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国内外文献表明,新型污染物PPCPs(Pharmaceuticals and Personal Care Products)已经出现在城市给水管网中。尽管浓度痕量,但管网直接面对用户,水中PPCPs的分布与迁移转化对饮用水安全影响应该受到关注。 根据天津市水源污染状况调研及对供水系统不同位置的水质监测,在确定目标管网、典型PPCPs以及搭建实验管网的基础上,首先建立和完善了典型PPCPs的痕量检测方法,并在不同季节、不同位置检测二种管网中的典型PPCPs污染物的浓度;其次依据在实验与实际管网的大量检测数据,分析和确定了PPCPs在管网系统中的分布特征;进而设计和进行了大量的实验,研究颗粒物、余氯、细菌与典型PPCPs的相互作用,确定了反应关系;然后通过解析典型PPCPs在给水管网中的迁移转化行为,确定了其迁移转化规律;最后依据反应动力学原理构建了典型PPCPs的反应动力学模型,据此进行了二种管网中典型PPCPs浓度分布的模拟,经与实际检测值对比,拟合程度较为理想。 2100433B
新型污染物PPCPs(Pharmaceuticals and Personal Care Products)对饮用水安全影响问题日益受到关注。针对现有净水工艺对PPCPs去除有限的现状,本课题对给水管网系统中的PPCPs在复杂管网条件下的分布与迁移转化进行研究。通过建立和完善典型PPCPs的痕量检测方法,在不同季节、不同位置检测分析目标管网中的典型PPCPs,掌握其在给水管网系统中的分布特征;研究管网中颗粒物、余氯、细菌与典型PPCPs的相互作用与反应关系;深入分析其在给水管网中的迁移转化行为,确定迁移转化规律,构建典型PPCPs的反应动力学模型;最终融合管网水力方程,建立给水管网中典型PPCPs浓度分布机理模型。本课题的研究可为饮用水系统中PPCPs的控制提供数据支持和理论依据。
常用的给水管材料有铸铁管 、钢管和预应力混凝土管。可用白铁管和塑料管。金属管要注意防腐蚀,铸铁管常用水泥砂浆涂衬内壁。从供水点(水源地或给水处理厂)到管网的管道,一般不直接向用户供水,起输水作用,称输...
在管网的线路布置完成后,要求通过计算确定各管段的管径、泵站扬程和扬水量以及水塔或水池的高程和容量等。管网计算中首先是用水量的分析和管道流量的分配,然后是管径的确定和水压的计算。计算不仅是一个水力学问题...
给水管网的干管呈枝状或环状布置(见图)。如果把枝状管网的末端用水管接通,就转变为环状管网。环状管网的供水条件好,但造价较高。小城镇和小型工业企业一般采用枝状管网。大中型城市、大工业区和供水要求高的工业...
农业非点源污染物在排水沟渠中的迁移转化研究进展
农业非点源污染物在排水沟渠中的迁移转化是农业非点源污染控制和管理的重要环节。在简要分析农田排水沟渠生态结构和生态特征的基础上,归纳总结了排水沟渠中水生植物、微生物和基质底泥各组分的生态功能以及各组分同氮磷污染物间的相互作用机理;结合目前研究现状,提出今后尚需进一步研究的问题,包括沟渠生态系统中各组分不同作用的量化研究、农业非点源污染物在排水沟渠中的迁移模型以及宏观层面上沟渠湿地运用与区域生态环境间关系的研究等。
黄河水体中泥沙与污染物迁移转化关系探讨
黄河泥沙对水质有着显著的影响,给黄河水资源保护工作带来一系列不同于其他河流的特有的问题和困难。在黄河多沙水体监测技术研究的基础上,分析了黄河水体中重金属、耗氧有机物、有毒有机污染物、营养性污染物等的迁移、转化和归宿。科学研究黄河水环境问题,必须结合水环境化学、环境地球化学、水化学和水利工程科学(主要是水力学、泥沙运动力学)等多门学科,充分研究黄河泥沙的特点、理化特性和黄河泥沙与污染物间的作用,确立科学系统的多沙水体前处理方法和监测技术,才能对黄河水质污染状况作出科学的判断。
无机污染物通过沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、胶体形成、吸附-解吸等一系列物理化学作用进行迁移转化,参与和干扰各种环境化学过程和物质循环过程,最终以一种或多种形态长期存留于环境,形成永久性的潜在危害。下面以重金属为例来对无机污染物在水体中的迁移转化加以说明。
重金属在水体中迁移转化的过程是一个复杂的物理、化学及生物工程。所以,在研究其在河流中迁移化的规律时,必须正确综合考虑各过程及其影响因素。重金属迁移指的是重金属在自然环境中空间位置的移动和存在形态的转化,以及由此引起的富集与分散问题。
重金属在水环境中的迁移,按照物质运动的形式,可分为机械迁移、物理化学迁移和生物迁移三种基本类型。
机械迁移是指重金属离子以溶解态或颗粒态的形式被水流机械搬运。迁移过程服从水力学原理。
物理化学迁移是指重金属以简单离子、络离子或可溶性分子,在环境中通过一系列物理化学作用(水解、氧化、还原、沉淀、溶解、络合、吸附作用等)所实现的迁移与转化过程。这是重金属在水环境中的最重要迁移转化形式。这种迁移转化的结果决定了重金属在水环境中的存在形式、富集状况和潜在生态危害程度。
生物迁移是指重金属通过生物体的新陈代谢、生长、死亡等过程所进行的迁移。这种迁移过程比较复杂,它既是物理化学问题,也服从生物学规律。重金属能通过生物体迁移,并使重金属在某些有机体中富集起来,经食物链的放大作用,构成对人体危害。
吸附剂的再生是吸附领域的瓶颈问题,如何在吸附剂上实现有机污染物高效吸附和完全降解是研究热点和难点。本研究拟研发可重复使用的纳米碳基复合吸附材料,能够高效吸附水中微量的典型药物和个人护理品(PPCPs),并在再生或吸附过程中氧化降解吸附的PPCPs,同时实现吸附剂的再生和污染物的降解。 主要内容包括研制可再生的具有介孔结构的颗粒碳纳米管和负载金属催化剂的复合石墨烯或碳纳米管吸附材料;研究该材料吸附典型PPCPs的特性和机制;利用纳米碳材料的高稳定性和导电性,研究通过低温加热、化学试剂氧化和电化学氧化等再生方式,完全氧化降解吸附在材料上的PPCPs,实现纳米吸附剂的再生和重复使用;构建基于负载催化剂的纳米碳基复合材料的吸附电化学降解装置,阐明PPCPs快速吸附同时被电化学氧化降解的特性和机制。本研究能拓展纳米碳材料在环境吸附领域的应用,为给水和污水处理中去除微量新兴污染物提供理论和技术支持。
吸附剂的再生是吸附领域的瓶颈问题,如何在吸附剂上实现有机污染物高效吸附和完全降解是研究热点和难点。本项目研发可重复使用的纳米碳基复合吸附材料,能够高效吸附水中微量的典型药物和个人护理品(PPCPs),并在再生或吸附过程中氧化降解吸附的PPCPs,同时实现吸附剂的再生和污染物的降解。 研制超细磁性生物碳、可再生颗粒碳纳米管、碳纳米管电极、多孔碳纳米管或石墨烯和负载金属催化剂的复合石墨烯吸附材料;利用球磨法、加热-过滤法、嵌插刚性分子法、自组装法,解决了纳米材料难分离、易团聚等缺点,在吸附材料内部产生更多的微孔和介孔,比表面积比改性前增大,利于吸附去除污染物。 研究该材料吸附典型PPCPs的特性和机制;通过吸附动力学、吸附等温线、pH影响、外加电压、共存离子影响等实验结果,发现制备的吸附材料对于马卡西平、双氯芬酸钠、四环素、环丙沙星、磺胺甲恶唑、扑热息痛等PPCPs的吸附能力比改性前均有不同程度的提高,负载金属催化剂的复合石墨烯吸附材料的吸附能力更是优于商业颗粒活性炭。 利用纳米碳材料的高稳定性和导电性,研究通过低温加热、类芬顿、电化学氧化和E-peroxone技术等再生方式,完全氧化降解吸附在材料上的PPCPs, 实现纳米吸附剂的再生和重复使用,使这些吸附材料至少可以重复利用五次;构建基于负载催化剂的纳米碳基复合材料的吸附电化学降解装置,阐明PPCPs快速吸附同时被电化学氧化降解的特性和机制。 本项目研究能拓展纳米碳材料在环境吸附领域的应用,为给水和污水处理中去除微量新兴污染物提供理论和技术支持。本项目发表SCI论文6篇,国际会议论文4篇,申请专利1项。