張有賢1，馬衛(wèi)東2?
(1.蘭州大學(xué)環(huán)境科學(xué)系，甘肅蘭州 730000；2. 中國市政工程西北設(shè)計研究院，甘肅蘭州730000)

　　摘　要： 某礦區(qū)原水中總α放射性水平超過了國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)(GB 5749—85)規(guī)定的3倍左右，嚴(yán)重威脅人體健康。為此選擇混凝沉淀法處理的結(jié)果表明，采用凈水劑和助凝劑處理后水質(zhì)達(dá)標(biāo)、效果穩(wěn)定。該技術(shù)已應(yīng)用于處理規(guī)模為10×10⁴m³/d的水廠，運(yùn)行狀況良好。
　　關(guān)鍵詞：微量放射性；混凝沉淀；礦區(qū)供水
　　中圖分類號：TU991.2
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)05-0072-02

1 　礦區(qū)水質(zhì)

　　西北某礦區(qū)用水取自山區(qū)地表水自流匯集的水庫水，水質(zhì)普查中發(fā)現(xiàn)水中放射性物質(zhì)指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)(見表1)，水放射性專項(xiàng)調(diào)查表明，該水中的放射性核素主要來自地下巖層中放射性礦點(diǎn)，放射性物質(zhì)隨泉水、溪流匯集于水庫水之中，點(diǎn)多面廣，因此無法從源頭解決放射性超標(biāo)問題，只能在水廠集中處理。

表1 礦區(qū)用水水質(zhì) 采樣期 鈾(μg/L) 釷(μg/L) 總α比放射性(Bq/L) 總β比放射性(Bq/L) 枯水 9.1 2.7 0.43 0.22 平水 9.3 2.4 0.27 0.17 豐水 4.7 0.34 0.18 0.14 國標(biāo)[1] 　 　 ＜0.10 ＜1.00

2 　處理方法

　　城市供水中微量放射性元素的處理不同于放射性廢水處理，其特點(diǎn)是放射性水平低、水量大、出水水質(zhì)要求高^[2]，國內(nèi)外對其研究極少。已報道的處理方法有混凝法、離子交換法、反滲透法、多孔固體物質(zhì)吸附法^[3]等，但沒有處理方案和處理水中最低 鈾含量的資料，且無工程實(shí)例。
　　陽離子交換法的處理效果與水的pH值關(guān)系密切，在中性條件下很難達(dá)到滿意的結(jié)果^[4]；陰離子交換樹脂雖然可使鈾的去除率達(dá)90%以上，但樹脂的再生和阻塞問題限制了它的使用^[5]；反滲透法用于水量大、放射性元素含量低的飲用水處理，無論經(jīng)濟(jì)上 還是技術(shù)上都不可取，故傳統(tǒng)的混凝法可能是降低生活飲用水中放射性核素濃度行之有效的方法^[6]。

3 　小試

　　通過對水中放射性物質(zhì)的γ能譜分析發(fā)現(xiàn)，該水中總α放射性主要是由天然放射系、鈾系、釷系和錒系的放射性核素引起的，人工放射性元素沒有檢出。主要放射性核素是238U、234U和226Ra，其次為232Th、228Th以及235U,故降低鈾、釷濃度即可使總α比放射性大大降低。
　　選擇市售10種水處理劑并配加聚丙烯酰胺助凝劑進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明凈水劑硫酸亞鐵(2#)、聚合氯化鋁(5#)、聚合硫酸鐵(7#)對水中微量鈾、釷的去除率可達(dá)70%～90%，效果穩(wěn)定良好、泥水易于分離。
3.1 正交試驗(yàn)
　　 影響混凝沉淀的因素主要有pH值、混凝劑種類、藥劑投加量、攪拌時間和沉淀時間等，結(jié)合混凝沉淀的實(shí)際，選擇混凝劑種類(A)、凈水劑投加量(B)、助凝劑投加量(C)、沉淀時間(D)作為控制試驗(yàn)的4個因素。試驗(yàn)中始終保持自然pH值、凈水劑濃度為5%、助凝劑濃度為0.2%、試驗(yàn)用水量為2.5L進(jìn)行正交試驗(yàn)。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，各因素的主次關(guān)系依次為B、D、A、C。確定助凝劑的投加量為1mL/L、沉淀時間為30min。
3.2 投加量試驗(yàn)
　　 凈水劑2#、5#、7#用量對鈾、釷去除效果的影響試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 凈水劑用量對鈾、釷去除效果的影響 凈水劑投加量(mL) 2#凈水劑 7#凈水劑 5#凈水劑 鈾 釷 鈾 釷 鈾 釷 出水含量(μg/L) 去除率(%) 出水含量(μg/L) 去除率(%) 出水含量(μg/L) 去除率(%) 出水含量(μg/L) 去除率(%) 出水含量(μg/L) 去除率(%) 出水含量(μg/L) 去除率(%) 1 7.76 28.5 4.52 41.3 1.59 85.3 2.31 70.1 5.8 46.5 2.23 71.1 2 7.04 35.1 2.81 63.6 1.37 87.4 1.29 83.3 1.90 82.8 1.72 77.7 3 5.43 50.0 3.0*9 59.9 1.15 89.4 1.10 85.7 1.32 8.78 1.47 80.9 4 2.78 74.4 2.44 69.3 0.73 93.3 11.6 84.9 1.79 83.5 1.09 86.1 5 5.19 52.2 2.67 65.3 0.61 94.4 1.29 83.3 0.40 96.3 1.07 86.1 6 　 　 　 　 　 　 　 　 1.93 82.2 3.05 60.4 7 　 　 　 　 0.07 99.4 1.58 79.5　 　 　 　 　 8 　 　 　 　 　 　 2.17 71.8 　 　 　 　 注： 原水中的鈾、釷含量分別為10.85、7.71μg/L，試驗(yàn)用水為2 L。

　　由表2可知，凈水劑5#和7#投加量在1.0～4.0mg/L的處理效果都很好，且整體趨勢是隨著加藥量增加水中鈾、釷含量逐漸降低。試驗(yàn)結(jié)果還表明，凈水劑用量過多效果反而不好,其原因是大量的高分子包裹住水中的鈾、釷離子形成具有相同性質(zhì)的混合基團(tuán)，從而使鈾、釷穩(wěn)定地分布于水中而難以去除。
　　可見在一個較寬的范圍內(nèi)，用凈水劑2#、5#、7#去除水中微量鈾、釷效果顯著，根據(jù)當(dāng)?shù)毓?yīng)條件選擇5#、7#凈水劑較理想，投加量為60～120g/m³，助凝劑投加量為2g/m³。

4 　生產(chǎn)試驗(yàn)

　　根據(jù)小試確定的方案進(jìn)行了平水期和枯水期生產(chǎn)試驗(yàn)，總處理水量為1800m3，流量為12m3/h，連續(xù)運(yùn)行144h，5#和7#凈水劑投量為70～90g/m³、助凝劑投量為1.5～2.0g/m³，運(yùn)行效果穩(wěn)定，水質(zhì)達(dá)標(biāo)(見表3)，說明本方案可行。混凝沉淀后渣量為85g/m³，渣中放射性物質(zhì)含量低，總α比放射性為2.4×102Bq/L，不屬于放射性廢物，故可直接填充廢礦坑而不會造成二次污染。

表3 生產(chǎn)試驗(yàn)部分水質(zhì)指標(biāo) 水樣 pH值 濁度? 硬度(mg/L) F(mg/L) Fe(mg/L) U(μg/L) Th(μg/L) 總α比放射性(Bq/L) 原水 8.02 18 258 0.75 0.13 0.78 3.36 0.35 出水 7.8 0.5 232 0.66 0.15 0.66 0.85 0.037 國標(biāo) 6.5～8.5 ＜3 ＜450 ＜1.0 ＜0.3 　 　 ＜0.1

　　據(jù)試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計了一套10×10⁴m³/d規(guī)模的能適應(yīng)低溫、低濁水并能有效去除放射性元素的處理方案，流程如圖1所示。

　　該工程已于2000年建成投產(chǎn)，供水指標(biāo)達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求，經(jīng)核算增加水處理成本0.24元/m³。

5 結(jié)語

　　采用混凝沉淀法處理水中微量放射性物質(zhì)有效可行、經(jīng)濟(jì)合理、工藝重復(fù)性好，解決了礦區(qū)供水放射性超標(biāo)的問題。

參考文獻(xiàn)：

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　　收稿日期：2001-09-27