强化混凝-深床过滤优化集成去除水中的POPs及其构效关系

Persistent Organic Pollutants ( POPs）are harmful for humen body because they might cause cancer, mutation and abnormality. Recently,the existence of POPs in water source was found widely, which seriously threaten the drinking water safety of people.Therefore the integration of optimized enhanced coagulation and optimized deep bed filtration was proposed for POPs removal under the condition that the original production process of tap water is not changed.. The research contents are expected as follows: （1）the effects of coagulant type and dosage, assistant coagulant type and dosage, turbidity and pH value of raw water,strengh and time of stirring,fractal demension of flocs, etc on the removal of various POPs by enhanced coagulation and their optimum parameters.(2)the effect of filter medium type and diameter, the depth of filtration bed and filtering velocity, direct filtration, the sludge in the surface of filter medium and the method of back wash, etc on the removal of various POPs by deep bed filtration and their optimum parameters.(3)The integration of enhanced coagulation and deep bed filtration based on the optimization of them for the increasing effec and the complementary effect in removal of POPs.(4)the mechanisms of the reaction of POPs with the surfaces of turbidity substances, flocs and filter media;the quantitative model for the relationships between structurs and effect; the prediction for removal rate of various POPs.. In conclusion, this research is to establish the system of theory and technology for the removal of POPs by the integration of optimized enhanced coagulation and optimized deep beed filtration.The goal is to ensures the dringking water safety of people and to effectively handle the emergence of POPs polution.

持久性有机污染物(POPs)对人体有致癌、致突变及致畸的危害，近年来在一些水源中已发现POPs的存在，严重威胁着人民群众的饮水安全，为此提出针对POPs的强化混凝-深床过滤优化集成，以便在不改变自来水生产流程的情况下消除水中的POPs。.研究内容有：（1）混凝剂种类及投加量、助凝剂种类及投加量、原水浊度及pH值、搅拌强度及时间、絮体分形维数等对强化混凝去除各种POPs的影响及优化参数；（2）滤料种类和粒径、滤床深度和滤速、直接过滤、滤料表面积泥和反冲洗方法等对深床过滤去除各种POPs的影响及优化参数；（3）在强化混凝和深床过滤优化基础上二者的集成，及其对POPs去除的增强和互补作用；（4）不同种类POPs在浊度物质、絮体和滤料表面上的作用机制，定量构效关系模型，POPs的去除率预测。.目标是建立针对POPs的强化混凝-深床过滤优化集成的理论及技术体系， 保障饮水安全，有效应对污染突发事件。

持久性有机污染物(POPs)对人体有致癌、致突变及致畸的危害，近年来在一些水源中已发现POPs的存在，严重威胁着人民群众的饮水安全，为此提出针对POPs的强化混凝-深床过滤优化集成，以便在不改变自来水生产流程的情况下消除水中的POPs。目标是建立针对POPs的强化混凝-深床过滤优化集成的理论及技术体系，保障饮水安全，有效应对污染突发事件。   . 在国家自然科学基金的支持下，课题组经过数年的努力，针对多种持久性有机污染物的去除，对以下混凝及过滤的操作参数做了优化研究：（1）混凝剂种类及投加量、助凝剂种类及其活化条件、助凝剂投加量及使用配比、原水浊度及pH值、搅拌强度及时间、絮体分形维数等；（2）滤料种类及粒径、滤床深度、过滤速度、反冲洗方法等。然后在以上强化混凝和深床过滤优化基础上将二者集成起来，利用它们对POPs去除的增强和互补作用，最大限度地去除POPs。. 课题组对有机氯农药（OCPs）、全氟辛酸（PFOA）、多氯联苯(PCBs)等多种POPs做了实验研究。此处以OCPs为例说明。研究结果指出，不同混凝剂对OCPs（其中含有4种DDT异构体和4种六六六异构体）中不同异构体的去除效果不同，在OCPs浓度为200 ng/L 时，不同异构体的去除率一般在57 % 至 75 % 范围以上，其中聚合硫酸铁和聚硅硫酸铝效果最好，在助凝剂的协同作用下，对OCPs不同异构体的去除效率最高可分别达到70 % 至 95 % 和 78 % 至 100 %。研究结果还指出五种滤料过滤去除OCPs的效率也不同，无烟煤、陶粒对OCPs去除效果最好，对不同异构体最大去除率分别为53% 至 93 % 和 55 至 90 %。在此基础上的强化混凝与深床过滤优化集成消除OCPs的效果分别与单独强化混凝、单独过滤去除OCPs相比，OCPs不同异构体的去除率分别提高3 % 至 25 % 和10 % 至15 % 左右。.  本研究探讨了不同种类POPs在浊度物质、絮体和滤料表面上的作用机制。研究证明，POPs多数为疏水性有机化合物小分子，容易与疏水性絮体及疏水性滤料结合，在自来水生产过程中，利用此原理，优化各项参数，充分发挥混凝和过滤的优势，可以有效去除持久性有机污染物。研究所得到的各项优化参数可为自来水生产中消除POPs和应对POPs污染突发事件提供参考。