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高压线影响 电磁辐射

高压线影响 电磁辐射

高压线影响

  可分为四个方面:即工频电场、工频磁场、电磁辐射干扰和地电位。在220千伏以下,工频电场的影响不   

高压线

太考虑,工频磁场的影响更小,主要是电磁辐射干扰(以电晕放电和间隙击穿为主)和地电位。这种现象出现对离电力线几十米的信息技术设备来说是致命的。如果电话等线路和高压线平行的话,电磁辐射干扰和噪声就会很大。

工频电场、工频磁场影响也不能轻视

  例如:某大楼的8层,距220千伏高压线15米时,磁感应强度为15安培/米,电场强度为98.8伏/米;在18米时,磁感应强度为0.5安培/米,电场强度40伏/米。就工频电场影响来看,依据信息产业部制定的GB/T17618--98<信息技术设备抗扰度限值和测量方法>中"电场强度应不超过3伏/米"的限值。超过限值,将可造成信息技术设备工作失灵。对磁感应强度的影响,瑞典规定不超过0.2微特斯拉,我国参照国际辐射保护协会关于对公众全天辐射时的工频限值为0.1毫特斯拉。信息产业部对IT方面的地电位有一个明确规定,即地电位的升高值不得超过150伏,电磁辐射干扰场强值在频率为0.5MHz时,不大于55dB(μv/m)。

高压输电线所产生的辐射干扰有两种类型

  间隙击穿和电晕放电。间隙击穿发生在高压输电线上两个互相靠近、电位不等的*之间。间隙击穿时,放电电流产生很宽的辐射频谱,一直延伸到特高频段。电晕放电是由高达几万到几十万伏的电压产生很强的电场,引起周围粒子激烈的惯性碰撞过程,形成的干扰具有随机干扰特征,其频谱在数兆赫以下。   在电磁环境中,电磁干扰造成的危害是各种各样的,从最简单的令人烦恼的现象直到严重的灾难都有可能。   举两个在美国发生的例子,可以说明电磁干扰的严重性。曾经有一个钢铁厂,由于起吊熔融钢水包的天车控制电路受到电磁干扰,以至使一包钢水被完全失控地倾倒在车间的地面上,并且造成了人员的伤亡。另一个例子是,一个带有生物电控制假肢的残疾人,驾驶一辆摩托车,途径高压送电线下方,由于假肢控制电路受到干扰使摩托车失控,导致了不应发生的灾难。   除以上两例外,去年年底清华大学和铁科院联合开发的高速铁路安全综合检测车,在进行测试过程中,每当检测车走到三相的分相点时计算机就死机,在检测车上带有交换机、计算机等设备,开始不知道是什么原因,经多次反复的检查分析,*确定死机是由地电位的升高所引起。   其它还有一些电磁干扰可能造成的危害,如在数字系统与数据传输过程中数据的丢失;在设备、分系统或系统级正常工作的破坏;医疗电子设备的工作失常;自动化微处理器控制系统的工作失控;导航系统的工作失常;工业过程控制功能的失效等。   按有关规定,高压走廊300米范围内不准放风筝。   按规定,高压线两侧边线向外水平延伸10米至20米范围内,严禁个人和单位修建危及电力设施安全的建筑物、构筑物,违者要追究责任。

我们生活在一个巨大的微波炉中

  1999年5月8日闭幕的全国电磁辐射环境污染源的现状:广播电视发射设备共10235台,总功率130万千瓦;工科医疗设备共15335台,地球卫星3个,大哥大基站总数近万个;空中蛛网一样的高压输变电线等都在向外发射泄漏电磁波。

预防建议预防建议

  - 极低频电磁场 (高压线、核磁共振、电气化铁路、电焊、电动缝纫等极低频电磁场的预防建议)   

防辐射背心

WHO 国际癌症研究机构 (IARC) 及 WHO 专题工作组经评估认为极低频( >0Hz-100kHz )磁场与儿童白血病及脑癌有关,当工频( 50/60Hz )磁场暴露强度超过 0.3μT 或 0.4μT 时儿童白血病的患病风险增加 2 倍,据 WHO 统计显示约 1 % ~4%的儿童长期暴露于强度大于 0.3μT 的工频磁场环境。虽然人群流行病学资料及实验室研究资料尚不能证明工频磁场与儿童白血病存在因果关系, WHO 在其新出版( 2007 )的环境健康标准极低频电磁场专论中强调,尽管低强度环境电磁辐射生物学效应机制尚未阐明,但不能就此排除低强度环境电磁辐射能够产生有害的健康影响。同时由于电磁辐射无所不在,几乎世界上的每一个人都暴露于电磁辐射,因而即便其对人类健康影响十分轻微,也将会对人类的公共卫生产生巨大的冲击;如果其中某种健康影响是不可逆的(如肿瘤),那么其所造成的经济健康损失必将是沉痛的。   WHO 认为应当采取适当措施防止极低频电场和磁场对公众产生已知的健康危害,鉴于电磁辐射健康影响研究存在一定的科学不确定性, WHO 认为各国在制订电磁辐射预防策略时应当综合考虑电力行业对社会和经济的巨大贡献,应当采用低成本的预防措施,而不应当主观臆断的将暴露限值降低到不符合科学规律的程度。   ( 以下内容译自 WHO 环境健康标准 2007 专论 - 极低频电磁场 ) WHO 建议如下 :  1. 各国决策者应当为公众及职业暴露人群制订极低频电场和磁场暴露指南;国际暴露指南是*的暴露指南;   2. 决策者应当制订极低频电磁场防护规划,对各种发射源的电磁辐射进行检测,从而确保公众及职业暴露人群的暴露水平不超过暴露限值;   3. 在不影响健康效益、社会效益及电力行业的经济利益前提下,采取低成本措施合情合理的预防极低频电场和磁场暴露;   4. 决策者、社区规划者及生产商在新建电力设施及设计新型电力设备(包括电器在内)时应当采取低成本的措施预防极低频电场和磁场暴露;   5. 如果能产生其他额外的效益(如增加安全性)、或不需要增加成本或成本很低时,可以考虑改变现有工艺以降低设备或设施的极低频电磁场暴露水平;   6. 在考虑改变现有的极低频电磁场发射源时,应当对安全性、可靠性和经济效益进行综合考虑;   7. 地方政府应当加强网线管理,在新建电力设施或对现有的电力设施进行线路改造时应当减少非故意地面电流,确保安全;以前瞻性措施防范违反网线管理规定行为或判断现存的网线管理问题是代价昂贵的,可能也是不合理的;   8. 国家管理部门应当采用有效的、互动交流的公开策略使所有业主参与从而形成明智的决策;这一策略应当包括如何减少各业主自身暴露水平的内容;   9. 地方政府应当改善极低频电磁场发射设施的规划,在为大型极低频电磁场发射源选址时应当由企业、地方政府和公众进行良好的协商;   10. 政府和企业都应当促进电磁辐射研究,减少极低频电磁场暴露健康影响的科学不确定性。

病态反映

  一些受到较强或较久电磁波辐射的人,已经有了病态表现,主要反映在:  1.对心血管系统的影响: 表现为头痛,心悸,部分女性经期紊乱,心动过缓,心搏血量减少,窦性心律不齐,白细胞和血小板减少,乏力,免疫功能下降等;   2.对神经系统的影响: 表现为记忆力减退,容易激动,失眠;   3.视觉系统的影响: 为使眼球晶体混浊,严重时造成白内障,是不可逆的器质性损害,影响视力;   4.对生殖系统的影响: 表现为性功能降低,男子精子质量降低,使孕妇发生自然流产和胎儿畸形等;   5.长期处于高电磁辐射的环境中,会使血液、淋巴液和细胞原生质发生改变,影响人体的循环系统、免疫、激素分泌、生殖和代谢功能,严重的还会加速人体的癌细胞增殖,诱发癌症以及糖尿病、遗传性疾病等病症,对儿童甚至还可能诱发白血病;   6.装有心脏起搏器的病人处于高电磁辐射的环境中,会影响心脏起搏器的正常使用。   国际上普遍认为电磁辐射对人体的主要作用就是致热作用和非致热作用。电磁辐射包括非电离辐射和电离辐射,电离辐射作用在机体分子里面可以把有机分子正负电荷给拉开,然后就会产生不可恢复的器质性病变。非电离辐射就是一般讲的无线电类的辐射,它的量子携带能量很小,不足以把分子正负电荷分开,在去掉外部   作用场或者在场强低的情况下还可以恢复到有机分子。”

有关研究表明

  电磁波的致病效应随著磁场振动频率的增大而增大,频率超过10万赫兹以上,可对人体造成潜在威胁。在这种环境下工作生活过久,电磁波的干扰,使人体组织内分子原有的电场发生变化,给组成脑细胞的各种生物分子以一定程度的破坏。产生过多的过氧化物等有害代谢物,甚至使脑细胞的DNA密码排列错乱,制造出一些非生理性的神经递质。人体如果长期暴露在超过安全标准的辐射剂量下,人体细胞就会被大面积杀伤或杀死。

预防之道

  关于电磁污染标准的学界争论还在继续,但我们还需在各种电磁辐射环境中工作与生活,作为这世界上平凡而弱小生命的一员,人们又该如何预防并减轻电磁辐射对自身的伤害呢?   1.提高自我保护意识,重视电磁辐射可能对人体产生的危害,多了解有关电磁辐射的常识,学会防范措施,加强安全防范。如:对配有应用手册的电器,应严格按指示规范操作,保持安全操作距离等。   2.不要把家用电器摆放得过于集中,或经常一起使用,以免使自己暴露在超剂量辐射的危害之中。特别是电视、电脑、冰箱等电器更不宜集中摆放在卧室里。   3.各种家用电器、办公设备、移动电话等都应尽量避免长时间操作。如电视、电脑等电器需要较长时间使用时,应注意至少每1小时离开一次,采用眺望远方或闭上眼睛的方式,以减少眼睛的疲劳程度和所受辐射影响。   4.当电器暂停使用时,*不要让它们处于待机状态,因为此时可产生较微弱的电磁场,长时间也会产生辐射积累。   5.对各种电器的使用,应保持一定的安全距离。如眼睛离电视荧光屏的距离,一般为荧光屏宽度的5倍左右; 微波炉在开启之后要离开至少1米远,孕妇和小孩应尽量远离微波炉; 手机在使用时,应尽量使头部与手机天线的距离远一些,*使用分离耳机和话筒接听电话。   6.男性生殖细胞和精子对电磁辐射更为敏感。因此,男性应尽量减少与电磁波太频繁密集的接触,而且接触时也要保持安全距离,一般是半米以上。   7.消费者如果长期涉身于超剂量电磁辐射环境中,应注意采取以下自我保护措施:   ① 居住、工作在高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发射塔附近的人员,佩带心脏起搏器的患者,经常使用电子仪器、医疗设备、办公自动化设备的人员,以及生活在现代电器自动化环境中的人群,特别是抵抗力较弱的孕妇、儿童、老人及病患者,有条件的应配备针对电磁辐射的屏蔽服,将电磁辐射*限度地阻挡在身体之外。   ② 电视、电脑等有显示屏的电器设备可安装电磁辐射保护屏,使用者还可佩戴防辐射眼镜,以防止屏幕辐射出的电磁波直接作用于人体。   ③ 手机接通瞬间释放的电磁辐射*,为此*把手机拿远一点,等手机接通之后再拿近听,或者佩戴防辐射耳机接打电话。   ④ 电视、电脑等电器的屏幕产生的辐射会导致人体皮肤干燥缺水,加速皮肤老化,严重的会导致皮肤癌,所以,在使用完上述电器后及时洗脸。   ⑤ 多食用一些胡萝卜、豆芽、西红柿、油菜、海带、卷心菜、瘦肉、动物肝脏等富含维生素A、C和蛋白质的食物,以利于调节人体电磁场紊乱状态,加强肌体抵抗电磁辐射的能力。  防辐射健康宝 电磁辐射消除器HZ-WN1型  消磁80% 



突发环境事件中典型水污染物应急去除技术及案例
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摘 要: 突发环境事件在短时间内排放大量污染物,对生态环境造成污染,具有发生突然、扩散迅速、初期风险不明,处置艰巨等特点。我国现阶段突发环境事件多发频发态势未根本改变,环境应急处置技术体系尚不完善。针对我国环境污染应急处置技术需求,围绕受污染水的河道应急处置、自来水厂应急处理和工业园区污水处理厂应急处理3种情景,系统总结了突发环境事件中水污染物的特征和应急技术要求;梳理了突发水污染应急过程中重金属类和有机类污染物等典型水污染物常用应急去除技术,并结合当前技术进展情况对未来水污染物应急去除技术的方向进行了展望。




01


突发环境事件水污染物主要特征及其去除技术要求


1.1   水污染物主要特征

突发环境事件水污染物的主要特征具体表现在以下3个方面:1)可能涉及的污染物种类多、去除特性各异。如工业化学品污染物有60 000 余种,原国家安全生产监督管理总局发布的《危险化学品目录》含2 800 余类危险化学品,原环境保护部发布的《企业突发环境事件突发评估风险指南》含 310 种污染物,已纳入 GB 3838—2002《地表水环境质量标准》、GB 5749 —2006《生活饮用水卫生标准》等标准的污染物有 100 余种。2)污染物超标倍数大,去除率要求高。如2005年松花江水污染事件中,硝基苯浓度最高超过GB 3838—2002中集中式生活饮用水地表水源地特定项目标准限值(0.017 mg/L)数百倍[3]。3)污染特征与突发环境事件发生原因及现场条件直接相关,具有复杂性和不确定性,加之污染物去除影响因素多,往往需要结合每次事件的具体情况现场验证优化污染物去除方法。例如,同样为火灾爆炸事故引起的突发环境事件,2005年吉化双苯厂特大爆炸事故、2015年天津港特大火灾爆炸事故和2019年江苏响水特大爆炸事故的特征污染物分别为硝基苯、氰化物和苯胺。同样为锑污染事件,2015年甘肃陇星锑业有限责任公司尾矿库泄漏事件与2021年河南省三门峡市石门湖水库锑浓度超标事件相比,除了考虑溶解态锑的去除,还要考虑尾矿砂中锑的去除。

1.2   水污染物去除常见情景及技术要求

突发环境事件的应急处置要求污染应急处置工程短时间内建成,短时间内投入运行并见效。水污染物去除技术的选择,既要保证特征污染物有效去除,又要避免引入新污染物或产生新的生态环境风险。技术的选择不仅与污染物种类和浓度有关,还与污染物去除的场景有关。突发环境事件中水污染物去除的常见情景包括受污染水的河道应急处置、自来水厂应急处理和工业园区污水处理厂应急处理。这3种情景所能利用的设施条件不同,需要考虑的生态环境风险也有差别,因此对水污染物去除具有不同的技术要求。

(1)受污染水的河道应急处置情景

在受污染水的河道应急处置情景中,河道水量通常较大,污染带流至下游关键断面(饮用水水源地、出境断面、入河入海断面)的时间往往只有几天时间,甚至更短。为减少污染带的影响范围,缩短应急处置时间,水污染物去除通常采取可短时间内见效的物理化学处理技术,如筑坝关闸拦截,改善河道沉淀条件,促进悬浮污染物的沉淀去除,或利用围油栏促进油污上浮;通过投加水处理药剂或活性炭等吸附剂,使污染物沉淀或被吸附,由水相转移至固相,从而实现污染物的去除。由于氧化剂、酸碱等会对水体中的浮游生物和底栖生物产生破坏作用,因此一般情况下不予采用,如需采用,则要对投药后的河水进行进一步监测和处理。同时,水处理剂的纯度也要达到相关产品质量要求,避免引入新的污染物。河道内沉积的水处理沉淀物也需要根据情况进行清理,以免形成新的污染源。由于需要在河道内临时设置投药点,因此要采用现场便于操作和控制的药剂和加药设施。

(2)受污染水的自来水厂应急处理情景

在受污染水的自来水厂应急处理情景中,由于水处理设施都经过防渗处理,且不存在水生生物保护问题,加药、混合、沉淀、过滤和监测设施较为完备,因此可采用活性炭吸附、化学沉淀以及化学氧化法和曝气吹脱法等技术去除污染物。但由于自来水厂通常不设有生物处理单元,且生物处理单元启动时间较长,因此一般不考虑生物处理技术。饮用水水质标准明显高于GB 3838—2002和GB 8978—1996《污水排放标准》,对盐度也有明确的要求,因此在污染物去除过程中要避免引入新的污染物,例如硫化物沉淀法会向水中引入硫化物,在自来水厂的应急处理中较少采用,造成盐度大幅升高的去除技术在自来水厂应急处理也较少采用。

(3)受污染水的工业园区污水处理厂应急处理情景

在受污染水的工业园区污水处理厂应急处理情景中,受污染水来自工业园区突发事件处置过程,通常具有污染物浓度高、组成复杂、毒性强等特点,与正常生产条件下产生的工业废水具有明显差异,一般不能直接采用园区污水处理厂进行处理,通常需要对受污染水进行预处理,使废水的污染物浓度和毒性水平满足进水要求后,再利用园区污水处理厂进行处理。或者经污水处理厂部分处理单元强化后进行处理,如向生物处理单元投加活性炭以提高对有毒有机物的耐受能力,增加曝气量以提高系统的处理负荷,改变药剂配方提高混凝沉淀单元的处理能力等。由于园区污水处理设施都经过防渗处理,且具有物化、生化等多种不同类型的处理单元,具有事故池和调节池等多种备用设施,具有废气、污泥收集处理设施,因此污染物去除技术的选择余地更大。其技术选择的关键在于针对不同污染程度和污染物组成的废水采取不同的处理措施(图1),从而降低受污染水的处理成本。



02

突发环境事件水污染物去除技术及应用案例

近年来全国突发环境污染事件主要来自工业生产事故和危化品运输事故等突发事件,涉及的水污染物主要为重金属类污染物和有机类污染物。不同类型污染物具有不同的处置方法。如果只考虑污染物本身,不考虑应急场景,针对这些污染物有很多处理方法[2,4-10],包括化学氧化法、化学沉淀法、电解法、离子交换法、生物处理法、膜法等。但在突发事件应急处置情景下,电解法、离子交换法、膜法等对设备要求高和短时期内无法实现的技术,不适合采用。而化学氧化和化学沉淀法具有设施要求简单、药剂易得、启动见效快等优点,在突发环境事件的应急处置中应用潜力较大。结合实际应急实践和实验室模拟处置研究,对重金属类和有机类污染物去除技术总结如下。

2.1   重金属类污染物

2.1.1   去除技术
重金属类污染物包括各种重金属以及砷等类金属污染物,其去除一般采用化学沉淀法和氧化沉淀法[11-15]。化学沉淀法原理是在废水中加入化学药剂,使其与重金属离子结合形成沉淀,从而将重金属从水相分离出来,不同重金属类污染物采用的沉淀药剂不同[3,16]。常用药剂包括石灰、氢氧化钠、硫化钠以及聚合氯化铝、聚合硫酸铁等混凝剂,因此又可分为碱沉淀法、硫化物沉淀法和混凝沉淀法等。
2.1.1.1   碱沉淀法
碱沉淀法主要是通过向水中投加碱性药剂,使重金属离子与氢氧根离子结合生成氢氧化物沉淀而被去除。一般先预先加碱提高pH,降低目标污染物的溶解性,形成沉淀,然后再投加铁盐或铝盐进行混凝,形成矾花进行共沉淀。常用的碱性药剂有氢氧化钠和石灰类药剂。应急处置中,氢氧化钠因溶解度较高且便于投加而被广泛应用。碱石灰、消石灰等石灰类药剂也可调节废水的 pH,降低重金属离子在水中的溶解性,达到较好的去除效果,并且价格低、易回收,但产生的固体废物较多。碱沉淀法在操作时需要严格控制 pH,因为当碱性过强时一些氢氧化物沉淀会形成多种羟基络合物而发生反溶现象。利用石灰类药剂时,一般优先控制 pH 在 9 以内,并需综合评估衡量石灰类药剂投加量、pH、目标污染物去除水平三者之间的关系,避免增加后续处置的污泥量及回调酸的用量。碱沉淀法可用于水中镉、汞、镍、铍、铅、铜、锌和银的去除。
2.1.1.2   混凝沉淀法
混凝沉淀法是通过向废水中投放药剂,使其中的胶体粒子和细微悬浮物脱稳,并聚集成为数百微米~数毫米的矾花,进而通过重力沉降或其他固液分离手段予以去除。应急处置中常用的混凝剂为聚合氯化铝和聚合硫酸铁,助凝剂为聚丙烯酰胺。混凝沉淀法的去除效果与重金属种类特性密切相关,对于锑、钼、砷、硒等重金属去除效果较好,对锌[16]、汞[17]、铊[18]的去除效果较差。如锑污染应急处置研究中,在低温(4 ℃)、低浊度(10 NTU)条件,Sb(Ⅲ)初始浓度为50 μg/L,聚合硫酸铁投加量为 30 mg/L 时,锑去除率达96.7%[13]。汞污染应急处置研究中,原水汞浓度约 0.1 mg/L 时(pH 为 7.82),聚合氯化铝投加量从 20 mg/L 增至 70 mg/L 时,汞去除率仅为23.5%~31.8%[17]。王盼新等[18]在某河流铊污染事件应急处置中发现,河水中铊浓度为0.2 μg/L(pH为8.0),无论调整pH与否,直接投加混凝剂(聚合氯化铝或聚合硫酸铁)去除率均小于5%。
不同反应条件对不同重金属去除效果影响较大。对除镉(浓度为0.035~0.045 mg/L)而言,混凝剂种类影响不大,只要控制pH为9,铝盐、铁盐混凝剂均可达到较好的除镉效果(镉浓度低于0.001 mg/L)[3]。对除钼(浓度为 0.35 mg/L)而言,pH 和混凝剂种类均有明显影响,表现为弱酸(pH 为 6.5~8.0)条件下三氯化铁混凝效果显著高于硫酸铝,碱性条件下 2 种混凝剂去除效果均较差[19]
2.1.1.3   硫化物沉淀法
硫化物沉淀法是化学沉淀法的一种,其根据溶度积原理,向水中投加硫化物药剂,通过化学反应使溶解态的重金属离子转变为不溶于水的硫化物沉淀而被去除。重金属硫化物沉淀在水中的溶解度比较小,具有沉淀效果好、残余金属浓度低等优点。硫化物沉淀法在锌、镉、镍、铅、铜、银、铊等重金属突发污染事件的应急处置中应用较多[12],同时也作为混凝助剂去除汞[17]。自来水厂锌污染应急处理研究中,发现按照最佳投加计量关系和最佳预处理时间投加Na2S,当处理锌浓度超标不超过20倍原水时,只要投加适当的硫化物(控制浓度比为3.7),都能够保证出水水质稳定达到GB 5749—2006限值要求,并留有一定的安全余量[16]。硫化物沉淀法应用时须特别注意:1)由于硫在水中存在解离平衡,水质标准对硫化物也存在一定限值要求,处理后水中的残余硫化物可通过氯等消毒剂氧化去除,以满足对硫化物的标准要求。氯氧化硫化物速率极快,可在短时间内将硫化物氧化,有利于出水硫化物浓度快速降低;氯和硫化物质量比约为 4.5 条件下反应,出水可保持一定量余氯浓度[16]。2)硫化物在水中可能产生硫化氢气体,在组合工艺中应用涉及到pH预调节时,需把握硫化物沉淀和硫化氢气体产生的pH分界点。例如,利用石灰乳调节—硫化物沉淀工艺应急处置汞时,虽然pH在5.00~7.78时汞去除率迅速增加,但是为避免硫化氢产生,需要将pH控制在9[17]。此外,有硫化物沉积的底泥,在后续处置时也会产生硫化氢气体,在处置时要加强相关安全风险管控。
2.1.1.4   氧化沉淀法
氧化沉淀法是将重金属类污染物氧化为更容易沉淀的氧化态,然后通过碱沉淀或混凝沉淀法予以去除,常用的氧化剂为高锰酸钾、氯、二氧化氯、次氯酸钠、双氧水和过硫酸盐等[20-22]。在铊、砷、铁的应急处置中应用较广泛。与次氯酸钠氧化相比,弱碱性高锰酸钾法的除铊效果更好,即在投加高锰酸钾的同时投加氢氧化钠,将水的 pH 提高到 8 以上,碱性条件下新生态二氧化锰对铊的吸附作用和催化作用更强 [21]。高锰酸钾氧化法使用中为避免水中色度增加,后续可增加还原工艺,通过焦亚硫酸还原过量高锰酸钾。王盼新等[18]在水中铊应急去除试验中发现,高锰酸钾直接氧化可将铊浓度降至0.000 1 mg/L以下。
2.1.2   应用技术案例
2.1.2.1   某尾矿库泄漏事件受污染河水钼的应急去除案例
在某钼矿尾矿库泄漏事件中,受污染河水中钼和尾矿砂浓度较高,传统的聚合硫酸铁混凝沉淀方法除钼效果不理想。研究表明,高浓度尾矿砂对聚合硫酸铁混凝沉淀除钼具有不利影响,因此在河道设置 2 级应急处理工程,分别投加絮凝剂(聚丙烯酰胺)和混凝剂(聚合硫酸铁),实现先絮凝沉砂再混凝降钼。最终处理出水钼浓度稳定达到 GB 5749—2006 要求(0.07 mg/L)。
2.1.2.2   某河流铊浓度异常事件应急处置案例
在某河流铊浓度异常事件应急处置中,对比分析了直接混凝法、氧化+混凝法、氧化+吸附法、硫化物沉淀法 4 种方法对实际受污染河水中铊的去除效果和可行性,最终选择根据水质条件和现场试验结果,采用硫化物沉淀法使铊浓度稳定达到 GB 5749—2006 要求(0.000 1 mg/L) [18]

2.2   有机物类污染物

2.2.1   去除技术
突发环境事件受污染中需要重点控制的污染物主要指GB 5749—2006 、GB 3838—2002等标准中规定的有机物指标的物质。常用的处置技术为吸附法、吹脱法和氧化法。在复杂污染介质环境中,这 3 种处置技术往往联合使用。吹脱法一般不需要投加药剂,吸附法通常采用活性炭或者其他吸附材料进行吸附。粉末活性炭吸附效果显著优于颗粒活性炭,如果污染物浓度较高,吸附法不宜单独作为废水处理单元,需要根据污染物种类组合氧化法进行去除。
2.2.1.1   吹脱法
受污染水中挥发性有机物采用吹脱法去除。根据气液相平衡和传质速度理论,将气体通入水中,通过气液充分接触,使水中溶解气体和挥发性物质穿过气液界面,向气相转移,从而达到脱除污染物的目的。应急工程实施时首选鼓风曝气吹脱方式。张伟[23]采用曝气吹脱法模拟三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、三溴甲烷、三氯乙烯、四氯乙烯、苯、甲苯等物质的应急处理技术,研究发现,这几类挥发性有机物相应的相平衡高度小于 50 cm,曝气深度即曝气管的埋设水深应略大于 50 cm,以使气体达到最大利用率;再增加吹脱高度不能进一步增加污染物的去除率,同时高风压将造成高能耗,引起曝气成本的增加。程治良等[24]采用水力喷射空气旋流器吹脱处理氯苯废水试验研究中发现,废水初始氯苯浓度为 25 mg/L,水温25 ℃条件下,吹脱处理 3 min,氯苯去除率高达 99% 以上。
2.2.1.2   吸附法
受污染水中难挥发性和半挥发性有机物,可采用吸附法[12,25-28]去除,即采用具有较高表面能和较大比表面积的材料将水中污染物吸附去除。目前涉及到有机物的突发环境事件,如石油的贮存、运输和使用过程中发生的溢油污染事件(如2014年茂名白沙河废油重大污染事件)和安全生产过程爆炸产生的污染物泄露(如2005年松花江水污染事件)等均采用吸附材料进行快速处理。孙兰等[28]在流域溢油污染的吸附试验研究中,采用无纺布、吸油毡、海绵、麻袋和活性炭,对浓度为140 mg/L的石油类污染物(柴油、机油、重油和混油)进行吸附,结果发现,这几类常见吸油材料在1 min内都能达到瞬时吸附效果,其中无纺布对各石油类污染物吸附去除效果均较好(>75%),其次是麻袋、海绵。其中,无纺布吸油效果强,但是保油效果差;吸油毡保油效果较好,能将柴油固定在其表面;活性炭对石油类污染物的去除率表现为重油>混油>机油>柴油,去除率差异较大(44.49%~80.58%)。活性炭吸附硝基苯效果明显,在水源水硝基苯超标数倍条件下,通过在水厂改造炭砂滤池和取水口处投加粉末活性炭(投加量为40 mg/L),出水硝基苯浓度满足GB 3838—2002中硝基苯浓度限值(0.017 mg/L),并留有充分的安全余量。
2.2.1.3   氧化法
由于氧化法具有反应快速、降解彻底、实施便捷、价格低廉等优点,通过控制氧化剂投加量及其与污染物质的接触时间,可将大部分无机或有机污染物氧化去除。朱芳瑶等[29]选用双氧水、次氯酸钠、氯酸钙、高锰酸钾、高铁酸钾等模拟应急处置饮用水中甲醛,以达到GB 3838—2002中甲醛浓度标准限值(0.9 mg/L)。通过优化投加量、pH、时间、温度等条件,发现双氧水、次氯酸钠、氯酸钙均能高效处理甲醛废水,甲醛去除率可达99.9%以上。而同等条件下高锰酸钾与高铁酸钾对甲醛去除率仅有 80%左右。各因素对甲醛去除效果的影响表现为投加量>温度>氧化剂种类。叶圣豪等[30]在研究臭氧和次氯酸钠对焦化废水生化出水中总氰(浓度3.3 mg/L)的去除效果发现,臭氧法对焦化废水中氰化物的去除效果较差;当采用次氯酸钠溶液(投加量>6%)处理时,出水总氰浓度可低于0.3 mg/L。该研究处理对象为焦化废水生化处理出水,可为氰化物应急去除提供一定参考。此外,芬顿试剂氧化法反应速度快、氧化性强(可降解大部分毒性物质),在快速处理化工、石油、煤炭等行业的产品和中间产物等复杂物质时应用性好[31-32]
2.2.1.4   生物法
与重金属类污染物不同,绝大部分有机类污染物可通过生物代谢实现完全的降解,而且生物处理通常是成本最低的污染物去除方法。因此,工业园区事故污水的处理应优先考虑利用园区污水处理厂进行处理。当事故污水污染物浓度过高或毒性过强时,难以采用污水处理厂工艺进行直接处理,通常可考虑对废水进行预处理,再进入污水处理厂处理。也可对污水处理厂生物处理单元进行强化改造,如向曝气池内投加活性炭,利用活性炭吸附有毒有机物,降低曝气池中活性污泥直接接触的有毒有机物浓度,从而减小有毒有机物对活性污泥微生物的直接毒害,提高生物处理单元对有毒有机物的耐受能力。
2.2.2   应用技术案例及效果
2.2.2.1   某火灾爆炸事故污水中氰化物的应急去除案例
某火灾爆炸事故发生时,现场事故污水中总氰浓度达上百 mg/L,其中,300 mg/L以上高浓度污水被抽运作为危险废物进行焚烧处置,不适合抽运的高浓度污水通过原位撒药将浓度降至100~200 mg/L或更低,再通过移动设备就地处理至达标排放,对于不达标污水再通过湿地缓冲后排入外环境。根据水质条件和现场试验结果,确定采用氧化法为核心的“磁絮凝+二级次氯酸钠氧化+活性炭”组合工艺,处理后污水氰化物浓度达到GB 3838—2002中Ⅱ类水质标准限值(0.05 mg/L)。
2.2.2.2   某爆炸事故污水苯胺类的应急去除案例
爆炸现场周边河道中污水苯胺类达到50~80 mg/L,严重抑制活性污泥硝化细菌,进入污水处理厂前需要预处理[33]。经过工艺对比,最终采用芬顿试剂氧化法对受污染河水进行预处理,处理后出水苯胺类浓度降至 1 mg/L,然后再进入园区综合污水处理厂进行处理,最终实现事故污水的达标排放。

03

突发水环境事件应急处理存在问题与建议

(1)水污染物应急去除技术仍存在短板
受污染水的河道应急处置、自来水厂应急处理和工业园区污水处理厂应急处理3种情景中,自来水厂应急处理的技术储备较多,已基本形成较为完善的技术体系。工业园区污水处理厂应急处理事故污水时,事故污水复杂组成条件下关键污染物的快速识别和去除技术快速研发等仍存在技术瓶颈。在河道内应急处置受污染水时,尽管筛选出了大量的污染物去除技术,但由于河流现场条件更为复杂,应急处置事件更为紧迫,污染物去除效果的评价更为困难,应急处置过程及其产生的含有污染物的沉积物对水生生态系统的长期影响尚缺少系统研究,因此技术短板仍较为突出,亟待开展更为系统深入的研究。
(2)河道应急处置工程建设运行急需技术指南指导
在3种水污染物应急去除情景中,尽管河道应急处置难度最大,要考虑的生态环境风险因素最多,但河道应急处置的现代化水平最低,应急处置工程的建设运行急需技术指南指导,从而保证工程建设的规范性、运行的稳定性和效果评价的科学性。
(3)溶解性污染物去除技术研发急需加强
在河道水污染物应急去除中,重金属类污染物通过化学沉淀法、氧化沉淀法基本可实现有效去除,而氨氮以及部分溶解性有机物去除仍存在技术难点,在污水处理厂利用的生物法和化学氧化法在河道难于实施,急需加强生态环境友好的应急处置技术的研发。


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