gè)水閘、綏望橋和蘭西水文站等5個(gè)應(yīng)急處置工程點(diǎn)投加聚合硫酸鐵(PAFC)絮凝沉淀以削減污染水團(tuán)中鉬濃度。應(yīng)急處置工程措施總體布置及處置工藝流程如圖2所示。

圖2 主要應(yīng)急處置工程布置示意圖

3.2 工程參數(shù)設(shè)計(jì)

3.2.1 投藥量的確定

依據(jù)小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果，綜合考慮處理效果和經(jīng)濟(jì)成本等因素，最終確定工藝最佳投藥量為：PAM 10mg·L−1、PAFC 300mg·L−1。依此結(jié)合河道流量、投藥時(shí)間等參數(shù)確定各藥劑的投加量。具體工藝流程見(jiàn)圖3。

圖3 應(yīng)急處置工藝流程圖

依吉密河控制工程：流量約5~7 m3·s−1，即40×104~60×104t·d−1，PAM加藥量為10mg·L−1，投加量為6 t·d−1，PAFC加藥量為300mg·L−1，投加量為120~180t·d−1。按投藥時(shí)間14 d計(jì)算，所需PAM和PAFC最大藥劑量分別為84 t和2 520 t。

呼蘭河清潔工程：流量約20~30m3·s−1，即170×104~260×104t·d−1，PAFC加藥量為300mg·L−1，投加量為510~780t·d−1。按投藥時(shí)間10 d計(jì)算，則需PAFC最大藥劑量為7 800 t。

3.2.2 溶藥參數(shù)的確定

1)溶(投)藥方式。PAM的溶藥方式為利用鹿鳴礦業(yè)企業(yè)內(nèi)現(xiàn)有PAM專(zhuān)屬溶藥設(shè)備，將PAM配制成含量為0.3%溶液，由消防車(chē)負(fù)責(zé)輸送至100 km以外的加藥點(diǎn)。PAFC的溶藥方式為采用液體和固體2種藥劑相結(jié)合，優(yōu)先選擇液體PAFC(固含量30%)，供應(yīng)不足部分采用固體。PAFC固體溶藥采用現(xiàn)場(chǎng)打井取水，現(xiàn)場(chǎng)溶藥配制成固含量10%的液體。

2)溶藥池參數(shù)。采用現(xiàn)場(chǎng)土地開(kāi)挖，最大池深不超過(guò)4 m。單池大小應(yīng)滿(mǎn)足至少5 h的投藥量，設(shè)置2個(gè)(組)池子交替使用，一個(gè)(組)溶藥，一個(gè)(組)投藥，提高效率。池底防水布應(yīng)加塊石壓重，以免在池內(nèi)注水后防水布出現(xiàn)上浮現(xiàn)象。溶藥方式可選擇潛水泵混合、挖土機(jī)攪拌等多種方式。溶藥池工藝見(jiàn)圖4。

圖4 溶藥池工藝圖

3)投藥操作。本次事件根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，采用穿孔加藥管、非字型加藥管和多管加藥3種方式相結(jié)合（見(jiàn)圖5）。利用橋梁、閘壩架設(shè)。當(dāng)投藥管大于20 m且投藥量小于20m3·s−1時(shí)采用穿孔加藥管，否則采用非字型加藥管或多管加藥。穿孔加藥管孔間距為0.2~0.5 m，孔口直徑為φ10 mm。當(dāng)管長(zhǎng)較短又欲使用穿孔加藥管時(shí)，可適當(dāng)縮小孔間距，或多個(gè)穿孔管并行敷設(shè)。非字型加藥管的孔間距建議>1.5 m。

圖5 加藥管設(shè)計(jì)圖

3.3 工程實(shí)施效果評(píng)估

3.3.1 依吉密河“控制工程”

本次應(yīng)急處置在東興渠首和3#壩設(shè)置2個(gè)投加點(diǎn)，分別投加PAM和PAFC，以削減水體中的鉬和懸浮物。相關(guān)加藥參數(shù)見(jiàn)表3。

表3東興渠首和3#壩投加藥劑相關(guān)參數(shù)

由圖6可知，自依吉密河污染控制工程開(kāi)始實(shí)施以來(lái)，依吉密河口內(nèi)斷面來(lái)水鉬濃度0.5~1.0mg·L−1的污染水團(tuán)經(jīng)過(guò)投藥工程后穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。污染物進(jìn)入呼蘭河后進(jìn)一步稀釋?zhuān)p河渠首(加密1)斷面在4月6日5時(shí)后已穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。污染控制工程在穩(wěn)定呼蘭河水質(zhì)和依吉密河鉬濃度削減控制方面效果明顯。

圖6 依吉密河污染態(tài)勢(shì)圖

3.3.2 呼蘭河“清潔工程”

本次應(yīng)急處置在呼蘭河利用3個(gè)渠首、綏望橋和蘭西老橋等5個(gè)應(yīng)急處置工程點(diǎn)投加PAFC絮凝沉淀以削減污染水團(tuán)中鉬濃度（相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表4）。

表4 各應(yīng)急處置工程點(diǎn)投加藥劑相關(guān)參數(shù)

從慶安橋斷面(見(jiàn)圖7)到“蘭西水文站下游10 km”斷面之間選擇10個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，在1日18時(shí)—11日05時(shí)進(jìn)行應(yīng)急監(jiān)測(cè)，結(jié)果如圖11所示。由圖11可知，從1日20時(shí)慶安橋斷面(加密3)開(kāi)始超標(biāo)，超標(biāo)時(shí)長(zhǎng)為109 h；在經(jīng)過(guò)津河渠首、幸福渠首、永安渠首、綏望河清潔工程后，超標(biāo)時(shí)長(zhǎng)逐漸縮減至11 h，污染團(tuán)峰值總體呈下降趨勢(shì)；在經(jīng)過(guò)“綏望橋50 km”斷面后，由于河道流速變緩，污染團(tuán)超標(biāo)時(shí)長(zhǎng)有所延長(zhǎng)，但同時(shí)污染團(tuán)峰值進(jìn)一步削減；污染團(tuán)在通過(guò)蘭西老橋清潔工程后，水體已達(dá)標(biāo)。因此，呼蘭河“清潔工程”實(shí)施效果顯著，污染團(tuán)中鉬濃度最高0.535mg·L−1，超標(biāo)6.6倍的水團(tuán)經(jīng)過(guò)“清潔工程”后穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。4月11日03時(shí)，呼蘭河全線實(shí)現(xiàn)“水質(zhì)達(dá)標(biāo)，水體基本復(fù)清”。

圖7 呼蘭河污染態(tài)勢(shì)圖

3.3.3 絮凝產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的影響

投加絮凝劑處理受污染河道中特征污染物的過(guò)程是將特征污染物由水相轉(zhuǎn)至泥相。沉積在泥相中的絮凝產(chǎn)物相對(duì)較為穩(wěn)定，但泥相中的絮凝產(chǎn)物釋放鉬受水體的擾動(dòng)、溫度、河道中泥沙含量、pH等因素的影響，亦有釋放的可能。同時(shí)，考慮本次事件投加絮凝劑后在河底沉積了大量絮凝產(chǎn)物及河流本身的特殊性，建議對(duì)河道采取清淤處理。將受污染河道底泥經(jīng)脫水至含水率80%后，交由有資質(zhì)的單位處置。根據(jù)《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄(2016版)》中新增“危險(xiǎn)廢物豁免管理清單”規(guī)定，由危險(xiǎn)化學(xué)品、危險(xiǎn)廢物造成的突發(fā)環(huán)境事件及其處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢物，在轉(zhuǎn)移和處置或利用過(guò)程中可不按危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理。

4. 結(jié)語(yǔ)

3·28黑龍江鹿鳴礦業(yè)尾礦庫(kù)泄漏事件中受污染河水具有高濁度高鉬污染的特點(diǎn)。應(yīng)急處理團(tuán)隊(duì)選取的4種混凝組合工藝，經(jīng)小試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，選擇先降濁后除鉬的PAM+PAFC應(yīng)急處理工藝，經(jīng)處理后鉬濃度符合相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。本次應(yīng)急處置工程從3月31日22時(shí)開(kāi)始投加藥劑，截至4月11日03時(shí)呼蘭河鉬濃度已全線達(dá)標(biāo)。該處置工程將污染物的應(yīng)急處置分為“控制工程”和“清潔工程”2個(gè)階段，有目標(biāo)、有步驟地解決問(wèn)題，可為類(lèi)似污染事故的應(yīng)急處置提供參考。

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