[实用新型]一种水源地饮用水突发性环境污染物应急处理装置

说明书

技术领域

一种水源地饮用水突发性环境污染物应急处理装置，属气体放电物理和环境工程等技术领域。 

背景技术

近年来，随着工农业生产的迅速发展，旅游休闲、度假业的开发使含有大量的氮、磷营养物质的污水进入湖泊、水库，从而造成水体营养物质含量明显上升，浮游植物量大幅度提高，致使水体营养化加剧，有机污染增加，由此引起蓝藻水华爆发。蓝藻细胞死亡并破裂后，会在水中产生大量的藻毒素MC。蓝藻毒素具有致染色体断裂、致基因诱变以及较高的急性毒性，对人类健康构成潜在危害。同时引起水源地水质突发性恶化，从而使自来水水质发臭、变色、超标，影响了人们的身体健康和正常生活。此外，一些其他突发性事故（例如，发生化学品泄漏事故、突发禽流感、SARS等生物灾害等）的发生也可导致自来水水质超标。 

对于一般有机污染物，可以采用传统的水处理工艺进行净化处理，在一定浓度范围内可以达标。但传统的水处理工艺（如混凝、沉淀和过滤）都不能有效去除水中MC，不能保证出水MC达标。就目前来说，控制MC的方法，研究最多的是采用物理、化学和生物等方法。 

Morris等发现，MC可通过高粘度的粘土矿颗粒过滤去除，效率可达81%。物理法去除藻毒素不破坏毒素结构，因此不需考虑副产物的生成，去除效果较好，但对截留或吸附后藻毒素的处置应高度重视，这类技术的应用必须采取安全严密的监控措施，以确保能达到预期的效果。化学法去除MC都存在一定的局限性，氯化的高投药量和较长的接触时间限制了它在去除MC上的应用，而且还需考虑氯化后副产物的潜在危害；过氧化氢单独使用效果较差，必须与其他氧化剂联合用于藻毒素的去除；臭氧是一种去除MC的有效方法，但由于技术限制使臭氧的产率一直很低，运行成本成为臭氧应用的瓶颈。生物法安全简便，无须特殊的设备，投资较少，去除率一般可达到80%以上，但其处理周期较长。 

藻类污染控制与去除一般采用：①气浮法。藻类密度较小，其絮凝体不易沉降，采用气浮法可以取得好的除藻效果。②直接过滤法。③微絮过滤法。④化学药剂法。常用的除藻剂有硫酸铜、氯气、二氧化氮、KMnO₄，但有试验发现使用高锰酸钾、氯气可能使藻细胞裂解，反而导致MC浓度增加。⑤生物过滤法。利用本法进行除藻的研究还不够深入。中科院南京地理与湖泊研究所根据不同生态类型水生高等植物的净化能力及其微生环境特点，设计了由飘浮、浮叶、沉水植物及其根际微生物等组成的人工复合生态系统(ACE)，在太湖进行了模拟试验。结果表明，该湖水经该系统净化后藻类生物量下降58%。 

对病原微生物污染的控制，最直接有效的措施是利用化学、物理方法杀灭或抑制。但这些技术在实际应用过程中存在有不同的缺陷，如杀灭不完全，尤其是对一些产芽孢的烈性致病细菌的控制非常困难；化学方法处理难以避免存在环境污染问题，因此研制新型杀灭或抑制病原微生物技术的研究迫在眉睫。 

在研究应急处理水源地突发性环境污染物方法时，应遵循国际化学科学研究的前沿——绿色化学12条原则和国际环境科学研究前沿——高级氧化技术原则，从源头上解决治理过程中的环境污染问题，力求实现零环境污染、零废物排放，能够满足快速应对环境突发污染事件的要求。 

众所周知，羟基自由基（OH^·）是具有极强氧化能力的氧化剂。它具有极强的杀灭蓝藻、病原微生物的特性，同时又具有除臭、脱色的特性。它能氧化几乎所有的有机物和大部分的无机物，使有毒的微囊藻毒素以及化学有机污染物等最终降解为CO₂、H₂O和微量无毒害的无机盐。OH^·参与化学反应是属于游离基反应，它的化学反应速率常数大多在10⁹ L/mol·s以上，达到或超过扩散速率的极限值（10¹⁰L/mol·s），比其它化学药剂、杀灭菌剂的反应速率常数高出8个数量级，反应时间短，可以满足快速应对突发事件的要求；OH^·半衰期约在30min左右，反应剩余的OH^·将最终分解成无害的H₂O、O₂，不存在任何残留物。利用大气压强电场电离放电方法可以规模高效产生羟基自由基，能够满足大规模处理环境污染物的需要，有望实现水源地突发性环境污染物的快速、零污染、零伤害的绿色治理。 

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