化学工程学-水：南海饮用水源突发性污染应急处理系统的研究开发和建立

1、南海饮用水源突发性污染应急处理系统的研究开发和建立目 录前言1小试实验2中试结果与讨论4总结5中试准备和调试3Company Logo无锡蓝藻爆发事件Company Logo巢湖北岸的烟墩至义城沿岸，湖面上聚积了大量蓝藻Company Logo昆明滇池污染严重暴发蓝藻 Company Logo昆明滇池污染严重暴发蓝藻Company Logo2007年7月，江苏省沭阳县地面水厂取水口遭受新沂河上游不明污染源污染，城区供水系统被迫关闭，城区20万人断水。截至3日22时，沭阳县地面水厂取水口的水质仍远远达不到取水标准，城区无法正常供水。20亿只田鼠“大闹”洞庭湖每年1000起水污染事件 每天2-3起

2、 Company Logo从2001年至2004年，中国共发生水污染事故3988起，平均每年近1000起，每天2到3起。据国家环保总局统计，2006年水污染事故占全部环境污染事故总量的59%。中国有3.2亿农村人口饮水不安全，其中有5000多万人饮用水氟、砷含量超标。2006年，中国上报法定传染病发病人数460.9万，其中靠水传播疾病的发病人数127.8万，占27.7%。今年7月1日，中国新的生活饮用水卫生标准开始实施，水质指标增加到106项，而全国660多个设市城市的3000多家水厂中，能完全执行106项检测的，绝对不会超过10家。Company Logo1. 前 言饮用水质直接关系到人的生

3、命与健康,是城镇公共安全体系中最重要的核心安全问题。随着生活饮用水卫生标准 (GB5749-2006)的出台对水质要求大幅度提高,给供水企业带来了新的挑战。发生突发性水污染时如何保障城市饮用水水质安全,成为供水行业所面临的新课题。Company Logo1. 前 言开发和建立具有国内先进水平的应急强化水处理技术，以此作为技术储备以应对可能发生的水源水质突发性污染事故，不但能够切实保障人民群众饮用水安全，而且能为其他城市的供水企业开展水源污染事故处理、建立“城镇供水安全保障及应急体系”提供借鉴，具有良好的社会效益。Company Logo2. 中试准备和调试小试试验回顾中试调试中试工艺装置和流程

4、Company Logo小试试验回顾Company Logo中试工艺装置和流程Company Logo中试与水厂二期出水浊度和CODcr对比中试调试Company Logo3.中试结果与讨论CompanyOrganizationSolution MuR&D MUPlanning MUINFRA MU铬汞重金属铅镉CompanyOrganizationSolution MuR&D MUPlanning MUINFRA MU有机物挥发酚苯系物油LASCompany Logo突发铅污染应急处理工艺研究1. 实验方法2. 结果与讨论3. 小节Company Logo实验方法出水进水污染物配水池混合反应

5、池斜管沉淀池砂滤池氯碱PACPAM应急除铅中试流程：实验方案：原水铅浓度不变的情况下，综合比较各种处理方法对铅的应急处理效果，以验证小试结果。在优化应急处理工艺条件下，改变原水铅浓度，考察其应急处理能力。Company Logo结果与讨论加碱PAC(mg/L) PAM(mg/L) 铅浓度(mg/L) 滤前 滤后 1-20-0.02280.00432-50-0.00790.00043氢氧化钠调pH9 200.40.00160.00024石灰水调pH9 200.40.00300.00035石灰乳调pH920-0.00220.00046石灰乳调pH9200.40.00110.00027石灰乳调pH1

6、0200.40.00090.0002各处理工艺中试运行结果注：原水铅浓度为0.9872-1.1023mg/L Company Logo结果与讨论预加碱强化混凝的应急除铅处理能力 石灰乳调pH-9.0PAC-20mg/LPAM-0.4mg/L优化应急处理工艺Company Logo结果与讨论应急除铅成本分析项目单价吨水用量吨水费用备注元/吨公斤元石灰400 0.00720.00288PAC5250.020.0105液体商品PAM250000.00040.01阴离子浓硫酸6500.00460.00299总计0.02637Company Logo小节pH值是影响水中铅的形态的重要因素，烧杯实验除铅的

7、最佳pH值为10.0，中试试验pH值9和10除铅效果相当。权衡石灰投加量的增加、污泥量和除铅效果，实际生产中pH值以9.0较为适宜。预加碱后，混凝剂和助凝剂复配能够增强应急除铅的效果。最佳复配投药量为：PAC为20mg/L，PAM为0.4mg/L。中试试验除铅效果较烧杯实验结果好，石灰乳的预碱化除铅效果较氢氧化钠和石灰水好。在无加碱设施的情况下，PAC投加量增加至50mg/L能使铅在滤后达标，是临时应急的有效措施，但会造成滤池污染。原水铅浓度在超标168倍以下，采取预加碱强化混凝的方法可以使滤后水中铅稳定达标，滤前水中铅控制在0.03mg/L以下。Company Logo突发镉污染应急处理工艺

8、研究1. 实验方法2. 结果与讨论3. 小节Company Logo实验方法出水进水污染物配水池混合反应池斜管沉淀池砂滤池氯碱PACPAM应急除镉中试流程：实验方案：原水镉浓度不变的情况下，综合比较各种处理方法对镉的应急处理效果，以验证小试结果。在优化应急处理工艺条件下，改变原水镉浓度，考察其应急处理能力。Company Logo结果与讨论加碱PAC(mg/L) PAM(mg/L) 镉浓度(mg/L) 滤前 滤后 1-20-0.01110.00632-50-0.00660.00223氢氧化钠调pH9 20-0.00350.00084氢氧化钠调pH10 20-0.00300.00075氢氧化钠调

9、pH10200.10.00320.00046石灰乳调pH920-0.00370.00047石灰乳调pH1020-0.00400.00058石灰乳调pH10200.10.00410.0011各处理工艺中试运行结果注：原水镉浓度为0.1723-0.2112mg/LCompany Logo结果与讨论预加碱混凝的应急除镉处理能力 石灰乳调pH-9.0PAC-20mg/L优化应急处理工艺Company Logo结果与讨论应急除镉成本分析项目单价吨水用量吨水费用备注元/吨公斤元石灰400 0.00750.003PAC5250.020.0105液体商品浓硫酸6500.00520.00338总计0.01688

10、Company Logo小节没有应急加碱设施的情况下，可以增加混凝剂的投加量并配合高频度的反冲洗来应急处理，使出水镉达标，但是此方法滤前水不稳定，容易污染滤池，且有出水铝超标的风险。 预投加氢氧化钠和石灰乳的除镉效果相当。 烧杯实验的最佳pH值为10，中试pH值9和10对镉的去除率相差不到0.2%。 投加助凝剂对镉的去除没有得到增强。 原水镉浓度在超标100倍以下，采取预加碱应急除镉可以使滤前水和滤后水中镉稳定达标。 Company Logo突发铬（六价）污染应急处理工艺研究1. 实验方法2. 结果与讨论3. 小节Company Logo实验方法应急除铬中试流程：实验方案：原水铬浓度不变的情况

11、下，综合比较各种处理方法对铬的应急处理效果，以验证小试结果。在优化应急处理工艺条件下，改变原水铬浓度，考察其应急处理能力。出水进水污染物配水池混合反应池斜管沉淀池砂滤池硫酸亚铁碱PACPAMCompany Logo结果与讨论硫酸亚铁(mg/L)加碱PAC(mg/L) PAM(mg/L) 六价铬浓度(mg/L)总铬浓度(mg/L) 滤前 滤后 滤前 滤后 1-20-0.664 0.6030.7440.7392-50-0.658 0.585 0.7030.698316.5-20-0.012 0.005 0.0850.017416.5氢氧化钠pH920-0.004 0.004 0.0250.0045

12、16.5石灰乳pH920-0.004 0.004 0.0180.008616.5石灰乳pH9200.10.004 0.004 0.0150.004各处理工艺中试运行结果注：原水铬（VI）浓度为0.694-0.770mg/L Company Logo结果与讨论预加碱强化混凝的应急除铬处理能力 硫酸亚铁投量1：22（Cr6+:FeSO47H20） 石灰乳调pH9.0PAC-20mg/L优化应急处理工艺Company Logo结果与讨论应急除铬成本分析项目单价吨水用量吨水费用备注元/吨公斤元硫酸亚铁3000.0880.0264以80倍污染计石灰400 0.00750.003PAC5250.020.0

13、105液体商品浓硫酸6500.00520.00325总计0.04315Company Logo小节常规处理以及强化常规处理对铬的去除率都低于20%，处理效果不好。投加适量的硫酸亚铁后，铬的去除率可达89%以上。投加硫酸亚铁后，再加入碱至pH9，可提高总Cr的去除率，并且提高出水的稳定性。加入的碱氢氧化钠和石灰乳对铬的去除效果差别不大。投加助凝剂对铬的去除效果改善不明显。硫酸亚铁投量少于最佳投量比时，出水铬有超标的风险，而按投量比投加过量20%的硫酸亚铁，出水铬可达标，且出水不会残留过量的铁离子。原水铬浓度在超标80倍以下，采取硫酸亚铁应急除铬可以使滤前水和滤后水中铬稳定达标。Company L

14、ogo突发汞污染应急处理工艺研究1. 实验方法2. 结果与讨论3. 小节Company Logo实验方法出水进水污染物配水池混合反应池斜管沉淀池砂滤池碱硫化钠PACPAM应急除汞中试流程：实验方案：原水汞浓度不变的情况下，综合比较各种处理方法对汞的应急处理效果，以验证小试结果。在优化应急处理工艺条件下，改变原水汞浓度，考察其应急处理能力。Company Logo结果与讨论处理方法结果pHNa2S(mg/L)FeSO4(mg/L)PAC(mg/L) PAM(mg/L) 汞浓度(mg/L) 滤前 滤后 1-20-0.038990.0059929-20-0.038420.009773-0.12-20

15、-0.0022030.00143490.12-20-0.005860.00203590.122020-0.004230.00188690.12-400.10.001070.000319各处理工艺中试运行结果注：原水汞浓度为0.05914-0.06375mg/LCompany Logo结果与讨论预加碱强化混凝的应急除铅处理能力 石灰乳调pH-9.0硫化钠投加量1：2（Hg2+:Na2S9H2O） PAC-40mg/LPAM-0.1mg/L优化应急处理工艺Company Logo结果与讨论应急除汞成本分析项目单价吨水用量吨水费用备注元/吨公斤元硫化钠248000.00020.00496以100倍污

16、染计石灰400 0.00720.00288PAC5250.040.021液体商品PAM250000.00010.0025浓硫酸6500.00520.00325总计0.03459Company Logo小节常规混凝处理滤前水汞（超标约60倍）的去除率不到30%，远远超出标准值，滤后水去除率约为90%，但仍未达标。预加碱调pH至9后，汞的去除效果较常规混凝处理没有得到加强。硫化钠单独使用对滤前水汞的去除率为63.9%，配合预加碱至pH9后，滤前汞的去除率为90.4%，去除率提高了26.5%。强化混凝能提高硫化钠对汞的去除率约7.8%。实验确定的最佳药剂方案为PAC20mg/L，PAM0.1mg/L

17、。中试运行基本和小试结果一致。采用硫化钠沉淀联合强化混凝应急除汞，在汞超标100倍以下，滤后水可达标，在汞超标60倍以下，沉后水可达标。Company Logo突发挥发酚污染应急处理工艺研究1. 实验方法2. 结果与讨论3. 小节Company Logo实验方法应急除挥发酚中试流程：实验方案：原水挥发酚浓度不变的情况下，综合比较各种处理方法对挥发酚的应急处理效果，以验证小试结果。在优化应急处理工艺条件下，改变原水挥发酚浓度，考察其应急处理能力。出水进水污染物配水池混合反应池斜管沉淀池砂滤池活性炭PAC活性炭吸附池Company Logo结果与讨论挥发酚突发污染特征分析污染倍数浊度CODcr色度

18、嗅味感官质量020.85.125无一般5020.86.125无一般10020.73.225无一般20020.85.725无一般40020.65.525轻微一般Company Logo结果与讨论各处理工艺中试运行结果注：原水挥发酚浓度为0.168-0.173mg/LCompany Logo结果与讨论预加碱强化混凝的应急除铅处理能力 活性炭-30mg/L吸附时间-45minPAC-20mg/L优化应急处理工艺Company Logo结果与讨论应急除挥发酚成本分析项目单价吨水用量吨水费用备注元/吨公斤元活性炭40000.030.12市价PAC5250.020.0105液体商品总计0.1305Comp

19、any Logo小节挥发酚突发污染具有以下特征：轻微嗅味，色度、浊度、CODcr均无明显变化，感官上无明显特征，且在水中残留时间长。 约100倍挥发酚污染，常规混凝处理滤前挥发酚去除率平均为19.4%，去除率较低，滤后挥发酚可达标。 约100倍挥发酚污染，活性炭吸附可使滤前挥发酚去除率提高到64.6%，滤后挥发酚达标。投加活性炭30mg/L，保证吸附时间45min，可使200倍以下滤后水稳定达标，15倍以下滤前水达标。 Company Logo突发LAS污染应急处理工艺研究1. 实验方法2. 结果与讨论3. 小节Company Logo实验方法应急除LAS中试流程：实验方案：原水LAS浓度不变

20、的情况下，综合比较各种处理方法对LAS的应急处理效果，以验证小试结果。在优化应急处理工艺条件下，改变原水LAS浓度，考察其应急处理能力。出水进水污染物配水池混合反应池斜管沉淀池砂滤池活性炭PAC活性炭吸附池预氧化池氧化剂Company Logo结果与讨论LAS突发污染特征分析污染倍数浊度CODcr色度嗅味感官质量0（原水）18.25.125无一般520.523.630无少量泡沫1022.337.130无少量泡沫2022.742.545无较滑，少量泡沫5023.466.340无较滑，少量泡沫Company Logo结果与讨论各处理工艺中试运行结果LAS滤前去除效果LAS滤后去除效果Company

21、 Logo结果与讨论预加碱强化混凝的应急除铅处理能力 活性炭-30mg/L吸附时间-45minPAC-20mg/L优化应急处理工艺Company Logo结果与讨论应急除LAS成本分析项目单价吨水用量吨水费用备注元/吨公斤元活性炭40000.030.12市价PAC5250.020.0105液体商品总计0.1305Company Logo小节突发LAS污染原水，浊度、色度略有增加，CODcr增加趋势较明显，没有明显嗅味，5倍污染原水即有少量泡沫，20倍以上污染原水感官差。水中残留时间长。 常规混凝对LAS没有去除效果。 高锰酸钾预氧化，可使滤前LAS去除率为21.1%，滤后LAS去除率为26.0

22、%。投加30mg/L活性炭吸附处理，滤前LAS平均去除率为74.7%，滤后LAS平均去除率为85.0%，滤后超标约1.5倍，但是去除效果明显较前述处理方法好。 活性炭吸附应急处理，LAS污染在8倍以下，滤后水LAS浓度均低于0.25mg/L，滤前水LAS浓度低于0.3mg/L,均可达标。Company Logo突发油类污染应急处理工艺研究1. 实验方法2. 结果与讨论3. 小节Company Logo实验方法应急除油中试流程：实验方案：原水油浓度不变的情况下，综合比较各种处理方法对油的应急处理效果，以验证小试结果。在优化应急处理工艺条件下，改变原水油浓度，考察其应急处理能力。出水进水污染物配水

23、池混合反应池斜管沉淀池砂滤池活性炭PAC活性炭吸附池Company Logo结果与讨论油类突发污染特征分析污染倍数浊度CODcr色度嗅味感官质量0（原水）11.35.125无一般512.15.840轻少量浮油1013.26.730轻少量浮油5017.514.645中大量浮油10020.858.950重大量浮油Company Logo结果与讨论各处理工艺中试运行结果总油滤前去除效果总油滤前去除效果Company Logo结果与讨论预加碱强化混凝的应急除铅处理能力 活性炭-30mg/L吸附时间-45minPAC-20mg/L优化应急处理工艺Company Logo结果与讨论应急除油成本分析项目单价

24、吨水用量吨水费用备注元/吨公斤元活性炭40000.030.12市价PAC5250.020.0105液体商品总计0.1305Company Logo小节突发油类污染原水，浊度、色度略有增加，CODcr增加趋势较明显，10倍污染以下有轻微嗅味，并且水面漂浮少量浮油，50倍以上污染原水嗅味较重，且水面漂浮大量浮油，感官较差。常规混凝处理滤前总油的平均去除率为39%，去除率不高，滤后总油的平均去除率为83.5%，滤后水超标约1.6倍。PAC投加40mg/L强化常规混凝处理后，滤前总油的平均去除率为65.5%，滤后总油的平均去除率为89.5%，较未强化之前均有一定提高，虽然出水解决达标，但是嗅味明显。投

25、加活性炭30mg/L吸附，滤前和滤后水基本达标，且无嗅味。 原水在38倍污染以下，滤后水中总油均低于0.05mg/L，可达标。5倍污染原水应急处理后滤前滤后水中油均可达标。 Company Logo突发苯及苯系物污染应急处理工艺研究1. 实验方法2. 结果与讨论3. 小节Company Logo实验方法应急除苯及苯系物中试流程：出水进水污染物配水池混合反应池斜管沉淀池砂滤池活性炭PAC活性炭吸附池Company Logo结果与讨论苯及苯系物突发污染特征分析挥发性强嗅味重浓度高时，浓度随时间变化趋势明显少量浮于液面上Company Logo结果与讨论各处理工艺中试运行结果常规混凝（PAC20mg

26、/L）对苯及苯系物的去除效果 粉末活性炭（30mg/L）吸附对苯及苯系物的去除效果 Company Logo结果与讨论除苯及苯系物应急处理工艺 石灰乳调pH-9.0PAC-20mg/LPAM-0.4mg/L优化应急处理工艺Company Logo结果与讨论Company Logo结果与讨论Company Logo结果与讨论Company Logo小节突发苯及苯系物类污染原水，浓度随时间变化趋势明显，有较强的嗅味，对原水的色度改变不大。 投加粉末活性炭吸附，可增强对苯及苯系物污染原水的嗅味的去除效果。 投加活性炭30mg/L对苯、甲苯、二甲苯的处理能力约为5、2、2倍。Company LogoC

27、ompany Logo饮用水处理新技术光催化氧化技术生物活性碳技术超滤技术微滤膜技术反渗透技术钠滤技术Company Logo光催化氧化技术对饮用水中致癌物质特性的研究，结果发现这些致癌物质主要是由小相对分子质量的有机物造成的，一般处理技术对此去除率不高，近20年发展起来的光化学催化技术对相对分子质量小于120的有机物具有良好的去除能力。1972年，日本的Fujishima和Hoda发现受光照的TiO2半导体电极可以持续发生水的氧化还原反应；1983年，美国A.L.Pruden等人就一系列污染物的光催化作了连续报道，随后光催氧化技术的研究推广到金属离子，无机物和微生物的光降解。国内武汉大学、中国科学院感光所、中国科学院应用化学所及清华大学等对半导体光催化的水处理技术作了大量研究，结