科技创新项目饮用水微污染控制集成技术及其应用申报书.doc

附件2项目编号：大学生科技创新项目申 报 书 创新项目名称： 饮用水微污染控制集成技术及其应用 创新项目负责人： 施琦 学校名称： 浙江水利水电学院 申报日期： 2015年1月5日 项目类别：个人项目 团队项目浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划实施办公室 制填写说明一、申报书要按照要求，逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。二、格式要求：申报书中各项内容以Word文档格式填写，表格中的字体为小四号仿宋体，1.5倍行距；表格空间不足的，可以扩展或另附纸张；均用A4纸双面打印，于左侧装订成册。三、申报书由所在学校领导审查、签署意见并加盖公章后，一式1份（原件），报送浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划实施办公室。一、项目简介项目概况项目名称 饮用水微污染控制集成技术及其应用 项目性质（）基础研究 （）应用基础研究项目来源（）自主立题 （）教师指导选题起止时间自 年 月 至 年 月项目状况1、研发阶段 2、中试阶段 3、批量（规模）生产（选项打）申请人姓名施琦性 别女出生年月1994.06入学年月2013.09所在院系测绘与市政工程学院联系电子信箱846879289项 目 组主要成员姓名年龄性 别专业具体分工张盛镕19 男给排水工程技术项目指导教师姓名朱丽芳性 别女 出生年月1975.11主要研究方向 水污染控制与技术,饮用水安全近三年获奖成果：国家级_等奖_项，省部级_等奖_项近三年科研经费_万元，年均_万元项目主要内容简介二、项目的研究目的及意义1、申请项目的必要性、目的及意义申请项目的必要性 近几十年来，我省经济迅速腾飞，但长期的经济快速发展，导致环境问题日益突出，尤其是水环境质量不断恶化，水污染日趋严重，制约我省经济社会的可持续发展。2008年全省八大水系9.9%监测断面水质为IV类，19.3%为V类及劣V类；饮用水源普遍受到威胁，已影响到广大百姓的身体健康。水源水微污染可引起富营养化等现象的发生，进一步加剧水资源的短缺，同时也增加了饮用水处理的难度和健康风险。2008年我省饮用水专项卫生监督检查结果显示，饮用水合格率平均为89.97%，其中市政供水合格率为96.46%，乡镇供水合格率为73.73%，自建水厂合格率为80.83%，二次供水合格率为87.13%。其中合格部分饮用水也存在一定的安全隐患。而常规饮用水处理方法很难高效去除水中微量有毒有害有机物，在饮用水氯化消毒过程中腐殖质和部分有机污染物易产生毒性更大的消毒副产物。因此，饮用水中仍含有许多种类的痕量污染物，仍能产生低剂量效应和复合污染效应，对人体健康构成很大威胁。因此，急需开发高效去除水中微量有毒有害污染物和消毒副产物及藻毒素的饮用水微污染控制的集成技术，以保障饮用水安全及人群健康目的及意义 为此，本项目拟开发研制新型复合水处理功能材料及高效低耗的饮用水预处理技术，研究饮用水氯化消毒副产物形成机制及调控原理，开发以纳滤技术为核心的饮用水深度处理工艺。重点研究混凝-吸附一体化预处理工艺去除腐殖质、藻类、微量重金属、有机污染物的效果及影响因素；饮用水消毒副产物形成机制、影响因素及调控原理；引发膜污染的优先污染物种类及其污染机制；开发高效低耗预处理-氯化消毒副产物调控-深度处理相结合的饮用水微污染控制集成技术，保障饮用水安全、保障人群健康。2、项目的背景、主要内容、技术水平及应用范围项目的背景饮用水安全事关百姓健康、社会稳定和经济发展，是政府、公众、科学家共同关注的热点问题，也是我国乃至全球面临的严峻挑战之一。随着我国经济的快速发展和城市化进程的加速，许多地方的饮用水源受到污染。主要污染物有石油烃、挥发酚、氨氮、有机农药、重金属、砷、氰化物等，还有藻类等，其中的难降解持久性有机污染物具有“三致”效应，对人体健康危害很大。而常规的饮用水处理工艺不能高效去除这些有毒有害污染物（对多环芳烃、有机氯农药和酚类化合物的去除率仅为23.3%56.0%），其中一些有机污染物还可转化成为毒性更大的消毒副产物（三卤甲烷、卤乙酸等）。因此，经处理后的饮用水仍含有重金属、有机农药、消毒副产物等微量化学污染物及藻毒素等，饮用水安全存在较大的健康风险。主要内容(1) 复合水处理功能材料的研制及其构效关系 A. 通过改性膨润土，添加混凝剂等方法，合成各类以改性膨润土为吸附剂的新型复合水处理功能材料；通过试验确定改性膨润土/混凝剂的最佳配比；B. 评价新型复合水处理材料的组成-结构-吸附性能三者之间的关系，探讨吸附-混凝协同作用的机制，为开发混凝-吸附一体化预处理工艺提供理论依据。(2) 混凝-吸附-膜分离集成技术 A. 研究混凝-吸附-纳滤膜分离集成技术对藻类、邻苯二甲酸酯类、有机氯农药、多环芳烃等有毒有害有机物的去除效率、机理及影响因素，及对控制消毒副产物的去除效率；特别是复合水处理功能材料的投加量、污染物种类、温度及pH等对去除率的影响，优化集成技术的工艺参数（水土比、反应时间等）；B. 确定引发膜污染的优先吸附污染物，研究膜有机污染的形成机制，通过改进预处理工艺来减轻膜污染；C. 研究跨膜压力、进料浓度、pH等对膜截留率和膜通量的影响；D. 实施微污染水预处理的试验，。(3) 饮用水消毒副产物的控制及健康风险评价A. 研究原水中污染物种类、含量与消毒副产物生成量之间的关系；B. 通过改变消毒剂的种类、投加量、投加点、投加顺序等调控消毒副产物的形成，并研究其影响因素；C. 通过Ames实验等进行出水的健康风险评价。技术水平及应用范围 调控复合水处理功能材料组成-结构-吸附性能三者之间关系，为开发混凝-吸附一体化预处理工艺提供理论依据。通过改变各种工艺参数，提高混凝-吸附-膜分离集成技术对藻类和有机污染物及控制消毒副产物的去除效率，如何通过改进预处理工艺预防和减轻膜污染。通过改变消毒剂的种类、投加量、投加点、投加顺序等调控消毒副产物的形成。3、 实施该项目所具备的基础、优势和风险实施该项目所具备的基础1997年起研究苯酚、对硝基苯酚、PAHs等有毒有害有机物在水-沉积物/土壤界面间的迁移转化等环境化学行为，在国内外刊物上发表10多篇论文。1999年开始研究杭州市地面水中PAHs的污染现状及健康风险，首次系统研究了同一流域不同功能水环境中PAHs的污染状况；估算了地面水PAHs各种污染源的输入通量，初步探讨了地面水PAHs的污染来源及贡献，并利用Koc值判别了PAHs污染历史；研究了杭州城区大气颗粒物沉降和地表径流10种PAHs的通量；初步评价了地面水特别是水源水PAHs的污染状况和饮用水的健康风险；提出BeP和BaP可以作为PAHs污染水平的代表物。该成果获2004年浙江省科技进步二等奖。 分析评价了钱塘江水体中15种多环芳烃（PAHs）、13种有机氯农药（OCPs）和5种酚类化合物的浓度水平、时空分布和污染来源。（1）发现钱塘江PAHs和OCPs污染较轻；酚类化合物污染较重，近50%监测断面的苯酚浓度超过地面水类标准；OCPs已禁用20多年，但仍有新的污染源输入。（2）常规给水处理工艺对PAHs、OCPs和酚类化合物的去除率仅为23.3%56.0%，而深度处理工艺也不能高效去初微量有机污染物（去除率为43.5%73.5%），饮用水安全存在一定的风险。（3）pH值、投氯量和反应时间等对饮用水中酚类化合物氯化消毒副产物的形成有重要影响，可通过调控氯化消毒工艺中水体的pH来降低饮用水消毒副产物的健康风险；（4）建立了土壤/沉积物吸附有机污染物的预测模型及生物可利用性的评价方法。完成论文18篇，其中发表11篇（SCI 6篇）。4、项目计划目标1 主要技术指标开发新型复合水处理是功能材料1-2种；研发高效低耗的饮用水预处理技术，进行微污染原水高效低耗预处理的试验，对UV254、藻类的去除率分别大于80%、95%。一体化技术的出水达到生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）。2 获得专利等知识产权情况争取1项国家实用新型专利；在国内外重要期刊上发表23篇论文。3 经济和社会效益日趋严重的环境污染正威胁饮用水源，使许多饮用水源水处于微污染状态，藻类污染和有机微污染是目前微污染饮用水中出现的两大主要问题，传统水处理工艺不但不能实现对这些污染物的有效去除，还会在消毒工艺中产生危害更大的消毒副产物。因此，急需研究能有效去除微污染水源水中的藻类、有机污染物以及能有效控制消毒副产物形成的饮用水微污染控制技术，保障饮用水安全及人体健康。由于特殊纳米结构效应，特别利用结构-功能可调的特点，研发的复合水处理功能材料具有疏水性，有机碳含量提高，吸附去除有机污染物的能力显著增强，对水中有机物的去除能力比原土高几十到几百倍，在吸附性能及回收利用、性能/价格比等方面有望超过常见的活性炭，在水处理中具有良好的应用前景。膜分离技术特别是纳滤膜能截留分子量在数百至一千以下的物质，而水中持久性有机污染物及其消毒副产物的分子量多为数百的低分子化合物，并且在有效去除水中有害物质的同时，还能保留大多数人体必须的无机离子，且出水PH值变化不大。纳滤水被世界饮用水专家誉为最佳饮用水。三、预期成果、知识产权形成及经济、社会效益分析1、 项目的预期成果及知识产权归属情况2、 项目的市场前景分析3、 项目的盈利能