市政污水与厂区空气中cVMS浓度与排放研究

摘要

环状挥发性甲基硅氧烷(cVMS)因其独特的物理化学性质被广泛添加于化妆品和个人护理品(C&PCPs)、电子产品、家具、生物制品等产品当中，其中添加于C&PCPs是cVMS的重要应用。含有cVMS的C&PCPs在使用过程中约有10％的cVMS会随污水进入市政污水处理厂，污水中的cVMS一部分通过挥发方式进入大气，部分吸附到污泥中，最后进入天然水体。进入大气中的cVMS通过干湿沉降方式进入到天然水体和陆地环境，对陆地和水生生态环境产生不利影响，因此，对污水处理厂污水及厂区环境空气中cVMS行为的研究具有重要意义，目前，国内对市政污水处理厂中cVMS环境行为的研究较少，市政污水处理工艺和厂区是否封闭等对厂区大气中cVMS浓度的影响及其排放过程并不十分清楚。
　　本文选取大连市具有代表性的8家污水处理厂为研究对象，重点研究了污水（入、出水）中cVMS(D3、D4、D5、D6)的浓度水平及污水浓度随月份变化的规律、厂区空气中cVMS(D4、D5、D6)浓度水平，剖析了污水载入量、气温和风向风速对其浓度变化的影响规律，最后采用简易高斯扩散模型和空气污染物浓度单室模型对8家水厂cVMS的大气排放量进行了估算。结果表明，8家污水处理厂入水D3、D4、D5和D6平均浓度(ng/L)分别为:190.64±61.92，396.61±379.61，2073.31±1714.44，857.90±788.00，D5浓度分别是D3、D4、D6浓度的11倍，5倍和2.4倍;出水cVMS浓度较低，大部分未检出。大连市污水处理厂入水cVMS平均浓度比国外报道浓度水平低1-2个数量级。入水cVMS浓度趋势为D5＞D6＞D4＞D3，与上海、加拿大相关研究报道C&PCPs组分浓度规律相同。8家污水处理厂曝气池附近空气中D4、D5和D6平均浓度（ng/m3）分别为:11645.58±1828.36，3540.43±5771.10，586.70±634.23，其中D5约占cVMS总量的61％。与距离污水处理厂较远的参照点环境空气浓度相比，污水处理厂空气中cVMS浓度高于参照点1-3个数量级，表明污水处理厂是大气中cVMS的重要排放源。采用简易高斯扩散及单室模型对污水处理厂∑cVMS年排放量进行了估算，8家污水厂总排放量为1343.12 kg/yr，其中开放式污水处理厂排放量为1314kg/yr，封闭式污水处理厂排放量为123g/yr，封闭式污水处理厂cVMS排放量远低于开放式污水处理厂，这说明封闭式水厂能够极大地减少cVMS的排放。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 cVMS简介

1．1．1 cVMS定义

1．1．2 cVMS的应用与生产

1．1．3 cVMS的危害

1．2 污水处理厂中cVMS的多介质分布

1．2．1 污水中的cVMS

1．2．2 大气中的cVMS

1．2．3 污泥中的cVMS

1．3 污水中cVMS的分析方法

1．4 大气中cVMS的分析方法

1．5 污水处理厂大气cVMS排放量估算模型

1．5．1 归趋模型

1．5．2 简易高斯扩散模型

1．5．3 质量守恒模型

1．5．4 逸度模型

1．6 研究内容

第2章 污水中cVMS的检测方法

2．1 仪器与试剂

2．2 实验方法

2．2．1 标准样品的制备

2．2．2 样品前处理

2．2．3 GC-MS仪器条件

2．3 分散液液微萃取条件优化

2．3．1 萃取剂的选择

2．3．2 分散剂的选择

2．3．3 萃取时间的选择

2．3．4 萃取剂体积的选择

2．4 质量保证与质量控制(OA／QC)

2．4．1 空白

2．4．2 基体加标回收率

2．4．3 富集系数

2．4．4 校正曲线

2．4．5 LOD、LOQ

2．4．6 RSD

第3章 大气中cVMS的检测方法

3．1 仪器与试剂

3．2 实验方法

3．2．1 TD管老化方法

3．2．2 热脱附、GC-MS仪器条件

3．3 质量保证与质量控制(QA／QC)

第4章 污水和空气cVMS浓度监测

4．1 监测方案

4．1．1 监测点位

4．1．2 污水处理厂概况

4．1．3 污水样品采集

4．1．4 大气样品采集

4．2 污水中cVMSs的浓度分析

4．2．1 入水

4．2．2 出水

4．2．3 国内外研究比较

4．3 大气中cVMS浓度水平

4．3．1 污水处理厂cVMS浓度对比

4．3．2 cVMS浓度的月份变化

4．3．3 国内外研究对比

4．4 本章小结

第5章 污水处理厂cVMS排放量估算

5．1 简易高斯扩散模型估算

5．1．1 模型原理

5．1．2 cVMS大气排放量(开放式)

5．1．3 cVMS年排放量(开放式)

5．2 空气污染物单室模型估算

5．2．2 cVMS大气排放量(封闭式)

5．2．3 cVMS年排放量(封闭式)

5．3 人均排放量估算

5．4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

附录

攻读学位期间公开发表论文

致谢

作者简介