飲用水應(yīng)急處理技術(shù)研究

近年來，由于化學(xué)品和石油泄漏、工業(yè)事故排放等造成的突發(fā)性水污染事件的發(fā)生頻率不斷上升，成為威脅城市飲用水安全的主要來源。而我國的城市供水行業(yè)普遍不具備應(yīng)對突發(fā)性水污染的應(yīng)急處理能力、缺乏系統(tǒng)、全面應(yīng)對突發(fā)性水污染的應(yīng)急處理技術(shù)，供水行業(yè)迫切需要進行飲用水應(yīng)急處理技術(shù)的研究。本文選取粉末活性炭吸附、化學(xué)沉淀、化學(xué)還原和強化消毒四種應(yīng)急處理技術(shù)，采用先小試確定基本控制參數(shù)再中試動態(tài)模擬的方法，針對不同特性的污染物，選擇其中較為典型的若干種進行研究，并對操作參數(shù)進行了優(yōu)化。主要研究成果和結(jié)論如下。通過小試和中試對應(yīng)急處理技術(shù)的研究，建立了粉末活性炭對五種農(nóng)藥類有機物、一種芳香族化合物和兩種氯代烴類有機污染物的吸附動力學(xué)方程、吸附等溫線模型，并確定了粉末活性炭技術(shù)可應(yīng)對的更大污染物濃度；針對金屬類金屬污染物不同性質(zhì)，采用相應(yīng)的化學(xué)沉淀技術(shù)進行去除，確立了混凝劑種類和投加量、硫化鈉投加量、pH等操作參數(shù)；按還原劑與污染物反應(yīng)的化學(xué)計量比進行投加，研究了化學(xué)還原技術(shù)對三種氧化性污染物的去除效果，確定了較佳的化學(xué)計量比投加方案。強化消毒應(yīng)急處理研究表明：隨著pH值的上升，自由氯和一氯胺的滅活率減小，二氧化氯的滅活率則增大；溫度對一氯胺的影響較小，自由氯和二氧化氯的影響較顯著；將滅活速率常數(shù)表示為pH和溫度的函數(shù)，帶入Chick-Watson模型，擬合出含有pH和溫度兩參數(shù)的消毒劑滅活模型，增強了模型的通用性；加入有機物后，三種消毒劑的滅活效果下降；糞腸球菌的滅活率隨著顆粒粒徑的增大而降低，增加消毒劑投加量可減小顆粒對消毒效果的影響。用灰色關(guān)聯(lián)方法分析粉末活性炭吸附2,4-二氯苯氧基乙酸、化學(xué)沉淀法除鎘和氯滅活糞腸球菌過程中各因素的關(guān)聯(lián)性大小，得出關(guān)聯(lián)性大小的順序為：活性炭投加量>吸附時間>污染物濃度>CODMn；濾后pH>污染物原始濃度>混凝劑種類>混凝劑投加量；Ct值>消毒接觸時間>溫度>消毒劑濃度>pH。使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對各應(yīng)急處理工藝的處理效果進行了預(yù)測，結(jié)果顯示粉末活性炭工藝、化學(xué)沉淀工藝和消毒工藝的相關(guān)系數(shù)分別為0.976、0.996和0.943，均方標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.0100、0.0033和0.0050，證明該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對三種應(yīng)急處理工藝的去除效果有較好的預(yù)測能力。以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，采用遺傳算法對所建的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行尋優(yōu)。結(jié)果顯示，粉末活性炭投加量為67mg/L，吸附時間為45min時，即可將初始濃度為0.67mg/L的2,4-二氯苯氧基乙酸去除至0.027mg/L；投加4.3mg/L的三氯化鐵混凝劑，在反應(yīng)前投加NaOH調(diào)節(jié)pH，控制反應(yīng)后pH值為9.0，即可將初始濃度為0.9mg/L的鎳去除到0.018mg/L。對飲用水應(yīng)急處理技術(shù)進行集成，并將課題成果應(yīng)用到了天津市某水廠的示范工程中。