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饮用水源有机毒物突发污染威胁供水安全,严重影响市场秩序和经济发展。研究针对有机毒物突发污染事故的科学有效的应急处理技术是有效保障城镇供水安全的必要和重要课题。
本文提出并研究针对挥发酚、氯苯、马拉硫磷、溴氰菊酯等有机毒物的应急技术:在混凝反应池中投加粉末活性炭(PAC)的PAC-强化混凝工艺和砂滤中投加颗粒活性炭(GAC)的GAC-强化过滤工艺,主要研究内容为:
基于活性炭对有机物的吸附等温线模型,在实验的基础上,拟合了活性炭对挥发酚、氯苯、马拉硫磷和溴氰菊酯的吸附等温线类型,得到了相应的吸附常数。实验结果表明:活性炭挥发酚的吸附满足Henry型曲线,对氯苯、马拉硫磷、溴氰菊酯的吸附满足Frendlich型曲线。
为了得到PAC-强化混凝工艺的最佳参数,研究了在混凝工艺的不同投炭点及投炭量下挥发酚、氯苯、马拉硫磷、溴氰菊酯等有机毒物的去除效果。实验结果表明,PAC投加点在反应池入口最佳。当饮用水源中氯苯、马拉硫磷、溴氰菊酯等有机毒物进水浓度分别在1.00、2.50、0.25mg/L时,投炭量40mg/L可保证出水达标。在挥发酚突发污染中,当进水浓度在0.010-0.050mg/L,去除率只与投炭量有关,当投炭量为30-40mg/L时,去除率为60-70%,不能保证出水达标,此时,应考虑改用或增加GAC-强化过滤工艺。
为了得到GAC-强化过滤工艺中合适的炭层厚度及滤速,研究了GAC对挥发酚的处理效果。实验结果表明,当挥发酚进水浓度0.050mg/L,炭层厚度20cm,滤速8m/h时能保证出水水质满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。当进水浓度或滤速增大,应考虑增加炭层厚度或增设PAC-强化混凝工艺。
根据吸附等温线的数学表达式关系,推导了符合Henry型吸附等温线的有机毒物的去除率公式,从理论上解释了挥发酚去除率只与投炭量有关的现象。根据活性炭穿透时间公式拟合了实验条件下的吸附带宽度,并结合实验结果分析了进水浓度、滤速等对吸附带宽度的影响。
研究表明,在水源受氯苯、马拉硫磷、溴氰菊酯有机毒物突发污染浓度超过《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)3-10倍时,采用PAC-强化混凝工艺可以有效吸附去除有毒污染物,控制水厂出水水质在国家标准范围内。受挥发酚污染超过《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类水限值时仅投加PAC不能达标,增设或改用GAC-强化过滤工艺可满足达标要求。