应对突发性水源污染的城市供水应急处理技术

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,应对突发性水源污染的城市供水应急处理技术,张晓健,清华大学环境科学与工程系,一、面对形势,近年来水源污染事故频发，影响城市供水安全。,原因：,环境形势严峻，水污染问题严重；,工业事故排放与运输事故泄漏频发；,城市供水行业缺少应对水源突发污染的能力。,由于难以根除污染风险，我国的城市供水行业在今后一段时间内都将面临水源遭受重大污染的风险。,城市供水行业,必须加强应急处理技术研究，强化应急处理系统建设,，以便应对随时可能出现的水源污染事故，确保城市供水安全。,研究概况,2006-2008年，建设部城建司和清华大学共同负责，组织全国多家城市供水企业，共同开展,城市供水系统应急技术和系统研究,研究课题。,研究内容：,1.建立城市供水应急处理,技术体系,。,2.针对饮用水水质,标准,所涉及的,全部污染物,，共,约150种,，,逐项确定,针对每种污染物的应急处理技术、基本参数和最大可以承受污染倍数。,3.进行应急处理设施建设的,规范化设计,。,目前，在“十一五”国家重大科技专项水体污染控制与治理 中设置了,自来水应急净化处理技术和工艺体系研究与示范,课题（编号2008ZX07420-005），正在深入开展研究。,应急处理技术,选择原则,处理效果显著；,能与现有水厂常规处理工艺相结合；,能够快速实施，易于操作；,费用成本适宜，技术经济合理。,城市供水应急处理技术体系,由六类应急处理技术组成：,应对可吸附有机污染物的,活性炭吸附,技术；,应对金属非金属污染物的,化学沉淀,技术；,应对还原性污染物的,化学氧化,技术；,应对微生物污染的,强化消毒,技术；,应对挥发性污染物的,曝气吹脱,技术；,应对,高藻水源水,及其特征污染物（藻、藻毒素、嗅味）的,综合处理,技术。,采用粉末活性炭，在取水口或净水厂进口处投加（推荐在取水口投加），吸附去除大部分有机物。可有效去除,80多种,。,确定了可以采用活性炭吸附去除的有机物，相应的应急处理工艺参数，包括吸附时间与吸附容量、可承受最大污染倍数。,典型案例：,2005年11月松花江硝基苯水污染事件,三、研究成果,1.应对可吸附有机污染物的活性炭吸附技术,絮凝,沉淀池,取水口,粉末活性炭,混凝剂,砂滤池,清水池,氯,粉末活性炭吸附硝基苯的特性,吸附速度：可分为三个阶段,快速吸附：前30min，吸附速率快，吸附能力可以发挥约70,慢速吸附：至2h，吸附速率逐渐变慢，吸附能力达90以上。,基本平衡：2h以后，浓度变化不大，基本达到平衡。,快速吸附,慢速吸附,基本平衡,试验水样：哈尔滨原水,粉末炭投加量：5mg/L,吸附容量：受到水中其他污染物的竞争吸附 影响,吸附等温线符合弗兰德利希公式,水源水中有机物的竞争吸附作用会明显减少对特征污染物的吸附容量,去离子水与哈尔滨松花江原水（耗氧量,4.05.8mg/L）,的对比,不同硝基苯超标倍数下的粉末活性炭建议投加量表,部分芳香族有机物的吸附等温线,部分苯系物的吸附等温线,部分农药的吸附等温线,芳香族化合物吸附参数,基准投加量条件：水样污染物浓度为,标准限值的,5,倍,（超标,4,倍），处理后浓度低于标准限值的,50,。,最大应对超标倍数条件：按粉末炭,最大投加量,80mg/L,，在取水口投加，,出水达标,计。,应对金属非金属污染物的化学沉淀技术,通过化学沉淀去除金属、非金属污染物。,确定了针对主要金属非金属污染物的化学沉淀去除工艺，包括适宜pH值、混凝剂的种类和剂量。,可有效去除约30种。,典型案例：,2005年12月广东北江镉污染事件,2008年1月贵州都柳江砷污染事件,絮凝,沉淀池,取水口,碱,混凝剂,砂滤池,清水池,氯,酸,在线pH仪,在线pH仪,反应后,pH,5.81,6.83,7.44,8.49,9.59,10.6,初始镉浓度0.0,42mg/L,（原水不配浊度）,Cd（mg/L）,0.0409,0.0279,0.0213,0.0027,0.001,97.6,97.6,初始镉浓度0.0,32mg/L,（原水配浊度100NTU）,Cd（mg/L）,0.0356,0.0238,0.0145,0.0022,0.001,96.9,96.9,pH,值是化学沉淀法去除重金属离子的关键因素。调整水的,pH,为弱碱性后，去除率大大提高。,水中的镉离子在弱碱性条件下生成碳酸镉（重碳酸根有一部分转化为碳酸根）和氢氧化镉沉淀，再通过混凝沉淀去除。,不同pH条件下的混凝除镉效果,项目,水质标准(mg/L),试验浓度,沉淀形式,理论pH,铁盐混凝沉淀法,铝盐混凝沉淀法,pH,剂量(mg/L),以Fe计,pH,剂量(mg/L),以固体聚合铝计,镉,0.005,0.042,CdCO,3,、Cd(OH),2,pH9.0,8.5-9.0,5,8.5-9.0,20,汞,0.001,0.0052,HgO,pH9,9.5,5,不适用,镍,0.02,0.12,Ni(OH),2,、NiCO,3,pH9.8,9.5,5,不适用,铍,0.002,0.0106,Be(OH),2,pH6.4,8.0,5,7.0-9.5,10,铅,0.01,0.252,PbCO,3,、Pb(OH),2,pH10.2,7.5,10,9.0-9.5,20,铜,1.0,5.23,Cu(OH),2,、CuCO,3,pH6.6,7.5,5,8.0-9.5,10,锌,1.0,5.0,Zn(OH),2,、ZnCO,3,pH7.9,8.5,5,8.0-9.5,5,银,0.05,0.26,AgOH、Ag,2,CO,3,7.0,10,7.0,10,重金属污染物的化学沉淀工艺参数,3.应对还原性污染物的化学氧化技术,对于,硫化物、氰化物等还原性污染物,，在取水口或净水厂进水处投加氧化剂，如高锰酸钾、氯等，具有很好的去除效果。,控制要点：氧化剂的种类根据污染物确定，投加剂量要根据水源水质变化动态调控。加量过多时，氧化剂过量；加量不足时，反应不完全。并应注意氧化带来的次生污染问题。,典型案例：,2007年5月无锡水危机事件,絮凝,沉淀池,取水口,氧化剂,混凝剂,砂滤池,清水池,氯,4.应对微生物污染的强化消毒技术,受医疗污水、生活污水污染的水源水，严重有机污染也可导致水源水中生物过量繁殖。,强化消毒，增加消毒剂投加剂量和保持较长的消毒接触时间，确保供水水质的微生物学安全。,消毒剂首选药剂为氯，稳定型二氧化氯也可以考虑。臭氧、紫外消毒需现场安装设备，应急事件中不便采用。,典型案例：,2006年2月海浪河水栉霉过量生长影响牡丹江市供水事件,絮凝,沉淀池,取水口,消毒剂,混凝剂,砂滤池,清水池,氯,取水口格栅堵塞物,水栉霉,2月19日16时起牡丹江市自来水厂取水口被水生生物堵塞，其原因是上游海林县雪原公司超标排放酿造废水造成海浪河中水栉霉大量生长。,水栉霉,水中的絮体,案例：牡丹江水栉霉爆发影响供水事件,采取措施：,停止污水排放，,上游打捞河水中的水栉霉，,水厂增加筛网、加大混凝剂和消毒剂投量。,5.应对挥发性污染物的曝气吹脱技术,对于,难于吸附和氧化的挥发性污染物,，如,卤代烃类,等，在取水口外水源地设置,应急曝气设备,，吹脱去除。约10种。,曝气吹脱的主要缺点是需要设置曝气设备，应用受到现场条件限制。,絮凝,沉淀池,取水口,砂滤池,清水池,氯,空气,混凝剂,根据去除特性曲线，获得了相应污染物的曝气吹脱特性。,通过试验获得的实验室结果和现场应用情况的放大系数，可以指导实际应急处理。,三氯甲烷的曝气吹脱特性,6.应对高藻水及其特征污染物的综合处理技术,高藻水的主要问题,：,藻,代谢毒性物质（藻毒素等）,代谢致臭物质（2-甲基异莰醇、土臭素等）,腐败恶臭物质（硫醇、硫醚类等）,必须确定主要污染物种类，再根据其去除特性，,综合,采用多种处理技术，形成应急处理工艺。,典型案例：,2007年5月无锡水危机事件,2007年6月秦皇岛自来水嗅味事件,总结,要从事故发生后的临时被动应对，转变为提前系统研究，提高应对能力。,认真总结，从特定污染事件中对某种污染物的应急处理，发展为针对某类污染物的专项技术。,开展系统研究，形成应对各种污染物的应急处理技术体系。,全面开展应急能力建设。,把污染事件的负面影响降低到最低程度。,参考书：,城市供水系统应急净水技术指导手册,作者：张悦、张晓健等,建工出版社，2009年12月出版，定价69元,书号：ISBN 978-7-112-11554-9,网络销售：http:/,主要内容（约,400页）：,应急供水技术（吸附、化沉、氧化、消毒、藻类污染综合处理技术）,应急处理案例（松花江硝基苯污染事件、广东北江镉污染事件、无锡水危机事件、秦皇岛自来水嗅味事件、贵州都柳江砷污染事件、汶川地震供水水质安全保障）,饮用水标准涉及污染物的推荐应急处理技术及其参数（约150种）,应急处理试验方案（活性炭吸附、化沉、组合沉淀、氧化）,应急药剂与设备的生产厂家名录（活性炭、粉末活性炭投加设备、高锰酸钾、混凝剂）,污染物应急处理测试数据表（约100种）,请提出宝贵意见,