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近年来,水源突发污染事故由于其社会影响大、经济损失大,受到了最广泛的关注,而且据统计,水源突发污染事件仍然在逐年攀升。传统的给水处理工艺针对常规水质设计,难于处理可能突发的受污染水源水,使产出水可能超标。因此,开展饮用水源突发污染的应急处理研究十分重要。
目前已研究的突发污染物包括了硝基苯、苯胺、除草剂、锰、镉、砷以及藻类等,所采取的应急处理方法包括了粉末活性炭吸附、氧化、沉淀和强化混凝,以及多个方法的联用。但是对于不同地区的水源,因其自然地理条件、周围厂矿企业类型不同,可能突发的污染物多种多样,而不同的污染物所采取的应急处理工艺也不能通用。因此,针对该地区可能突发的各类污染物开展应急去除技术的试验研究,不仅能作为技术储备,指导水厂最为快速的消除污染并保障供水的持续性和安全性,而且能为其他城市的供水企业开展水源污染事故处理提供借鉴,具有良好的社会和经济效益,是一项意义重大的工作。
本学位论文选取铅、汞和挥发酚作为目标突发污染物,以北江南海段水源水为本底,模拟铅、汞和挥发酚污染原水,采取强化混凝、活性炭吸附、臭氧预氧化和高锰酸钾预氧化强化常规处理的应急处理工艺,开展了相关应急处理小试和中试研究,主要完成了如下工作:
以铅为目标污染物,通过小试和为期1个月规模为4m3/h的中试试验考察了预加碱和强化混凝对模拟含铅原水中铅的应急处理效果,并对应急除铅工艺进行了优化。结果表明,采用石灰乳调pH值的除铅效率优于氢氧化钠和石灰水,最佳pH值为9~10。强化混凝能提高铅的去除效率,PAC最佳投加量为20mg/L,PAM的最佳投加量为0.4 mg/L,铅初始质量浓度在2mg/L以下时铅去除率都在97%以上。原水铅浓度超标168倍以下,采用预加碱强化混凝的应急处理工艺能使滤后水中铅稳定达标,沉淀出水中铅浓度低于0.03 mg/L。吨水处理费用仅为0.02383元。
以汞为目标污染物,通过小试和为期1个月规模为4m3/h的中试试验考察了混凝、预加石灰乳混凝以及硫化钠沉淀联合强化混凝对模拟含汞原水中汞的应急去除效果,并优化了硫化钠沉淀联合强化混凝法除汞。结果表明,常规混凝汞去除率为23.5%~31.8%。预加石灰乳混凝的汞去除率约32.8%~79.8%。硫化钠沉淀联合强化混凝的除汞效果最好,平均去除率高于90%。硫化钠的最佳投量比为1:2(Hg2+:Na2S·9H2O),在过量200%以下出水硫离子均不超标。PAC最佳投加量为20mg/L,PAM最佳投加量为0.1mg/L。用硫化钠沉淀联合强化混凝应急除汞,在汞超标100倍以下,过滤出水可达标,在汞超标60倍以下,沉淀出水可达标。吨水处理费用仅为0.02383元。以挥发酚为目标污染物,通过为期2个月规模为4m3/h的中试试验,考察了常规给水工艺(混凝、沉淀和过滤)对突发挥发酚污染原水的处理情况,重点考察了活性炭吸附、臭氧预氧化和高锰酸钾预氧化等3种应急工艺的除酚效能。结果表明,常规混凝沉淀对挥发酚的去除率低于10%,砂滤在12h内可起到拦截挥发酚的作用。活性炭吸附对挥发酚的去除率可达44%;在0.5mg/L的投量下高锰酸钾预氧化可达到50%的除酚效率;臭氧预氧化可使沉淀出水挥发酚达标(0.002mg/L)。