饮用水源取水口突发性污染吸附消减技术

摘要：近年来,突发性水质污染事故频发,给城市供水系统造成巨大威胁,更严重制约了生态环境的平衡。本研究以黄浦江水源地突发污染为背景,有性的实验室小试和现场中试相的方法,考察了粉末活性炭(PAC)吸附技术对苯酚、甲苯、镉、柴油及阿特拉津等污染物的应急处理效果。实验室小试考察了PAC炭种、PAC投加量、吸附时间及污染物初始浓度等因素对处理效果的影响。结果:竹质炭为最佳炭种,对污染物的处理效果优于木质炭、煤质炭和椰壳炭;不同的苯酚、柴油及阿特拉津突发污染,增大PAC的投加量可提高各浓度下污染物的去除率。低浓度的甲苯和镉突发污染,强化PAC投加量,可大幅提高对其的去除率,但当突发污染倍数较高时,去除率提高幅度较小。PAC对各污染物的去除主要在前10 min,60 min左右吸附均达到平衡,应急处理的时效性原则。准二级动力学模型拟合PAC对各污染物的吸附动力学,均呈现良好的线性性;Freundpch等温吸附模型可以很好的拟合PAC对各污染物的吸附规律,Langmuir等温模型可以较好的拟合PAC对苯酚、甲苯及镉的吸附规律。现场中试研究,确定不同浓度下各污染物的最佳PAC投加量及相应的消减效果:原水苯酚浓度为25μg/L时,投加10 mg/L PAC即可将出水苯酚浓度控制在Ⅲ类水质标准以下;当苯酚初始浓度为50μg/L时,投加35 mg/L PAC,可将苯酚消减至超标2倍左右;当原水中苯酚浓度为250μg/L和500μg/L时,即使投加最大限量的PAC(50 mg/L),苯酚的出水浓度仍超标15倍以上,需PAC吸附与KMnO4氧化组合工艺消减。调压池曝气装置可将超标5倍、10倍的甲苯几乎全部去除;而超标50倍和100倍的甲苯污染,曝气后,仅分别超标4.50倍和38倍。初始浓度为70 mg/L的甲苯污染,在最大投炭量50 mg/L下,调压池出均浓度超标约6.60倍。25μg/L的镉突发污染,投加40 mg/L PAC,出水浓度超标2倍左右;50μg/L、250μg/L和500μg/L的镉突发污染,投炭量为50 mg/L时,调压池出均浓度分别超标4倍、31倍和60倍。突发柴油污染时,在取水口布置围油栏、吸油棉可清除大浮油,超标5倍、10倍的柴油经隔油后,出水未检出柴油;而超标50倍、100倍的柴油污染,经隔油后,残余浓度仅为0.30 mg/L和0.60 mg/L,分别投加15 mg/L和30 mg/L PAC,调压池出均浓度仅超标1倍左右。初始浓度为10μg/L、20μg/L的阿特拉津污染,分别投加5 mg/L和20 mg/L PAC,即可使出水浓度达标;初始浓度为100μg/L和200μg/L的阿特拉津污染,投加PAC 50 mg/L,出水浓度分别超标7倍和14倍。PAC吸附与KMnO_4氧化联用的方式是应对高浓度苯酚、柴油突发污染的应急措施。结果:先吸附后氧化的联用方式对苯酚、柴油的去除效果优于单一PAC吸附方式。初始浓度为250μg/L和500μg/L的苯酚污染,于前池分别投加40 mg/L和50 mg/L PAC,同时在调压池投加2 mg/L KMnO_4,可使出水苯酚浓度分别消减至超标5倍及10倍左右。初始浓度为2.50 mg/L和5 mg/L柴油污染,经隔油后,于前池分别投加5 mg/L和10 mg/L PAC,调压池投加1 mg/L KMnO_4,出水柴油浓度可控制在超标3倍左右。关键词：饮用水源论文突发污染论文应急处理论文粉末活性炭论文吸附论文

摘要6-8

ABSTRACT8-14

第1章 绪论14-28

1.1 突发性水污染事故的特点14-15

1.2 突发性水质污染事故的分类15

1.3 水源地突发性水质污染的危害15-16

1.4 水源地常见突发污染物的危害16-19

1.4.1 苯酚的危害16-17

1.4.2 甲苯的危害17

1.4.3 重金属镉的危害17-18

1.4.4 柴油污染的危害18-19

1.4.5 阿特拉津的危害19

1.5 我国供水系统饮用水常规处理工艺概述19-21

1.5.1 饮用水常规处理工艺19-20

1.5.2 常规处理工艺的局限性20

1.5.3 常规处理工艺面对突发水质污染时存在的问题20-21

1.6 突发污染应急处理技术概述21-26

1.6.1 应急处理技术的分类21-22

1.6.2 典型污染物突发污染的应急技术综述22-25

1.6.3 粉末活性炭吸附应急处理工艺25-26

1.7 研究及内容26-28

1.7.1 研究26

1.7.2 研究内容26-28

第2章 实验及方法28-36

2.1 试验用水水质28

2.2 实验试剂及仪器28-29

2.2.1 实验试剂28-29

2.2.2 实验仪器29

2.3 污染物分析方法29-34

2.3.1 苯酚29-30

2.3.2 甲苯30-31

2.3.3 镉31-32

2.3.4 柴油32

2.3.5 阿特拉津32-34

2.4 实验方法34-35

2.4.1 污染物浓度的选择34

2.4.2 实验室小试方法34

2.4.3 现场中试方案34-35

2.5 平衡吸附量和吸附去除率的计算35-36

第3章 粉末活性炭吸附工艺应急处理突发污染的小试研究36-57

3.1 最佳PAC 炭种的选择36-37

3.2 PAC 投加量对处理效果的影响37-40

3.3 吸附时间对去除效果的影响40-42

3.4 污染物初始浓度对去除效果的影响42-43

3.5 吸附动力学43-46

3.6 吸附等温线的测定及等温吸附规律的数学模拟46-53

3.7 PAC 吸附-KMnO_4 氧化联用对苯酚突发污染的处理效果53-55

3.8 PAC 吸附-KMnO_4 氧化联用对柴油突发污染的处理效果55-56

3.9 小结56-57

第4章 粉末活性炭吸附工艺应急处理突发污染的中试研究57-74

4.1 PAC 吸附应急处理苯酚突发污染的中试研究57-61

4.1.1 PAC 投加量对苯酚去除效果的影响57-59

4.1.2 PAC 吸附- KMnO_4 氧化联用对苯酚的去除效果59-61

4.2 PAC 吸附应急处理甲苯突发污染的中试研究61-63

4.2.1 曝气对甲苯去除效果的影响61-62

4.2.2 PAC 投加量对甲苯去除效果的影响62-63

4.3 PAC 吸附应急处理镉突发污染的中试研究63-65

4.3.1 PAC 投加量对镉去除效果的影响63-65

4.4 PAC 吸附应急处理柴油突发污染的中试研究65-70

4.4.1 考察围油栏隔油效果65-67

4.4.2 PAC 投加量对柴油去除效果的影响67-68

4.4.3 PAC 吸附- KMnO_4 氧化联用对柴油的去除效果68-70

4.5 PAC 吸附应急处理阿特拉津突发污染的中试研究70-73

4.5.1 PAC 投加量对阿特拉津去除效果的影响70-73

4.6 小结73-74

第5章 与建议74-76

5.1 74-75

5.2 建议75-76