【谷騰環保網訊】2020年3月28日13時40分，黑龍江省伊春鹿鳴礦業有限公司鉬礦尾礦庫溢流井倒塌，導致約2.53×106m³高濁度高鉬污染的尾砂污水泄漏。時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，故應急處置必須在短時間的“窗口期”內完成。同時，隨著污染團迅速遷移，伊春鐵力市、綏化市的2個自來水廠被迫停止河道取水。據測算，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11倍，勢必造成嚴重的國內國際負面影響[1]，形勢十分嚴峻。如何在短時間內研發出效果佳、工程易操作的處理工藝，并快速指導地方政府實施，是實現“不讓超標污水進入松花江”應急目標的重要措施。

 應對突發高濃度重金屬水污染事件的處理技術主要以絮凝沉淀處理工藝為主[2]。絮凝劑主要分為無機絮凝劑和有機絮凝劑2類。無機絮凝劑價格便宜，有機絮凝劑絮凝能力強，絮體容易分離。兩者配合使用通常可起到一個更佳的處理效果，在使用中應注意絮凝劑的復配方式及用量。絮凝藥劑較為常見有聚合氯化鋁(PAC，粉劑)[3-4]、聚合硫酸鐵(PAFC)[5]以及助凝劑(PAM)[6]。

 針對黑龍江省鹿鳴礦業尾礦庫泄漏事故污水的水質特點，選擇PAC-PAM、PAFC-PAM、PAM-PAC、PAM-PAFC 4種藥劑組合工藝開展研究[7-9]，通過考察4種藥劑組合工藝對事故污水濁度、鉬的去除效果，篩選出最適宜處理工藝。通過在事故現場運行最優處理工藝，考察其處理效果及穩定性，以期為污染事故的應急處理提供依據。

1. 材料與方法

1.1 水樣采集

 實驗所用水樣為2020年3月29日18時30分依吉密河水源地監測斷面的受污染河水。該河水是本次事故污染較重的河水，具有代表性。水質指標詳見表1。如表1所示，根據河流依次流經的區域，共設置了6個采樣點，各指標評價標準按《地表水環境質量標準GB 3838-2002》執行。

表1 3·28黑龍江鹿鳴礦業尾礦庫泄漏事故污染河水各監測斷面水質

1.2 小試實驗

 小試實驗水樣直接取自受污染河水。絮凝藥劑主要包括PAC、PAM、PAFC 3種，根據被污染河流的水質狀況及絮凝藥劑的性質確定4組不同的藥劑組合工藝，即PAC-PAM、PAFC-PAM、PAM-PAC、PAM-PAFC。小試實驗采用2 000 mL的燒杯進行，確定每個組合工藝中2種藥劑的投加量并進行試驗。每組工藝根據藥劑種類和藥劑量的不同設置8個批次。

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

 選用8個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和藥劑投加量如表2所示。

表2各組合工藝藥劑投加種類及投加量批次

2. 結果與討論

2.1 工藝實驗效果

 實驗探究了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，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 應用工藝的選擇

 依據工藝實驗結果，4種組合工藝中PAM-PAFC組合工藝對濁度、鉬去除效果均較好，因此，選取PAM-PAFC組合工藝為實際工程處理工藝。鑒于市場上每噸PAM和PAFC的價格分別為5 000~8 000元和1 000~2 500元，考慮到處理效果和經濟成本，藥劑最佳投加量選擇PAM 10mg·L−1、PAFC 300mg·L−1。

3. 應急處置應用

3.1 現場應用方案

 3月29日完成受污染河水應急處理工藝研發后，項目組3月30日開始在依吉密河進行探索性工程實施實驗。實際工程驗證成功后，4月2日晚，指揮部根據當前污染態勢，確立了開辟“兩個戰場”、實施“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施“控制工程”，利用現有閘壩或人工筑壩等方式[11]，采用PAM-PAFC工藝開展降濁除鉬；在濁度較低的呼蘭河采用投加PAFC實施“清潔工程”，通過5級投藥除鉬直至水質完全達標。

 “兩大工程”具體實施內容如下。1)依吉密河“控制工程”：用工程機械筑攔河壩擋水，一是可延緩污染團下泄，為下游爭取處置時間，二是便于鉬的絮凝沉淀去除工程的實施。本次應急處置構筑3道攔截壩以對泄漏污水進行攔截和導流，并投加聚丙烯酰胺(PAM)和聚合硫酸鐵(PAFC)，對污染水體中鉬和懸浮物進行絮凝沉降去除。2)呼蘭河“清潔工程”：在呼蘭河利用3個水閘、綏望橋和蘭西水文站等5個應急處置工程點投加聚合硫酸鐵(PAFC)絮凝沉淀以削減污染水團中鉬濃度。應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 主要應急處置工程布置示意圖

3.2 工程參數設計

3.2.1 投藥量的確定

 依據小試實驗結果，綜合考慮處理效果和經濟成本等因素，最終確定工藝最佳投藥量為：PAM 10mg·L−1、PAFC 300mg·L−1。依此結合河道流量、投藥時間等參數確定各藥劑的投加量。具體工藝流程見圖3。

圖3 應急處置工藝流程圖

 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。按投藥時間14 d計算，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。按投藥時間10 d計算，則需PAFC最大藥劑量為7 800 t。

3.2.2 溶藥參數的確定

 1)溶(投)藥方式。PAM的溶藥方式為利用鹿鳴礦業企業內現有PAM專屬溶藥設備，將PAM配制成含量為0.3%溶液，由消防車負責輸送至100 km以外的加藥點。PAFC的溶藥方式為采用液體和固體2種藥劑相結合，優先選擇液體PAFC(固含量30%)，供應不足部分采用固體。PAFC固體溶藥采用現場打井取水，現場溶藥配制成固含量10%的液體。

 2)溶藥池參數。采用現場土地開挖，最大池深不超過4 m。單池大小應滿足至少5 h的投藥量，設置2個(組)池子交替使用，一個(組)溶藥，一個(組)投藥，提高效率。池底防水布應加塊石壓重，以免在池內注水后防水布出現上浮現象。溶藥方式可選擇潛水泵混合、挖土機攪拌等多種方式。溶藥池工藝見圖4。

圖4 溶藥池工藝圖

 3)投藥操作。本次事件根據現場情況，采用穿孔加藥管、非字型加藥管和多管加藥3種方式相結合（見圖5）。利用橋梁、閘壩架設。當投藥管大于20 m且投藥量小于20m3·s−1時采用穿孔加藥管，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。當管長較短又欲使用穿孔加藥管時，可適當縮小孔間距，或多個穿孔管并行敷設。非字型加藥管的孔間距建議>1.5 m。

圖5 加藥管設計圖

3.3 工程實施效果評估

3.3.1 依吉密河“控制工程”

 本次應急處置在東興渠首和3#壩設置2個投加點，分別投加PAM和PAFC，以削減水體中的鉬和懸浮物。相關加藥參數見表3。

表3東興渠首和3#壩投加藥劑相關參數

 由圖6可知，自依吉密河污染控制工程開始實施以來，依吉密河口內斷面來水鉬濃度0.5~1.0mg·L−1的污染水團經過投藥工程后穩定達標。污染物進入呼蘭河后進一步稀釋，雙河渠首(加密1)斷面在4月6日5時后已穩定達標。污染控制工程在穩定呼蘭河水質和依吉密河鉬濃度削減控制方面效果明顯。

圖6 依吉密河污染態勢圖

3.3.2 呼蘭河“清潔工程”

 本次應急處置在呼蘭河利用3個渠首、綏望橋和蘭西老橋等5個應急處置工程點投加PAFC絮凝沉淀以削減污染水團中鉬濃度（相關參數見表4）。

表4 各應急處置工程點投加藥劑相關參數

 從慶安橋斷面(見圖7)到“蘭西水文站下游10 km”斷面之間選擇10個監測斷面，在1日18時—11日05時進行應急監測，結果如圖11所示。由圖11可知，從1日20時慶安橋斷面(加密3)開始超標，超標時長為109 h；在經過津河渠首、幸福渠首、永安渠首、綏望河清潔工程后，超標時長逐漸縮減至11 h，污染團峰值總體呈下降趨勢；在經過“綏望橋50 km”斷面后，由于河道流速變緩，污染團超標時長有所延長，但同時污染團峰值進一步削減；污染團在通過蘭西老橋清潔工程后，水體已達標。因此，呼蘭河“清潔工程”實施效果顯著，污染團中鉬濃度最高0.535mg·L−1，超標6.6倍的水團經過“清潔工程”后穩定達標。4月11日03時，呼蘭河全線實現“水質達標，水體基本復清”。

圖7 呼蘭河污染態勢圖

3.3.3 絮凝產物對環境的影響

 投加絮凝劑處理受污染河道中特征污染物的過程是將特征污染物由水相轉至泥相。沉積在泥相中的絮凝產物相對較為穩定，但泥相中的絮凝產物釋放鉬受水體的擾動、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，考慮本次事件投加絮凝劑后在河底沉積了大量絮凝產物及河流本身的特殊性，建議對河道采取清淤處理。將受污染河道底泥經脫水至含水率80%后，交由有資質的單位處置。根據《國家危險廢物名錄(2016版)》中新增“危險廢物豁免管理清單”規定，由危險化學品、危險廢物造成的突發環境事件及其處理過程中產生的廢物，在轉移和處置或利用過程中可不按危險廢物進行管理。

4. 結語

 3·28黑龍江鹿鳴礦業尾礦庫泄漏事件中受污染河水具有高濁度高鉬污染的特點。應急處理團隊選取的4種混凝組合工藝，經小試實驗驗證，選擇先降濁后除鉬的PAM+PAFC應急處理工藝，經處理后鉬濃度符合相關水質標準。本次應急處置工程從3月31日22時開始投加藥劑，截至4月11日03時呼蘭河鉬濃度已全線達標。該處置工程將污染物的應急處置分為“控制工程”和“清潔工程”2個階段，有目標、有步驟地解決問題，可為類似污染事故的應急處置提供參考。

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