張有賢1，馬衛東2?
(1.蘭州大學環境科學系，甘肅蘭州 730000；2. 中國市政工程西北設計研究院，甘肅蘭州730000)

　　摘　要： 某礦區原水中總α放射性水平超過了國家飲用水標準(GB 5749—85)規定的3倍左右，嚴重威脅人體健康。為此選擇混凝沉淀法處理的結果表明，采用凈水劑和助凝劑處理后水質達標、效果穩定。該技術已應用于處理規模為10×10⁴m³/d的水廠，運行狀況良好。
　　關鍵詞：微量放射性；混凝沉淀；礦區供水
　　中圖分類號：TU991.2
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)05-0072-02

1 　礦區水質

　　西北某礦區用水取自山區地表水自流匯集的水庫水，水質普查中發現水中放射性物質指標嚴重超標(見表1)，水放射性專項調查表明，該水中的放射性核素主要來自地下巖層中放射性礦點，放射性物質隨泉水、溪流匯集于水庫水之中，點多面廣，因此無法從源頭解決放射性超標問題，只能在水廠集中處理。

表1 礦區用水水質 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[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，其特點是放射性水平低、水量大、出水水質要求高^[2]，國內外對其研究極少。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，且無工程實例。
　　陽離子交換法的處理效果與水的pH值關系密切，在中性條件下很難達到滿意的結果^[4]；陰離子交換樹脂雖然可使鈾的去除率達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，無論經濟上 還是技術上都不可取，故傳統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的γ能譜分析發現，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行試驗，結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70%～90%，效果穩定良好、泥水易于分離。
3.1 正交試驗
　　 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，結合混凝沉淀的實際，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)作為控制試驗的4個因素。試驗中始終保持自然pH值、凈水劑濃度為5%、助凝劑濃度為0.2%、試驗用水量為2.5L進行正交試驗。
　　試驗結果表明，各因素的主次關系依次為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
　　 凈水劑2#、5#、7#用量對鈾、釷去除效果的影響試驗結果見表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。試驗結果還表明，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的混合基團，從而使鈾、釷穩定地分布于水中而難以去除。
　　可見在一個較寬的范圍內，用凈水劑2#、5#、7#去除水中微量鈾、釷效果顯著，根據當地供應條件選擇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 　生產試驗

　　根據小試確定的方案進行了平水期和枯水期生產試驗，總處理水量為1800m3，流量為12m3/h，連續運行144h，5#和7#凈水劑投量為70～90g/m³、助凝劑投量為1.5～2.0g/m³，運行效果穩定，水質達標(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 生產試驗部分水質指標 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 6.5～8.5 ＜3 ＜450 ＜1.0 ＜0.3 　 　 ＜0.1

　　據試驗結果設計了一套10×10⁴m³/d規模的能適應低溫、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，供水指標達到生活飲用水衛生標準的要求，經核算增加水處理成本0.24元/m³。

5 結語

　　采用混凝沉淀法處理水中微量放射性物質有效可行、經濟合理、工藝重復性好，解決了礦區供水放射性超標的問題。

參考文獻：

　　[1]GB 5749—85，生活飲用水衛生標準[S].
　　[2]王新杰.環境保護與綜合治理[M].北京：科學技術文獻出版社，1987.
　　[3]克拉克JW.給水與污染控制[M].王業俊譯.北京：中國建筑出版社，1979.
　　[4]勞勒DF.現代水處理技術[M].李一虎譯.北京：環境科學出版社，1989.
　　[5]肖羽堂.強壓微污原水凈化效果的生產性應用研究[J].環境科學，1998，19(3)：28-30.
　　[6]肖錦.微污染原水強壓混凝凈化研究[J].給水排水，1999，25(12)：14-17.

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　　收稿日期：2001-09-27