（市政工程专业论文）南京长江水源突发性水污染应急水处理技术试验研究.pdf

摘要 摘要 饮用水水质直接关系到人的生命与健康，是城镇供水乃至城镇公共安全体 系中最重要和最核心的安全问题。突发性水源水污染对城市供水安全的威胁极 大。如何在发生突发性水污染事件时保障城市供水安全，已经成为供水行业亟 待解决的重要课题之一。 本论文工作依托江苏省社会发展基金项目( b s 2 0 0 6 0 1 4 ) 和江苏省建设科技 计划项目( j s 2 0 0 6 z b 0 2 ) 展开，针对南京市长江水源现状，并结合各水厂水处 理工艺特点，研究应对突发性水源污染的饮用水应急处理技术措施。 研究得出的主要结论： ( 1 ) 推荐使用化学沉淀与混凝联用技术应对突发性镉污染，氢氧化钠溶液 投加点为吸水井，在预调p h 值至1 0 、p a c 投加量为2 0 m g l 时，镉的去除率 可达9 7 7 以上，最大可处理镉污染浓度达o 2 2 0 m g l o 2 6 4 m g l ( 超标4 3 5 1 8 倍) ；实施化学沉淀除镉技术可能会导致出水p h 值偏高，因此需要加入适量硫 酸或盐酸调整； ( 2 ) 推荐使用高锰酸盐复合药剂一粉末活性炭联用技术应对突发性苯酚污 染，p p c 的投加点为吸水井，粉末炭的投加点根据是否存在长距离输水管道分 别为取水口和吸水井，最大可处理苯酚浓度分别为2 8 “g l 和2 0 “g l ( 超标1 3 和9 倍) ；联用工艺能有效控制出水浊度和氧化副产物； ( 3 ) 推荐使用粉末活性炭吸附技术应对突发性石油污染，粉末活性炭的投 加点根据是否存在长距离输水管道分别为取水口和吸水井，最大可处理石油浓 度分别为0 3 8m g l 和o 2 9 m g l ( 超标6 6 倍和4 8 倍) ；但粉末活性炭的投加 会导致滤后水浊度超标，需要实施一定的强化混凝技术。 关键词：水源；突发性水污染；应急水处理；化学沉淀；粉末活性炭；高锰酸 盐复合药剂 a b s t r a c t a b s t r a c t t h eq u a l 匆o f 蹦r 1 1 d n g 、a t e r ，、v 1 1 i c hd i r e c t l yc o n c e m sp e 叩l e sh e a l t l la n dl i v e s ，i s t h em o s ti m p o r t a ma n dm ec o r es a 佗够i s s u eo fm eu r b a i lw a t e rs u p p l ys y s t e ma n d t h eu r b a i lp u b l i cs a f e 锣s y s t e m h o w e v e r ，r e c e m l y l ea c c i d e n t a lw a t e rp o l l u t i o n s o c c u l l r e d 行e q u e n t l yi no u rc o l l l 伯眵，w h i c hh a ds e r i o u s l yt 1 1 r e a t e n e dt l l e b a nw a t e r s u p p l ys a 诧t ) ，h o wt 0e n s u r e t h ew a t e rs u p p l y s a f b t ) ru n d e ra c c i d e n t a l w a t e r p o l l u t i o i l sh a db e c o m et ob eo n eo ft l l em o s tu r g e n tt a s k sf o rm ew a t e rs u p p l y i n d u 蛐哆 r e l y i n go nj i a l l g s us o c i a ld e v e l o p m e mf 啪dp r o j e c t ( b s 2 0 0 6 0 14 ) a 1 1 dj i a l l g s u c o n s t r u c t i o ns c i e n c e 趾dt e c h l l 0 1 0 9 ) rp l a np r o j e c t ( j s 2 0 0 6 z b 0 2 ) ，廿1 ee m e r g e n t 嘶n l ( i n gw a t e rt r e a t m e n tm e 咖r e sw e r es t u d i e da c c o r d i n gt om ep r e s e n ts i t u a t i o no f t l l ey a j l 舒z er i v e r 、v a t e rr e s o u r c ep l a c eo fn a n ji n gc i t ) ，a 1 1 dt l l ec h a r a c t e r i s t i c so ft 1 1 e c u n e mw a t e rt r e a t m e n tp r o c e s s t h ef o l l o w i n gr e s u l t s 、v e r ec o n c l u d e d ： ( 1 ) 1 1 1 e c h e l t l i c a l p r e c i p i t a t i o np r o c e s s c o m b i n e dw i t ht h ec o n v e n t i o n a l c o a g u l a t i o n s e d i m e n t a t i o np r o c e s sw a ss u g g e s t e dt oc o p ew i t h t h ea c c i d e n t a l c a d r n j 啪、v a t e rp 0 1 l u t i o n ；、沛e np r e s e t t i n gt h ep hv a l u et o10a n da d d i n g2 0 m g l p a c t l l er e m o v a lr a t e so fc d 、v e r ea b o v e9 7 7 a 1 1 dt h em a x i m l 】瑚c o n c e r l 仃a t i o n so f c a d m i u mt h a tc o u l db et r e a t e dw e r ea b o u to 2 2 0 m g l o 2 6 4 m g l ；a d d i n gp r o p e r 锄o u ms u l f a t eo r h y d r o c l l j o r i ca c i dw a sn e c e s s a d ， i nc a s eo ft l l ep hv a l u e 1 n c r e a s l n g ( 2 ) t h e c o m b i n e d p r o c e s s o f p o w d e r e d a c t i v a t e dc a r b o n0 r p o t a s s i 啪 p e 珊a n g a n a t ec o m p o s i t e ( p p c ) w a ss u g g e s t e dt 0c o p ew i t ht h ea c c i d e n t a lp h e n o l w a t e rp o l l u t i o n ；t h em a x i m 啪c o n c e m r a t i o n so fp h e n 0 1t h a tc o u l db et r e a t e dw e r e 2 0 p g l a n d 2 8 p g lr e s p e c t i v e l y ； f u r t h e m o r e ， t h ec o m b i n e d p r o c e s s c o u l d e f r e c t i v e l yc o n t r o lt h et u r b i d i t yo ft h ee m u e n ta n dt h eo x i d a t i o nb y - p r o d u c t s ( 3 ) t h ep o w d e r e da c t i v a t e dc a r b o na d s o r b t i o np r o c e s sw a ss u g g e s t e dt oc o p ew i t h t h ea c c i d e n t a lo i lw a t e rp o l l u t i o n ；t h em a x i m u mc o n c e n t r a t i o no fo i lt h a tc o u l db e t r e a t e dw a so 2 9 o 38 m g l ；h o w e v e r ，a d d i n gp o w d e r e da c t i v a t e dc a r b o nw o u l d 河海大学硕士学位论文 m a l ( et h et u i b i d i t ) ，e x c e e ds t a n d a r d ，s os o m ee n h a l l c e dc o a g u l a t i o np r o c e s sw 嬲 n e e d e d k e ，啊o r d s ： w a t e rr e s o u r c e p l a c e ， a c c i d e n t a lw a t e rp o l l u t i o n ， e m e r g e n tw a t e r 仃e a 廿n e 咄 c h e m i c a l p r e c i p i 诅t i o n ， p o w d e r e d a c t i v a t e d c a r b o n ，p o t a s s i u r n p e m a n g a n a t ec o m p o s i t e 4 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工 作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。如不实，本人负全部责任。 论文作者( 签名) ：b 尘查d 牌6 月f j 日 学位论文使用授权说明 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期 刊( 光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电 子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文 档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允 许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权河 海大学研究生院办理。 论文作者( 签名) ：圣：2 垒。扩年万月付日 第一章绪论 1 1 研究背景 1 1 1 问题的提出 第一章绪论 饮用水水质直接关系到人的生命与健康，不仅是城镇供水也是城镇公共安 全体系中最重要和最核心的安全问题。它既关系到广大城镇居民的身体健康、 生命安全和社会稳定，又涉及到城镇社会经济的可持续发展，还直接影响到投 资环境质量和国际声誉。 长期以来，日益恶化的水污染始终是大多数城市水源地安全的重要威胁。 这些水污染既包括工业点源、生活污水和农业面源等常规污染，也包括船舶化 学品和石油泄露、工业事故排放、暴雨径流污染和蓄意投毒等突发性水污染。 突发性水污染是指人为的或由自然灾害引起的，使污染物进入河流湖泊等水体， 导致水质恶化、影响水资源的有效利用、造成社会经济的正常活动受到严重影 响、水生态环境受到严重危害的事故【l 】。与常规污染相比，突发性水污染往往 具有不确定性、流域性、处理的艰巨性、影响的长期性等特点【2 】，有可能在短 时间内给城市水源地水质和饮用水供水系统造成重大影响，并可能进一步触发 更严重的城市安全问题，处置不当还会产生影响深远的后遗症。 近年来，我国水污染突发事件频频发生，水源地环境风险不断加大【3 j 。据 国家环保总局统计【4 】( 见表1 1 ) ，从2 0 0 1 年至2 0 0 6 年6 年间，我国共发生各 类环境污染事故近9 3 0 0 起，直接经济损失达8 0 亿元，其中水污染事故5 1 0 0 余 起，占事故总数的5 5 以上，平均每天发生约2 3 起。虽然最近3 年水污染事 故总数有下降的趋势，但个别污染事件仍造成了极大的危害和影响，如：2 0 0 4 年2 月，四川沱江流域发生了一起因化工厂废水污染沱江导致简阳、内江等地 沿岸1 8 0 万群众的饮水和生活受到严重影响的特大污染事件；2 0 0 5 年1 1 月， 松花江污染事件更是影响了哈尔滨以及下游几个城市的数百万群众饮用水水 源；同年1 2 月，广东北江镉污染事件造成了广州、佛山、清远等地饮用水水源 污染；2 0 0 6 年1 月，湖南湘江镉污染事件造成湘潭、长沙和株洲等地饮水困难； 同年8 月，湖南岳阳市发生的砷污染事件直接威胁了8 万多居民的饮用水安全。 河海大学硕士学位论文 突发性环境事件造成的水污染已经成为饮用水水源安全最大的“杀手【5 1 。 表1 12 0 0 l 2 0 0 6 年我国环境污染事故统计 年份 2 0 0 12 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 6 环 总计 1 8 4 21 9 2 11 8 4 31 4 4 11 4 0 68 4 2 境 水污染 1 0 9 61 0 9 71 0 4 27 5 36 9 34 8 2 污 大气污染 5 7 65 9 76 5 45 6 95 3 82 3 2 染 海洋污染 6041 11 91 0 事 固体废物污染 3 91 0 95 64 74 84 5 故 噪声与振动危害 8 09 75 03 66 36 ( 起) 其他 4 52 03 72 54 56 7 事故直接经济损失( 万元) 1 2 2 7 2 4 4 6 4 0 9 3 3 7 4 93 6 3 6 5 71 0 5 1 5 0 1 3 4 7 1 1 注：未包括松花江污染事故损失。 另方面，2 0 0 6 年1 2 月2 9 日，国家标准委和卫生部联合发布了生活饮 用水卫生标准( g b 5 7 4 9 2 0 0 6 ) ，该标准于2 0 0 7 年7 月1 日正式实施。原生 活饮用水卫生标准( g b 5 7 4 9 8 5 ) 发布于1 9 8 5 年，已实施了2 0 余年，检测项 目仅3 5 项，其中有机物、农药和消毒剂及消毒副产物项目较少，已经无法准确 反映当前的实际水质状况，不能适应水源水污染和水质控制的要求。在新标准 中，指标数量增加至1 0 6 项，包括微生物指标6 项，毒理学指标7 4 项( 其中， 无机化合物指标2 1 项，有机化合物指标5 3 项) ，感官性状和一般化学指标2 0 项，消毒剂指标4 项，放射性指标2 项。各类指标中，可能对人体健康产生危 害或潜在威胁的指标占8 0 左右，属于影响水质感官性状或一般理化指标( 即 不直接影响人体健康) 的指标约占2 0 。此次修订从我国城市供水水质现状出 发，在多年积累资料的基础上吸收了国外水质标准的先进性和科学性，借鉴了 w h o 和美国e p a 制定标准的做法，在指标数量和分类上与发达国家的饮用水 标准更具可比性( 见表1 2 ) ；同时，部分指标限量修订后更加符合我国的实际 情况。新的饮用水卫生标准的出台，大幅度提高了水质要求，给供水企业带来 了新的挑战。 虽然突发性水污染的问题已经引起国家各级政府和相关部门的高度重视， 一些城市水源保护区内的污染源正在逐渐得到控制，但是污染源及其影响不会 立即消失，一些严重的污染可能发生在水源保护区以外，但也会对下游城市的 供水安全带来极大的威胁，发生突发性污染的风险仍然存在。由此，面对日益 第一章绪论 恶化的水源地环境现状和更加严格的饮用水卫生标准，如何在发生突发性水污 染事件时保障城市供水安全，已经成为供水行业亟待解决的重要课题之一。 表1 2 我国现行生活饮用水卫生标准( g b 5 7 4 9 2 0 0 6 ) 与国际三大标准的比较【6 ，7 】 水质标 中国生活饮用水中国原生活饮w h o 饮用欧盟饮用水美国饮用 卫生标准用水卫生标准水水质准 水质指令水水质标 准项目 ( g b 5 7 4 9 2 0 0 6 )( g b 5 7 4 9 8 5 )则( 1 9 9 8 ) ( 9 8 8 3 e c ) 准( 2 0 0 1 ) 无机物 指标 2 11 0 1 91 31 7 有机物 指标 3 623 193 4 农药 1 724 121 9 消毒剂 及消毒 412 827 副产物 感官性 状指标 2 01 43 11 5 1 5 微生物 63 257 指标 放射性 指标 22224 总计 1 0 63 51 5 24 81 0 1 1 1 2 南京市水源地状况和水处理工艺现状 南京地处长江下游平原，位居长江三角洲的顶点，东望黄海，西达荆楚， 南壤皖浙，北接江淮，地理位置优越，水资源丰富，工业基础雄厚，历史文化 悠久，是长江中下游重要的中心城市，其供水安全问题不容忽视。 长江在南京城市发展过程中起着重要作用，丰富的长江水资源为城市工业 发展提供了便利条件，但近年来随着工业的不断发展，长江水质污染日趋严重， 严重威胁到了南京市民的用水安全，同时也制约着工业的进一步发展。 长江南京段的水质除江段中心区能达到i i 类水外，其余江段基本稳定在i i i 类。水源地的水质安全问题一直是个敏感话题，南京主城区范围内分布着五大 集中式水源保护区：城南水厂取水口保护区、北河口水厂取水口保护区、上元 门水厂取水口保护区、城北水厂取水口保护区和浦口水厂取水口保护区，五大 水厂承担着全市六城区的主要供水任务。多年以来，南京的水源地都能稳定达 到安全供水的标准，各项指标完全合格，达标率良好，在江苏全省乃至全国重 点城市饮用水源地水质状况排名中，南京水源地水质一直名列前茅。但是近年 河海大学硕士学位论文 来，长江两岸暴露出很多污染隐患，如：生活垃圾岸边随意堆放、水源保护区 内违停船舶漏油和工业污染企业超标排放等，这一系列的污染问题对供水水源 地的安全构成了潜在的威胁。 南京长江水源地上游江段的企业密集，其中石化类企业环境安全隐患突出。 长江上游企业发生的水污染事故屡见报端，上游来水水质成为影响南京供水安 全的潜在威胁。另一方面，长江是横贯我国东西水上运输的大动脉，航运船只 数目庞大，来往船舶舱底水产生的油污每年可达上万吨；航运货物中石油类和 有毒化学品的运输量近年来大幅增长，由于船舶运输固有的风险性，航运安全 对南京水源地的影响值得关注。因此，长江上游沿线化工企业和长江航运产生 的水污染问题使得南京市的供水安全面临严峻挑战。 另外，长江南京段的岸线利用也存在诸多不合理的现象，港口、码头、取 水口和排污口等缺少统一规划。南京水源地周围大量生活污水通过沿江排污口 直接排入长江饮用水源保护区，特别值得重视的是，秦淮河整治的截留污水通 过秦淮新河在南京市水源地上游直接排放，致使水源水质发生较大变化；金川 河的入江口也位于水源地二级保护区内，该河是南京城市污水入江的主要通道j 沿途排污口众多，水质基本属于劣v 类，直接威胁城市水源地水质。此外，市 内大量工业企业的污水通过内河或直接排入长江，对于一些污染重、潜在危害 大的企业，若不严格控制其排污，极有可能对城市供水安全产生威胁。 上述问题均存在可能导致突发性水污染发生的隐患，将直接影响南京市供 水水质安全。目前主城区内5 个水厂均采用常规的混凝一沉淀一过滤一加氯消 毒工艺，这种工艺对于澄清水质、消除水中病原菌十分有效，但是现代工业产 生的许多有毒、有害物质，特别是大量有机污染物并不能得到很好的去除。突 发性污染时，污染物往往具有种类复杂多样、难处理、高浓度等特点，一旦发 生水源地污染事故，现有水厂工艺设施更是难以应对。 1 1 3 研究意义与研究目标 研究并构建南京长江水源突发性水污染应急处理技术体系，可减少突发性 水污染对南京市供水系统造成的冲击，进而全面保障南京市供水安全、人民群 众的身体健康以及工农业生产的顺利进行，对于保障南京城市供水水质安全具 有重要意义。同时，选择南京市作为研究对象，也可为以长江或其他河流、湖 第一章绪论 泊为水源地的地区建立具有针对性的应急水处理技术体系提供一种研究方法， 因而具有一定的指导意义。 本论文工作依托江苏省社会发展基金项目( b s 2 0 0 6 0 1 4 ) 和江苏省建设科 技计划项目( j s 2 0 0 6 z b 0 2 ) 开展研究，通过对南京市长江水源地现状和水厂水 处理工艺的调查分析，结合南京长江水源突发性水污染预测分析，针对特定污 染物控制进行应急水处理技术试验研究，为构建南京长江水源突发性水污染饮 用水应急处理技术体系提供科学依据。 1 2 突发性水污染研究进展 突发性水污染事件是一个最近才得到重视的城市水源地风险问题。传统的 水源地研究多集中在农业面源、流域性污染、土地利用与污染响应、饮用水安 全评价等方面，较少涉及到突发性污染问趔8 1 。随着水污染事故，特别是水源 地的各类突发污染事故日益增多，国内外相继展开了关于水源地突发性污染事 故预防与控制的研究工作。 1 2 1 突发性水污染应急预案的研究进展 在国外，美国是较早认识到水源突发污染危害、并迅速开展相关应急管理 研究和实践的国家。“9 1 1 事件后，美国国家环保总局( u s e p a ) 在清洁水 法和公众健康安全和反恐怖准备及应对法的基础上，于2 0 0 3 年1 2 月发 布了饮用水源污染威胁和事故的应急反应编制导则( p l a r 血n gf o r a u l d r e s p o n d i n gt od r i n k 血gw 乱e rc o n 伽n i n a t i o nn 睇a t sa n di n c i d e m s ) ，该导则主要 由供水系统规划导则、污染物威胁管理导则、场地描述采样导则、分析导则、 公共健康应对导则、恢复和重建导则等6 个相互关联的模块构成，为各地水务 部门制定水源地突发污染事件的应急预案提供了指导，在此基础上，俄亥俄州 率先编制了该州的饮用水源应急预案d r i f i l ( i n gw 乱e rs u p p l ye m e 唱e n c yp l a n ， 其他各州的应急预案也在完善中9 1 0 1 。欧洲多瑙河流域的德国、奥地利、捷克 等9 个国家的相关研究机构和行政部门，针对多瑙河的突发性事故( 主要是船 舶溢油和污染品泄漏事故) 建立了“多瑙河突发性事故应急预警体系”【l l 】。 在国内，我国政府于2 0 0 6 年1 月发布了国家突发环境事件应急预案， 并要求各主管部门和企业都制定相应的突发事件应急预案，目前各地各部门的 河海大学硕士学位论文 突发事件应急预案编制工作均在进行中【1 2 】。以江苏地区为例，2 0 0 6 年5 月，江 苏省水利厅出台了水源地突发性水污染应急预案，各市县关于水源地突发水污 染预案也正在编制，针对主要水源地如长江、太湖、洪泽湖、骆马湖、淮河干 流、南水北调供水干线及其主要支流的突发性水污染应急预案也已经编制完成 【l3 1 。一些城市的自来水公司也积极开展城市供水应急预案研究与编制工作， 如南京市自来水总公司和河海大学进行了“南京长江水源突发性污染应急水处 理技术应用”研究，镇江市自来水公司与同济大学进行了“供水安全体系突发 事件应急处置预案”的研究等。不少学者在研究水源地突发性污染事故应急预 案上也取得了相应的成果。陈海燕、张晓芬f 1 4 】从体制、机制、经济、技术等方 面对建立城市供水水源应急预案的可行性进行初步探讨，并以钦州市为例，对 城市供水水源遭受突发性污染和遭遇枯水期两种情形予以分析研究，提出了水 源地突发性污染事故应急预案；王亚宜、严敏【l5 j 对突发性污染事故及水厂管理 现状进行了调查分析，研究了在突发性污染事故情况下，水厂应急预案的内容 和特点，为中国供水部门提供可借鉴的安全供水应急方案；俞成国、刘韬韬i l 6 j 等对水上突发性污染事故应急救援的历史成功经验进行了总结，并在此基础上 对突发性危险品污染事故风险管理、应急体系等有关问题进行了探讨；阮仁良、 张勇【1 7 1 针对上海黄浦江上游水源地的特点，提出了建立黄浦江上游水源地突发 性水污染事故应急处置预案的设想；周克梅、陈卫等【l8 】结合南京水司安全供水 水质系统的实际情况，对南京水源地可能遭受的突发性水污染进行预测，并提 出了相应的水源地保护措施以及建议；陈蓓蓓、高乃云等【1 9 】结合镇江市长江水 源的水质特点，研究了应对农药类、有机化工品类等污染物的突发性水源污染 的预案。 但应当指出的是，目前国内这些应急预案主要是从组织管理的角度来指导 城镇供水应急工作，对于如何应对突发性水污染事件，只有原则性要求，缺乏 应对突发事件的技术支持( 技术导则、设备等) 【2 0 1 。 1 2 2 应急水处理技术的研究进展 国外通常根据不同类型的水质污染而采取相应的供水应急净化措施，如实 施强化常规工艺、启动预处理或深度处理工艺等。在国内几起典型的突发性水 污染事件中，特别是松花江硝基苯污染事件和广州北江镉污染事件，一些供水 6 第一章绪论 应急净化技术已经得到成功应用。国内典型水污染事件和应急措施如下： 松花江硝基苯污染事件的应急对策【2 1 2 3 】： 2 0 0 5 年1 1 月松花江流域重大水污染时的硝基苯浓度超标约3 0 倍( 国家地 表水环境质量标准硝基苯的水质指标限制浓度是0 0 1 7 m g l ) 。城市自来水厂常 规处理工艺对硝基苯基本没有去除作用，采用混凝沉淀的方法，对硝基苯的去 除率在2 5 ，单纯增加混凝剂的投量无改善作用。研究人员提出主要采用活性 炭吸附去除硝基苯的应急技术，主要措施包括：一是在水厂取水口处投加粉末 活性炭，利用水源水从取水口到净水厂的输水管线，在输送过程中粉末炭吸附 硝基苯。从取水口到各净水厂有乱8 1 ( i i l 的输水管线，水源水在输水管线中的停 留时间在l 2 h ，可以满足粉末炭对吸附时间的要求。经过紧急实验，确定了在 水源水中硝基苯数倍超标条件下，投加粉末炭4 0 m g l ，此后根据水质变化情况， 调整粉末活性炭的投加量。二是把水厂现有砂滤池改造成活性炭和石英砂双层 滤料滤池，具体方法是把现有的石英砂滤料挖出0 5 m 左右，加入0 5 m 的粒状 活性炭。2 7 日2 点，在水源水超标2 6 1 倍的情况下，滤后水中硝基苯的浓度已 经降到了标准限值的5 ，到2 7 日早上4 点，水厂的进水口硝基苯已经检不出。 根据这个经验，在哈尔滨市下游依兰县达连河镇的哈尔滨气化厂的取水口 处投加粉末活性炭，投加量5 0 m g l ，在厂内进行砂滤池改造，增加1 4 m 厚的 粒状活性炭。达连河的取水口到净水厂距离是1 1 h ，输水时间在5 6 h 。在水 源水硝基苯超标最高倍数1 5 倍的条件下，通过粉末活性炭和粒状活性炭的双重 保障，有效去除原水中的硝基苯，平均去除率达到了9 8 5 ，出厂水硝基苯的 平均浓度只有0 0 0 1 m g l 。 广州北江镉污染事件的应急对策【2 4 2 5 】： 2 0 0 5 年1 2 月广东北江上游河段水体镉超标，在严重的河段镉超标1 0 倍， 污染河段的长度接近1 0 0 k m 。饮用水水质标准中镉的水质指标是o 0 0 5 m g l ， 水中的镉以二价离子形式存在，饮用水常规处理工艺对镉的去除作用有限，单 纯提高混凝剂的投加量也不能提高对镉的去除效果。经过实验研究，最后确定 采用弱碱性条件下化学沉淀除镉工艺。根据碱性条件下镉离子溶解性大幅度降 低的特性，首先在水源水中加碱调成弱碱性，要求混凝反应后p h 值控制在9 0 左右，在弱碱性条件下进行混凝、沉淀、过滤的净水处理，以矾花絮体吸附去 河海大学硕士学位论文 除水中的镉。再在滤池的出水处加酸，把p h 值调回到7 5 7 8 ，满足生活饮用 水p h 值的要求。南华水厂规模1 5 万吨，采用常规净水处理工艺，经过应急工 程改造，在进水镉浓度超标3 4 倍的条件下，处理后出水中镉的浓度符合生活 饮用水水质标准的要求，并留有充分的安全余量。 刘文君、张丽萍等人在总结国内几起典型事件城市供水应急处理技术的基 础上，编制了城镇供水应急技术手册【2 6 l 。该手册根据生活饮用水卫生标 准( g b 5 7 4 9 2 0 0 6 ) 、城镇供水水质标准( c j 厂r 2 0 6 2 0 0 5 ) 以及地表水环境 质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) 中规定的“在城镇供水中可能因突发事件而超标的 l3 5 项水质指标及炭疽杆菌等污染物”，提出了具体的应急对策。 但水源污染突发事件往往具有随机性和污染类型的不确定性等特点，污染 物与水源地的实际状况密切相关，表现出明显的地域特征，并且水源水质和水 处理工艺的不同必然对应急技术的具体措施和处理效能产生影响。水污染突发 事件的供水应急净化技术必须具有针对性，才能起到有效地保障水质安全的作 用。因此有必要根据当地的实际情况和污染物特征，进行深入研究并形成可操 作的应急技术体系。 1 3 主要研究内容与技术路线 1 3 1 研究内容 此次研究的主要目的是针对南京市长江水源现状和水处理工艺特点，研究 应对突发性水源污染的饮用水应急处理技术措施。拟从以下几个方面展开： ( 1 ) 应急水处理技术方案分析 针对南京长江水源地现状，通过对监测断面水质、船舶航运、长江南京段 上游沿线化工企业以及南京内河排污企业的统计分析，预测水源地潜在污染物 种类，并在此基础上，以“立足强化、平战结合”为原则，结合南京市主城区 主要水厂的处理工艺特点，分析应急水处理技术特征，并设计突发性水污染时 城市供水应急水处理技术方案。 ( 2 ) 针对镉、苯酚和石油的应急处理试验验证 采用烧杯搅拌试验进行研究，分析各种应急水处理技术方案对镉、苯酚和 石油的去除效果以及存在的技术问题，确定工艺参数，并提出各应急技术所能 第一章绪论 应对的污染程度，最终提出针对突发性镉、苯酚和石油污染的应急技术措施。 1 3 2 技术路线 代 表 性 污 染 物 9 河海大学硕士学位论文 第二章突发性污染应急水处理技术方案分析 作为突发水污染时的临时性水质保障技术，应急技术与措施在正常情况下 一般不作为水厂生产工艺的组成部分。因此，应急技术的研究应坚持“立足强 化、平战结合 的原则，即立足于现有工艺的强化与改造，辅以简便易行有效 的应急措施，采用投资小、占地省的设备，平时可以强化常规处理效能，突发 水污染时可以保障城市的供水水质安全。 因此针对南京长江水源地现状，结合南京市主城区主要水厂的处理工艺特 点，分析并设计了突发性水污染时南京城市供水应急水处理技术方案。 2 1 南京长江水源地突发性污染物预测 根据汪明娜、汪达等人2 7 1 的研究，长江水污染事故的主要原因为岸线规划 利用不合理，污废水不经处理直接排入江河，船舶航运事故污染以及生活垃圾、 固体废弃物的污染等。本文对长江上游至南京本段可能的突发性水污染因子进 行分析。 2 1 1 监测断面水质情况 南京是长江进入江苏省境内的第一个沿江城市，下游江段城市对南京市水 源地水质的影响极小，因此本文仅对长江南京段上游以及南京段各监测断面的 水质情况进行统计分析。 图2 1长江南京段上游( 包括南京段) 国控断面示意图 l o 第二章突发性污染应急水处理技术方案分析 长江南京段上游( 包括南京段) 共有7 个国控断面，从上游往下依次为四 川攀枝花断面、重庆朱沱断面、湖北宜昌断面、湖南岳阳城陵矶断面、江西九 江断面、安徽安庆断面和南京林山断面( 见图2 1 ) 。 国家环保总局2 0 0 3 年6 月2 0 0 6 年4 月水质监测报告表明1 2 引，这7 个国 控断面水质指标平均值均达i i 类水标准。2 0 0 5 年7 月1 1 日2 0 0 6 年5 月2 9 日 ( 共4 6 周) 国家环保总局公布数据的统计结果见表2 1 。 表2 12 0 0 5 年7 月1 1 日2 0 0 6 年5 月2 9 日国家环保总局水质监测结果统计 溶解氧高锰酸盐指数氨氮 超i i 类 断面名称 平均值最低值 平均值最高值 平均值最高值 水标准周数 四川攀枝花 9 3 8 3 82 56 9o 1 5 0 5 16 重庆朱沱 9 4 7 4 41 84o 2 3 0 6 12 湖北宜昌8 46 2 32 23 60 2 l0 6 32 湖南岳阳城陵矶1 0 17 6 73 95 6o 3 60 5 72 1 江西九江7 7 36 0 32 13 7o 1 2o 2 5o 安徽安庆 86 5 82 53 7o 20 3 2o 南京林山 7 36 0 12 33 6o 1 4o 4 6l 地表水i i 类标准 6 o4 o0 5 由表2 1 可见，7 个国控断面中溶解氧、高锰酸盐指数和氨氮3 个指标的平 均值均符合地表水i i 类水标准，个别指标最高值有时达i i i 类水平。其中，1 i 类 水超标周数最多的是湖南岳阳城陵矶断面，超标2 l 周，其余断面超标周数都在 7 周以下。由此可知，长江南京上游段日常水质状况良好，对南京市水厂水源 地水质的影响不大。 表2 22 0 0 1 年2 0 0 6 年长江南京段水质主要污染物年均值( m g l ) 指标高锰酸盐指数生化需氧量氨氮石油类 2 0 0 1 年平均值 1 7 4o 8 1o 1 60 0 3 2 0 0 2 年平均值 1 7 40 7 8 0 1 70 0 3 2 0 0 3 年平均值1 6 41 0 4o 1 3 0 0 2 2 0 0 4 年平均值 1 6 6 0 8 7 o 2 1o 0 3 2 0 0 5 年平均值 1 5 7o 9 lo 1 5o 0 2 2 0 0 6 年平均值 1 5 91 1 2o 1 20 0 2 地表水i i 类标准 4 0 03 0 00 5 0o 0 5 而2 0 0 6 年南京市环境状况公报表明，长江南京段总体水质保持稳定， 河海大学硕士学位论文 达到规划功能的地表水i i 类标准。四项主要污染指标均优于国家标准，其中氨氮 年均值较上年下降2 0 ，高锰酸盐指数和生化需氧量年均值分别较上年上升 1 3 和2 3 1 ，石油类与上年持平。上元门、北河口、城南和城北4 个主要水 厂水源地水质继续保持优良状态，总达标率为1 0 0 。2 0 0 1 年2 0 0 6 年长江南 京段水质监测结果见表2 2 【2 9 1 。 2 1 2 船舶航运对长江水源水质安全的影响。艄2 l 长江是横贯中国东西水上运输的大动脉，其航运业十分发达。长江干线拥 有港口2 2 1 个，水运企业2 5 0 0 余家，船舶1 1 万艘，3 5 万客位，1 3 0 0 多万载重 吨，主要港口年货运吞吐量达1 7 8 亿吨，全流域运量占中国内河水运量的7 0 以上。长江发达的航运业极大地促进了中国国民经济的发展，但也给长江水域 和周围环境造成了污染和破坏，必须引起足够重视。 2 1 2 1 油类污染 长三角地区地处中国沿海和长江两大经济带交汇处，是华东地区重要的综 合性工业基地，工业经济和航运发达，尤其是作为区域经济重要支柱之一的石 油化工产业近年来发展迅速，由此也带来了油类污染问题。据长江港航监督局 统计，1 9 8 5 1 9 9 5 年之间长江的船舶污染事故达7 6 7 起，而每年长江航行的船 舶因舱底水产生污油为6 万吨左右，长江每年因沉船造成的油污染有1 0 0 多吨。 另外油轮如发生碰撞、爆炸等事故，则极易造成大规模的溢油，这类溢油事故 长江干线近几年每年发生约4 5 起。 2 1 2 2 化学品污染 近几年，长江化学品运输量增长迅猛，这些化学品一般具有强腐蚀性、毒 性、易燃易爆性等特点，运输船舶若在装卸作业中操作不当或发生海损事故， 极易发生有毒化学品污染事故，对长江水环境造成极大的损害。以长三角地区 为例，2 0 0 0 年有毒化学品运输总量达到6 0 0 多万吨，占全国的5 4 9 ：2 0 0 1 年 运输总量达到8 0 0 万吨，占全国的5 7 1 ；近几年，运输量都以每年2 0 左右 的速度增长。而从9 0 年代到2 0 0 1 年，长三角地区共发生有毒化学品船舶污染 事故十余起，化学品泄露总量达1 0 0 0 多吨。 2 1 2 3 船舶垃圾污染 船舶产生的垃圾包括生活垃圾、运行垃圾。有研究表明，船上人员人均产 第二章突发性污染应急水处理技术方案分析 生垃圾o 8 1 2 k g d ，长江每年运送旅客3 0 0 0 万人次，按每人每次在船上生活一 天，则每年至少产生垃圾2 4 万吨；另外，在长江干线上常年航行的有1 1 万艘 船舶，按平均每艘船舶常年生活人数为5 人计算，则这些船员每年产生的垃圾 高达1 6 万吨。那么，长江船舶垃圾每年产生量可达1 8 4 万吨。这些垃圾沿江 漂流，可能堵塞水厂的取水头部，严重时影响水厂的正常运行。 2 1 3 沿线企业对长江水源水质安全的影响 2 1 3 1 南京段上游沿线石化企业统计 我国现有化工企业2 1 0 0 0 家，其中沿长江、黄河分布的占5 0 以上。2 0 0 5 年 1 2 月9 日至1 7 日，国家环保总局对江苏、四川、重庆等1 0 个省市进行环境督察， 结果表明石化企业环境安全隐患突出。督察的1 2 7 个石化企业中位于长江流域的 企业有3 8 个，其中，长江南京段5 个，南京段上游1 2 个，下游1 1 个，长江支流1 0 个。对长江干流南京段及其上游的1 7 个石化企业的原料、产品进行统计分析，结 果见表2 3 。 表2 3 长江干流南京段及其上游石化企业统计 序号项目 个数总规模( 万吨) 1 含硫原油 52 1 0 0 2 精对二苯甲酸 31 6 5 3 磷氨 21 8 0 4 甲醇 2 1 1 0 5 乙烯 2 8 0 6 芳烃 1 1 5 0 7 对二甲苯芳烃 16 0 8 加氢柴油 l2 5 0 9 1 ，4 一丁二醇 12 5 1 0 合成氨 1 5 0 1 1 磷酸13 0 1 2 焦炭 12 4 0 1 3 清洁燃料 13 1 4 醋酸 15 0 1 5 杀虫剂 1 6 1 6 红矾纳l5 由表2 3 可见，长江干流南京段及其上游1 7 个石化企业中含硫原油总量达 河海大学硕士学位论文 2 1 0 0 万吨，高居第一位。因此，原油类突发性水污染对南京水源地造成的潜在 威胁值得关注。 2 1 3 2 南京市内河排污企业统计 根据资料统计，南京1 3 个区、县级市共有1 6 7 4 家排污企业和单位。这些 企业大部分不直接向长江中排污，但企业污、废水最终均通过城市内河进入长 江。对于一些重污染、潜在危害大的企业，若不严格控制其达标排放，极有可 能对供水安全产生威胁。从南京其他县区内遴选出年排污量1 0 万吨以上的1 2 8 家企业和单位，并依据排污类型和排污量进行分类统计，结果见图2 2 。 督 段 v 嘲 搂 辕 廿 图2 21 2 8 家企业污染物的年排污量分类统计 由图2 2 可知，南京市区企业排污主要集中于有机废水、化工类废水、医药 废水和油污废水，年排放总量达3 5 0 0 万吨，其中石油、重金属( 以镉为代表物) 和有机污染物年排放量较大( 见表2 4 ) ，这些废水经城市内河进入长江后对水 源地的影响值得关注。 表2 41 2 8 家企业和单位排污类型统计表 时间石油( 吨) c o d ( 万吨) 重金属( 以镉为代表) ( 吨) 2 0 0 17 1 0 9 3 4 07 8 8 0 2 0 0 27 1 8 o 3 1 06 4 1 0 2 0 0 36 6 7 8 3 1 24 7 9 9 2 0 0 46 7 8 9 3 2 35 0 1 2 2 0 0 57 1 6 - 2 3 0 3 5 6 1 6 2 1 4 长江水污染事故不完全统计分析 采用检索和查阅到的影响力较大的报刊、期刊数据库资料的方法对 1 4 o o o d d 咖 毒| 咖 垂兰 o o l 1 第二章突发性污染应急水处理技术方案分析 1 9 8 5 2 0 0 6 年间长江干支流各类污染事故进行了不完全统计分析。结果表明： 其间长江干、支流共发生各类污染事故6 8 起其中南京上游段4 2 起，南京段1 2 起，分别占事故总数的6 1 8 和1 7 6 ，由此造成的污染对南京饮用水水源地 水质构成极大威胁。 根据污染物种类对污染事故进行分类( 见表2 5 ) ，结果表明：化学品和污 水以及油类突发事件分别占事件总起数的3 8 2 、1 3 2 、3 5 3 ，合计占8 6 7 ， 是长江干、支流污染事故的主要污染物。其中，化学品污染事故居首位，分类 统计结果表明：硫酸、苯酚以及苯类物质发生事故的概率居高不下，是化学品 中极易对水源造成污染的物质。 表2 5 各种污染物发生事故情况分布表 污染物种类发生起数所占百分比 化酚类4 学苯类 3 2 63 8 2 品硫酸类8 氰化物 2 污水 91 3 2 油类 2 43 5 3 农药 68 8 未知 34 4 2 1 5 突发性污染物预测 通过对长江船舶航运的分析表明，长江航运导致的油类污染、化学品污染 和船舶垃圾污染对南京市水源地造成了潜在威胁；对沿线企业的分析表明，长 江流域石化企业环境隐患突出