污水处理厂挥发性有机物分布特性与逸散规律研究

摘要

污水处理厂在污水处理过程中会逸散出多种挥发性有机物(VOCs)，对其附近地区的空气质量和工作人员健康造成严重影响。本研究从哈尔滨某城市污水处理厂处理单元采集空气与水体样本，对气液两相中 VOCs进行定性定量分析，旨在探讨污水处理厂 VOCs分布特性与逸散规律。本文以苯系物（苯、甲苯、二甲苯）和氯代烃（三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯）为研究对象，研究其四季浓度变化规律；其在格栅，初沉池，生化池和二沉池处理单元中的逸散规律。同时研究了苯系物和氯代烃在污水处理过程中曝气池内固、液、气三相分布规律。此外，对气相中浓度最高的苯系物进行了风险评价。　　污水处理厂 VOCs分布特性结果表明，城市污水处理厂逸散出的 VOCs主要为小分子量的烷烃、苯系物（苯、甲苯、二甲苯）和氯代烃（三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯）。气相 VOCs浓度在夏季最高，液相VOCs浓度在冬季最高。污水处理厂空气中没有检测到四氯化碳；苯、甲苯、二甲苯三氯甲烷和三氯乙烯浓度在初沉池达到最高，其浓度分别为80、99、172、23.4和0.53μg/m3；而三氯乙烯气相浓度在二沉池最高，为0.57μg/m3。液相苯系物和氯代烃浓度与 UV254正相关。厌氧池 UV254值降低，表明苯系物和氯代烃液相浓度的降低。苯系物属于易生物降解物质，其浓度在生化池中下降很快。氯代烃属于难生物降解物质，二沉池中氯代烃浓度的回升表明微生物吸附的氯代烃发生解吸而进入液相。苯系物风险评价表明，长期工作在污水处理厂的工作人员存在轻微的致癌风险。　　VOCs逸散规律研究表明，细格栅间苯系物和氯代烃逸散速率很小，二甲苯逸散速率为12.94×10-6~17.24×10-6g/s；三氯甲烷为1.88×10-6~2.58×10-6g/s。沉淀池苯系物和氯代烃春季逸散速率为其在夏季逸散速率的1.7倍。相比初沉池，春季二沉池的苯、甲苯和二甲苯逸散速率分别下降了40.8％，46.7%和95.5%；然而，氯代烃逸散速率平均增长了13%。生化池中，苯系物和氯代烃逸散速率在冬季最大，夏季最小。冬季苯和三氯甲烷的逸散速率分别为5.22g/s和18.92 g/s；夏季逸散速率分别为1.35g/s和16.7g/s。生化池苯系物逸散速率已经超过《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)中的三级标准。　　在生化池厌氧段中，由于有机物厌氧分解，苯、甲苯、二甲苯、三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯的总浓度分别上升了20.9%、20.3%、24.2%、26.2%、12.0%、11.0%和7.4%。厌氧阶段固相中苯、甲苯、二甲苯、三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯占总量比例为38.7%、43.6%、38.0%、28.8%、24.3%、15.3%和20.5%。在生化池的水力停留时间内，苯系物被去除；氯代烃总量平均去除率为40%。二沉池阶段，固相中三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯占总质量比例分别为5.2%、20.1%、6.8%和0%。　　曝气对 VOCs去除效果研究结果表明，在曝气作用下，30.6%的 TOC并没有被微生物降解，只是从液相逸散到气相。因曝气作用而去除的苯系物达到了100%；曝气去除三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯的比例分别为27.5%、39%、42.4%和38.5%。

目录

污水处理厂挥发性有机物分布特性与逸散规律研究

DISTRIBUTION CHARACTERISTICS AND VOLATILIZATION RULES OF VOLATILE ORGANIC CHEMICALS FROM WWTP

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1课题背景

1.2 VOCs国内外研究现状

1.3课题来源和研究内容

第2章 实验材料和方法

2.1实验材料

2.2实验采样以及分析方法

2.3实验装置

2.4实验质量保证

第3章 污水处理厂VOCs分布特性和风险评价

3.1引言

3.2污水处理厂各处理单元水质分析

3.3污水处理厂逸散VOCs定性分析

3.4污水处理厂VOCs浓度定量分析

3.5污水处理厂VOCs风险评价

3.6污水处理厂VOCs逸散控制对策

3.7本章小结

第4章 污水处理厂处理单元VOCs逸散规律

4.1引言

4.2格栅间VOCs逸散速率

4.3沉淀池VOCs逸散速率

4.4曝气池VOCs逸散速率

4.5本章小结

第5章 污水处理厂曝气池VOCs三相分布和处理效果

5.1 引言

5.2 VOCs在水处理过程中的三相分布

5.3 曝气对VOCs去除的影响

5.4本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

《学位论文出版授权书》

致 谢