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浅谈饮用水源突发性污染应急处理技术的应用
编辑: admin   来源:   浏览:279   时间:2009-9-28 17:09:57
       饮用水水质直接关系到人的生命与健康,是城镇公共安全体系中最重要的核心安全问题。发生突发性水源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。目前现有水厂的常规处理工艺无法应对水源突发性污染造成的超标污染物,深度处理工艺也仅能应对部分超标有机污染物。
       水源突发性污染应急处理技术应满足(1)处理效果显著,出水水质满足饮用水水质标准;(2)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;(3)费用成本适宜,技术经济合理等要求。根据污染物特性、应急处理技术要求和应对突发性水源污染事故城市供水的经验,可以确定以下四类应急处理技术:
     (1) 应对可吸附有机污染物的活性炭吸附技术 活性炭是水处理中的常用吸附剂,表1给出了常见有机污染物被活性炭吸附难易程度的一般特性。根据活性炭的形态和使用方法,可分为粉末活性炭和颗粒活性炭,在应急处理中可采用粉末炭投加法和炭砂滤池改造法两种技术,前者实施方便,对正常生产基本没有影响,而后者工作量大、时间长且需停水改造,因此在应急实施中通常采用粉末活性炭吸附技术。
表1 不同种类有机物在活性炭上的吸附特性容易吸附的有机物
难以吸附的有机物 1. 芳香溶剂类 苯、甲苯、硝基苯等 1. 醇类 2. 氯化芳香烃 多氯联苯、氯苯、氯萘等 2. 低分子酮、酸、醛 3. 酚和氯酚类 3. 糖类(含淀粉) 4. 多环芳烃类 二氢苊、苯并芘 4. 高分子有机物或胶体有机物 5. 农药及除草剂类 DDT、艾氏剂、氯丹、六六六、七氯等 5. 低分子脂肪类 6. 氯化烃 四氯化碳、氯烷基醚、六氯丁二烯等 7. 高分子烃类 染料、石油类、胺类、腐殖质
        粉末炭吸附需要一定的吸附时间,吸附过程可分为:快速吸附、基本饱和、吸附平衡三个阶段。因此,较好的粉末炭投加方案是在取水口处投加,利用从取水口到净水厂的管道输送时间,完成吸附过程。对于取水口距净水厂距离很近,只能在水厂投加的情况,也可以在净水厂内与混凝剂共同投加。在与混凝剂共同投加的情况下,由于吸附时间短、与混凝剂形成矾花絮体后影响了粉末炭与水中污染物的接触,粉末炭的吸附能力发挥不足。解决的办法是适当加大粉末炭的投加量。
      2005年11月,中石油吉林石化公司双苯厂发生爆炸事故,苯类污染物(主要是硝基苯)大量泄漏,造成了松花江流域重大水污染事件,给流域沿岸的居民生活、工业和农业生产带来了严重的影响,引起了社会极大关注。哈尔滨市供排水集团的各水厂以松花江水为水源,全市市政供水被迫停水四天。在本次应对松花江污染事件紧急恢复城市供水中,采用了在取水口处投加粉状活性炭的方法,在源水从取水口流到水厂的输水管道中,用粉末活性炭去除绝大部分硝基苯,再结合水厂内的炭砂滤池改造,形成多重屏障,确保供水安全的方案。
     (2)应对金属和非金属离子污染物的化学沉淀技术 化学沉淀法是通过投加化学试剂,使污染物形成难溶解的物质从水中分离的方法。化学沉淀法可以去除大部分金属和非金属离子污染物。但是在当前水处理技术可行的条件下,仍存在一些物质难以去除,包括钼、锑、铊、硼,因此对于含这些污染物的污染源要特别加强监控,防止污染水源。
      饮用水的应急处理的化学沉淀法需要与混凝沉淀过滤工艺结合运行,最常采用的方法是通过预先调整pH值,降低所要去除污染物的溶解性,形成沉淀析出物,再投加铁盐或铝盐混凝剂,形成矾花进行共沉淀,以使化学沉淀法产生的沉淀物有效沉淀分离,在去除水中胶体颗粒、悬浮颗粒的同时,去除这些金属和非金属离子污染物。 化学沉淀法应急处理技术的主要技术要点是调节适宜的pH、选择合适的混凝剂。由于调节pH的做法在我国的水厂中并不常用,水厂也缺少相关设备和操作经验,因此需要特别引起重视。
       2005年12月,韶关冶炼厂设备检修期间超标排放含镉废水,造成广东北江韶关段出现了重金属镉超标。北江中游的韶关、英德等城市的饮用水水源受到威胁,英德市南华水厂自12月17日已经停止自来水供应。如果污水团顺江下泻,下游广州、佛山等大城市的供水也可能受到威胁。根据碱性条件下镉离子溶解性大幅降低的特性,采用加碱调成源水呈弱碱性,絮凝反应的pH值严格控制在9.0左右,在弱碱性条件下进行混凝、沉淀、过滤的净水处理工艺,以矾花絮体吸附去除水中的镉,再在滤池出水处加酸,把pH值调回到7.5-7.8,使出厂水满足了生活饮用水的水质要求。
      (3)应对还原性污染物的化学氧化技术 当水体受到还原性物质污染时,如氰化物、硫化物、硫醇硫醚类有机物等,可以通过向水体中投加氧化剂的方法加以氧化分解。 限于水厂现有条件,用于饮用水应急处理的氧化剂主要为氯(液氯或次氯酸钠)、高锰酸钾、过氧化氢等。设有臭氧设备的水厂还可以考虑采用臭氧氧化法。 使用氧化剂进行饮用水应急处理时,除了考虑对污染物的去除效果,还需考虑到氧化剂的残留毒性、氧化产物和副产物的毒性、药剂的储存与投加设备等问题。
       氧化技术的优点是采用药剂处理,投加位置和剂量相对灵活。其主要缺点是通常采用的氧化剂的种类和剂量可能不足以将污染物彻底氧化分解,特别是处理有机物时可能会生成次生污染物,带来二次污染。因此,在饮用水应急处理中,化学氧化法主要用于无机污染物。对于有机污染物,建议首选应急处理方法应采用吸附法。
     (4)高藻污染水源水的应急处理技术 由于市政污水和工业废水处理不力,大量的氮磷等营养物质和有机污染物排入河流、湖泊或水库等饮用水源,导致水体富营养化。在富营养化水源水中,浮游植物群落在适宜的温度条件下形成爆发性繁殖,发生“水华”。 地表水源水中藻污染的周期性爆发对水厂安全稳定运行已经造成严重影响,有毒蓝藻及藻毒素的存在降低了饮用水质,威胁着城镇居民身体健康。
      高效安全的藻和藻毒素控制净化技术应该包括如下几个方面: 1)保护饮用水源,防止水体富营养化;2)氧化剂的投加量要慎重选择。要防止藻细胞的破裂和消毒副产物的形成;3)粒状活性炭吸附可高效去除藻毒素,较长的空床接触时间或臭氧-活性炭联用时藻毒素的去除效果更为显著,生物活性炭和粉末活性炭也有很好的藻毒素去除能力;4)预氧化处理可以强化常规工艺。优先推荐臭氧和二氧化氯,液氯预氧化要慎重采用;5)推荐使用土地处理(地渗)、慢砂过滤、活性滤池、微滤、气浮等物理除藻办法。    
       2007年5月底,无锡市取自太湖的南泉水源地水质突然恶化,水体发灰、恶臭,溶解氧浓度几乎为零,藻浓度为5000万-8000万个/L,水厂出厂水带有严重臭味,自来水已经失去了除消防和冲厕以外的全部功能,社会生活和经济生产受到极大影响。经检测分析确定,引发此次水危机的致嗅物质主要是藻体细胞死亡后在厌氧条件下产生的硫醇硫醚类物质,该类致嗅物基本上不被活性炭吸附,但能够被氧化分解,因此确定的除臭应急处理工艺是:在取水口处投加高锰酸钾,利用输水过程中的氧化反应分解硫醇硫醚类嗅味物质,再在净水厂反应池前投加粉末活性炭,吸附水中可被吸附的其它致嗅物质和污染物,并分解可能残余的高锰酸钾。采用该应急除臭处理技术后,水厂出厂水已基本无臭味。
     (5)应对微生物污染的强化消毒技术 传染病暴发期内水源水中含有较多致病微生物,水源水体收到有机污染时也可能产生生物过量繁殖问题。应对此类微生物污染问题主要依靠强化消毒技术,即通过增加前置预消毒和加强水厂的主消毒处理,通过增加消毒剂的投加剂量和保持较长的消毒接触时间,确保城市供水的水质安全。
        应急强化消毒所用消毒剂的首选药剂为氯。为增加消毒接触时间,建议增大预氯化或前加氯的加氯量。氯胺消毒的消毒效果较差,应急处理中不建议采用。二氧化氯、臭氧、紫外消毒需现场安装设备,应急事件中时间紧迫,不便采用。
    近几年来,全国多个城市发生供水水源突发污染事故,对城市供水安全造成威胁,社会影响极为严重。为提高城市供水系统应对水源突发污染事故的能力,住房与城乡建设部联合清华大学和全国10家大型供水企业的水质监测站,针对各水质指标涉及的有毒有害污染物建立分析检测方法并提供突发污染事故的应急处理技术和基本参数,该研究内容做为国家“十一五水专项”中的一个课题-“自来水厂应急净化处理技术和工艺体系研究与示范”,已于2009年3月正式启动实施,东江水务有限公司水质监测站站承担了其中21项污染物的分析检测与应急处理的研究工作。
 
                                                                                             监测站:巢猛 

 

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