突发环境事件中水污染物应急去除技术分析

2024-06-11刘景丽

皮革制作与环保科技 2024年5期

刘景丽

（合肥循环经济示范园管理委员会，安徽合肥 230000）

引言

水是人类生活和工业生产的基本需求，保障水质安全对社会的正常运转至关重要。在水污染突发事件发生后，需要采用紧急手段对水体中的污染物进行迅速、高效地去除，包括物理、化学、生物等多种手段，旨在迅速稀释、吸附、分解或转化污染物，以恢复水体的水质，减轻对水生态的冲击，从而有助于保护地下水、河流、湖泊等水体资源。

1 突发环境事件的水污染物概述

1.1 突发环境事件的水污染物特征

突发环境事件引发的污染水体中存在大量污染物，影响着水源的正常功能。其中包括有机化合物（如石油、化工品）、重金属（如汞、铅、镉）、农药和化肥等，这些物质可能对水体造成毒性影响，并导致生态系统和生物多样性的破坏。突发环境污染事件还会产生微生物污染，比如细菌、病毒、寄生虫等微生物的存在，就会导致水源的细菌污染及疾病传播等问题，从而对人类健康构成威胁。由于水污染可能带来悬浮的颗粒物或底泥的扰动，导致水体浑浊、透明度下降，影响水中的光合作用和水下生态系统。水中营养物质过剩，如氮、磷等营养物质的过剩可能引发水体富营养化，导致藻类过度繁殖，形成赤潮等现象，从而破坏了水体生态平衡[1]。此外，突发环境事件也可能导致水体pH值和温度的剧烈变化，对水生态系统和水体中生物的生存条件造成影响。这些特征可能单独存在，也可能同时出现，所以了解这些特征将有助于人们科学地应对突发水污染事件，并选择合适的应急处置措施，尽快恢复水体的健康状态。

1.2 突发环境事件的水污染物去除方法

在突发环境事件中，清除水污染物的方法有多种多样，在去除污染物时，首先可以采用物理去除法，该方法是利用物理学原理，如过滤、沉淀、吸附等方法，将水中的污染物与水分离，其中过滤是通过介质隔离大颗粒物质；沉淀是使悬浮物或沉淀物自然沉降到水底；吸附则是利用材料对污染物进行吸附，从而净化水质。其次可以采用化学法去除污染物，包括氧化、还原、中和等方法，通过加入化学试剂改变水中污染物的化学性质或结构，使其沉淀或转化为易于去除的物质。还可以采用生物去除方法，该方法是利用生物学原理，如植物、微生物等对污染物进行降解、吸收或转化，生物吸附、生物降解等技术可以通过生物活性物质或微生物去除水中的有机污染物。此外，使用半透膜或特殊膜等材料对水污染物进行分离和过滤，也可以将污染物分离，从而实现微量物质的去除。最后，采用高级氧化技术，如臭氧氧化、紫外光催化氧化等，利用氧化剂对水中的有机物进行氧化降解，将其转化为无害或低毒的物质。这些去除方法通常需要根据水体污染的特性和程度，结合实际情况进行选择，以达到快速、高效、全面清除水中污染物的目的。

1.3 突发环境事件水污染物应急去除技术的作用

突发环境事件中的水污染物应急去除技术具有至关重要的作用，可以在短时间内应对环境危机，迅速清除水中的污染物，降低污染物扩散和进一步损害的可能性。应急去除也可以减少污染物对水生态系统的影响，从而有助于保护水生物多样性和生态平衡，减少生态系统的受损程度。此外，清除水污染物有助于保障人类饮用水的安全，减少因水污染而导致的健康问题和疾病传播的风险。及时有效地去除污染物还有助于降低水资源的受损程度，从而减少因水污染事件造成的经济损失。最后，对突发环境事件中水污染物进行应急去除，可以保证社会的稳定与安全，保障水资源能够得到高效利用，这也是维护社会秩序稳定的重要因素。总体而言，应急去除技术在水污染事件中扮演着防范和缓解水环境灾害的关键角色，对保护环境、生态和人类健康具有非常重要的意义[2]。

2 突发环境事件中水污染物应急去除技术的具体应用

2.1 化学沉淀法

2.1.1 碱沉淀法

碱沉淀法是一种常用的水污染物应急去除方法之一，其原理是利用碱性物质，通常是氢氧化钙（生石灰）或氢氧化钠等，与水中的酸性污染物发生反应，生成沉淀物，并将污染物沉降至水底或通过过滤等方式将其分离出来。在应用碱沉淀法去除水污染物时，首先应确定水体的初始pH值，然后加入碱性物质（如氢氧化钙、氢氧化钠等），使水体的pH值升高到适当的范围，促使水中的重金属离子发生沉淀反应而沉淀下来。在受污染水体中均匀地投加选定的碱性物质，投加后，碱性物质就会与水中的酸性污染物发生中和反应，并形成沉淀，具体的反应式为：

酸性污染物+碱性物质→沉淀物+水

为了确保碱性物质能够均匀地分布并充分与污染物发生反应，通常需要进行搅拌和混合，这有助于提高沉淀效率。由于pH值的升高，水中的金属离子与碱性物质就会发生化学反应，生成相对不溶于水的金属氢氧化物等沉淀物，这些沉淀物会沉降到水体底部或形成悬浮物，且生成的沉淀物会逐渐形成混凝土状沉淀层，因而可以通过过滤、沉淀池等方式将其分离出来，这一步骤是将沉淀物从水中有效去除的关键。处理后的水体需要进行监测，确保污染物浓度已经降至安全水平，并根据监测结果，进一步调整碱性物质的投加量，以达到最佳的去除效果。在对突发环境事件进行应急处理后，会出现残留物，那么就需要按照环境法规进行安全处置，以防止二次污染及其对环境产生的影响。碱沉淀法是一种相对简单且常见的水污染物应急去除方法，但需要根据具体的污染情况和水体特性确定投加量和处理方法，从而保证能够达到最优的去除效果，尽量减少水污染对环境造成的影响。

2.1.2 硫化物沉淀法

硫化物沉淀法特别适用于处理含有硫化物的水体，这种方法能够有效去除水中的硫化物，并将其转化成不溶于水的固体沉淀，从而清除水体中的污染物质。例如，在某化工厂发生事故后，大量含有硫化物的废水意外泄漏至附近的水域，导致水体污染。相关工作人员紧急调查水体污染状况，明确硫化物的的类型、浓度以及污染范围，有助于采取有效的去除措施[3]。根据最终的调查结果，确定使用硫化物沉淀剂，例如铁离子或铝离子，这些离子能够与水中的硫化物发生反应，生成不溶于水的硫化物沉淀。在对硫污染物进行处理时，需要投入一定浓度比例的硫化物沉淀剂，投加后，硫化物沉淀剂可与水中的硫化物发生沉淀反应，形成固体硫化物沉淀，具体反应式为：

水中硫化物+硫化物沉淀剂→固体硫化物沉淀+水

在进行硫化物沉淀应急处理的过程中，投入硫化物后，要进行搅拌和混合，以确保硫化物沉淀剂能够充分地与水中的硫化物发生反应，从而加快沉淀过程。生成的固体硫化物沉淀会逐渐沉积到水底，形成固体沉淀层，这时就可以通过过滤、沉淀池等方式将其分离出来，这一步骤是将硫化物从水中有效去除的关键。处理后水中还会含有残余的硫化物，可以通过氯等消毒剂进行处理，步骤如下：先把氯加入到硫化物中，氯和硫化物的质量比控制在4∶5，在这种状态下，两者可以发生化学反应，生成氯氧化硫化物，从而迅速氧化硫化物，降低硫化物的浓度。通过对硫化物进行应急处理，可以保证水污染现象得到控制，使水质得到提升。

2.2 围栏法

在发生突发水环境污染时，常会出现一般的有机污染，对于这类污染，就要采用围栏法进行应急处理。该方法主要是通过设置隔离带或围栏来防止污染物的进一步扩散。一般在油污染水域，使用油水围栏可以有效阻止油污扩散。围栏通常是由浮筒和吸油材料构成，浮筒保持围栏浮在水面，而吸油材料则吸附和收集漂浮的油污。此方法可以快速阻止油的扩散，从而实现油的回收。例如，当发生突发污染事件时，应急处理人员要迅速布设应急围栏，限制污染物的扩散，还要在水域表面搭建临时隔离设备或设置临时屏障，并使用吸油材料、油水分离设备等进行污染物的收集和处理，尽量使污染蔓延最小化。在污染物得到有效控制后，工作人员还要进行清理工作，清除围栏以及收集的污染物，并进行修复工作，以减少对生态系统的影响[4]。

2.3 混凝沉淀去除法

混凝沉淀去除技术能够有效地将水中微小的悬浮颗粒凝聚成较大的沉淀物，便于后续的分离和去除，从而迅速减少水体中悬浮颗粒的浓度。混凝沉淀技术的启动时间相对较短，可以在短时间内迅速投入使用，因而适应紧急处理的要求。在突发环境事件中，首先需要进行水体调查，主要是了解悬浮颗粒的种类和浓度；水体的化学性质，如pH值；水体的温度、流速等环境因素。然后根据水体调查数据，选择合适的混凝剂，通常为铝盐、铁盐等，并确定适当的混凝剂投加量。例如，对锑污染进行应急处理时，就要在低温、低浊度、锑污染物初始浓度为50 μg/L的条件下，投入含量为30 mg/L的聚合硫酸铁，实现混凝沉淀去除的效果，锑的去除率可达到96.7%。在水污染中，除了锑污染外，汞污染也是常见的污染类型，如果要对汞污染进行应急处理，就需要加入氧化铝进行混凝沉淀。例如，在汞污染中，汞浓度达到了0.1 mg/L时，需要投加70 mg/L的氧化铝，这时汞的去除率会达到23%～31%之间。在利用混凝沉淀法去除污染物时，要充分控制混凝反应的条件，包括混合时间、投加混凝剂的含量等，这有助于确保混凝剂充分与水中的悬浮颗粒反应，形成凝聚体。同时还要选择合适的沉淀分离方法，采用自然沉淀、过滤、沉淀池等方式，保证在不同的突发环境事件中，使混凝沉淀法更加高效，可以针对性地对水污染物进行应急处理。由于混凝沉淀技术是一种成熟且经过实践验证的水处理方法，其去除效果相对可靠，能够在短时间内改善水质。与一些高级水处理技术相比，混凝沉淀技术的成本相对较低，适合于在有限资源条件下进行应急处理。

2.4 吹脱及吸附去除技术

吹脱及吸附技术主要是通过气体吹脱和材料吸附的方式实现水污染物的去除。吹脱去除技术主要是利用气体流动的力学作用，通过气泡或气体喷射将水中的污染物带到水体表面，然后通过气体离开，带走悬浮在水表面的污染物。在对水污染物进行紧急处理时，要先选择适合的气体，常见的包括空气、氮气等，选择气体时需要考虑其对水体和环境的影响，以及污染物的特性。然后就是要配备吹脱设备，如气泡发生器或气体喷射装置，通过调整气体流速和喷射位置，实现对污染物的有效吹脱。另外还要控制吹脱时间，确保污染物能够充分地被带到水表面，并通过气体的离开实现有效地去除。同时也可以采用水力喷射空气旋流器进行吹脱处理，此设备是由主筒体、封头以及中心排气管组成，其中筒体和封头是被法兰所连接，把旋风分离器螺旋进封头中，实现喷孔，喷孔直径控制在2 mm，然后对受污染的水体进行吹脱，这样就能去除99%的氯苯污染物，进而实现对水污染物的应急处理[5]。

吸附去除技术是利用吸附剂吸附水中的污染物，使其附着在吸附剂表面，从而实现对污染物的去除。常用的吸附剂包括活性炭、氧化铝等材料，可以去除水污染物中的苯系物、酚类、农药等有机污染物。在具体应用中，工作人员要根据不同污染物的性质选择适合的吸附剂，活性炭适用于吸附大部分无机以及有机化学污染物，氧化铝则对重金属具有较好的吸附能力。将选定的吸附剂投加到受污染水体中，确保吸附剂能够充分地分散。然后就要控制好吸附时间，使污染物有足够的时间与吸附剂发生吸附反应，如利用无纺布、吸油毡等材料，对石油类的污染物进行吸附，可以在1分钟内达到理想的吸附效果，从而实现对污染物的去除。此外，也可以使用物理方法，如过滤或沉淀法，将含有吸附剂的沉淀物从水中分离出来，达到污染物去除的目的。

吹脱及吸附技术可以针对特定的污染物类型进行设计和优化，从而实现高效的去除效果。该技术更适用于处理不同类型的水污染物，包括有机物、重金属等。此技术操作相对简单，不需要复杂的设备和技术，便于在应急响应中迅速投入使用。相比一些化学处理方法，吹脱及吸附技术对水体的影响相对较小，减少了二次污染的可能性，因而适用于在临时或紧急设置中进行应急处理，对设备的要求也相对较低，因而使成本得到了有效地控制。