有机硅氧烷在市政废水处理厂的归趋研究

摘要

有机硅氧烷是一种有机硅化合物，因其具有高蒸汽压、低水溶性、表面活性和润滑性等特定属性，而广泛存在于化工、工业、交通和日常生活应用等各个领域。本文主要研究大连污水处理厂的各个处理工艺阶段的污水和污泥中甲基硅氧烷（VMS），即八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环戊硅氧烷(D5)和十二甲基环六硅氧烷(D6)的分布和环境归趋，分析VMS的迁移机制、不同介质下的停留时间以及去除率。污水和污泥样品通过液-液萃取法、液-固萃取法以及气相色谱-质谱(GC-MS)联用来分析。进水、出水和污泥样品中VMS的浓度分别为2.16 ugL-1、0.61 ug L-1和2.7 mg kg-1干重。基于市政污水厂的每日污水处理量，计算硅氧烷的质量流量，每日进水中硅氧烷的平均总质量为52 g d-1，过出水每日排放至环境中的硅氧烷平均总质量为15 gd-1，而处理过程中VMS的去除率在22～83％之间。逸度模型模拟结果显示三种化合物D4、D5和D6主要是通过三个途径消除:污泥吸附、挥发和出水。其中，污泥吸附是主要的途径，而挥发和出水则相对较小。特别是污泥吸附量随着分子疏水性增大而升高，从D4的54.52％到D6的82.09％，挥发量随着分子量的增大而减少，从D4的33.62％到D6的2.07％。主要原因是污泥/水吸附系数(Kd)增加比例要大于空气/水分配系数(KAW)的增加比例。因此VMS还是倾向于吸附于污泥而不是挥发到大气中。实验和模型的结果表明，污泥吸附和挥发是影响VMS在市政污水厂中归趋变化的关键因素，同时实验结果可能会受到居民使用护肤品和化妆品的使用习惯影响，需要长期的对污水处理工厂进行监测。生态风险评价表明，该市政污水处理工厂排放出水中含有的D4、D5和D6还没发现对水生环境的生态构成影响，但是D4、D5和D6在水环境中的风险商为0.3、0.3和0.5，属于0.1～1的区间，因此需要动态长期观测出水中VMS浓度，避免水环境中的高风险发生，一旦发现风险商值超过1，则需要对VMS的排放实施管理措施。

目录

声明

摘要

引言

第1章 有机硅氧烷的性质

1．1 有机硅氧烷介绍

1．2 有机硅氧烷的应用

1．3 有机硅氧烷的环境性质

1．3．1 辛醇／水分配系数

1．3．2 空气／水分配系数

1．3．3 有机碳／水分配系数

1．4 有机硅氧烷的污染源和环境介质分布

1．4．1 水体浓度

1．4．2 气体浓度

1．4．3 污泥浓度

1．5 有机硅氧烷降解

第2章 有机硅氧烷在市政污水处理工厂的浓度和分布

2．1 市政污水工厂介绍

2．1．1 污水厂规模和服务范围

2．1．2 污水厂工艺来源和效果

2．1．3 污水厂工艺优点

2．1．4 市政污水厂工艺设备及运行过程

2．1．5 污水厂工艺设备参数

2．2 采样和样品分析

2．2．1 水和污泥样品

2．2．2 样品前处理

2，2．3 气相色谱／质谱分析

2．2．4 质量保证／质量控制(QA／QC)

2．3 浓度分析

2．3．1 水样品浓度和分布

2．3．2 污泥样品浓度

第3章 逸度模型模拟有机硅氧烷在市政污水处理工厂的归趋

3．1 污水处理厂模型参数介绍

3．1．1 模型参数

3．2 逸度模型

3．2．1 逸度介绍

3．2．2 多介质环境模型介绍

3．2．3 CWSBR逸度模型

第4章 有机硅氧烷在市政污水处理工厂质量流量和生态风险

4．1 质量流量计算

4．1．1 计算原理

4．1．2 质量流量结果

4．2 生态风险评估-商值法

结论

参考文献

致谢