酚类污染物在松花江中的迁移扩散模型及活性炭应急措施

摘要

近年来，随着工农业生产节奏的加快与生产活动日益频繁，突发性环境污染事故频频发生，严重威胁人类健康、破坏生态环境，并造成巨大经济损失。而松花江沿岸煤化工、石油化工、制药等化工行业的迅速发展，使得这些行业在生产过程中所产生的酚类污染物或含酚废水量也在迅速增长，导致松花江发生突发性污染事故的几率急剧增长。本文主要研究当松花江发生突发性酚污染事故时，酚类污染物在松花江中的迁移扩散情况及利用活性炭应急的具体措施。
　　首先结合松花江的水力条件及酚类污染物的降解特性，利用迁移扩散模型，分析酚类污染物在松花江中的迁移扩散情况。在近区，随着距离的变化，污染物浓度在岸边迅速降低，而在河中心处先略有升高后降低，表明酚类污染物在纵向迁移的同时伴随着横向扩散。在远区，酚类污染物浓度逐渐降低，且丰水期数值小于平水期，平水期数值小于枯水期。对于某一固定断面，酚类污染物浓度先上升后降低；且通过对比丰水期、平水期、枯水期情况可知，水量越大、流速越快，污染物峰值到达越早，浓度越低，越有利于酚类污染物的去除。
　　根据酚类污染物的浓度等级及被污染地区类别，将松花江发生突发性酚污染事故的情况分成了十六类。利用所建立的预警评价系统计算出环境评价综合指数，结合预警等级标准，判定出相应的预警等级，以便采取相应的应急措施。
　　根据污染情况的不同，采取不同的河道快速分流技术，将受污染水体与其他水体分离。当有沿江湿地、漫滩等时，利用拦截坝和导流渠将酚类污染物控制在一个相对静止的区域，利用活性炭进行堆积处理；当发生红色预警时，活性炭单位体积投加量大于等于0.4126kg/m3；橙色预警时为0.3367～0.4126kg/m3；黄色预警时为0.0385～0.3367kg/m3；蓝色预警时为0.0385kg/m3。当酚类污染物污染范围较大，且附近有小河汊等时，利用导流堤将污染物引入横截面较小的小河汊，以便安置活性炭拦截吸附网。活性炭拦截吸附网的基本形式是在渔业用疏目网上悬挂装有活性炭的麻袋，尺寸为0.6×0.9m2型，活性炭袋横向间距为0.35m，垂向间距为0.53m；网间距取1m。当发生红色预警时每3000米设置大于等于10道活性炭拦截吸附网；橙色预警时设置8～10道；黄色预警时设置1～8道；蓝色预警时设置1道。利用哈尔滨煤化工有限公司的七公里明渠进行验证，表明这种方法处理突发性酚污染事故是合理有效的。

目录

酚类污染物在松花江中的迁移扩散模型及活性炭应急措施

THE MIGRATION AND DIFFUSION MODELS OF PHENOLIC POLLUTANTS IN THE SONGHUA RIVER AND CARBON EMERGENCY MEASURES

摘要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题来源背景和意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 课题背景和意义

1.2 突发性环境污染事件现状及国内外应对措施

1.2.1 突发性环境污染事件现状

1.2.2 国内外应对措施

1.2.3 酚类污染物的来源危害及处理方法

1.3 河流水质模型发展概述

1.3.1 国外河流水质模型研究进展

1.3.2 国内河流水质模型研究进展

1.4 水环境预警评价系统

1.4.1 水环境预警评价系统的研究现状

1.4.2 水环境综合评价方法及指标体系权重的确定

1.4.3 突发性水污染事故预警等级的划分

1.5 活性炭吸附法对含酚废水处理的研究现状

1.5.1 活性炭的表面特性及吸附行为

1.5.2 活性炭对含酚废水处理的研究现状

1.5.3 活性炭对酚类污染物吸附性能的实验试剂与方法

1.6 研究内容及技术路线

1.6.1 研究内容

1.6.2 技术路线

第2章 酚类污染物在松花江中迁移扩散模型

2.1 酚类污染物在河流中的运动特征

2.1.1 酚类污染物在河流中的推流迁移运动

2.1.2 酚类污染物在河流中的扩散运动

2.1.3 酚类污染物在河流中的衰减和转化

2.2 酚类污染物在河流中的迁移扩散模型及特征

2.2.1 酚类污染物在河流中的一维迁移扩散模型

2.2.2 酚类污染物在河流中的二维迁移扩散模型

2.2.3 污染物在河流中的带长及带宽

2.3 模型参数选择及模型的建立

2.3.1 模型参数选择方法

2.3.2 松花江哈尔滨段迁移扩散模型的基本参数

2.3.3 模型的建立与推导

2.3.4 酚类污染物在松花江迁移扩散的小试装置及参数估计

2.3.5 酚类污染物在松花江哈尔滨段的迁移扩散模型

2.4 迁移扩散模型在松花江突发性酚污染事故中的应用研究

2.4.1 松花江发生突发性酚污染事故时酚类污染物的带长及带宽

2.4.2 松花江发生突发性酚污染事故时酚类污染物对近区水体影响

2.4.3 松花江发生突发性酚污染事故时酚类污染物对远区水体影响

2.5 本章小结

第3章 松花江突发性酚污染事故的预警评价系统

3.1 松花江发生突发性酚污染事故时预警评价系统的建立

3.2 评价指标及指标权重的选择

3.3 评价指标不同危害程度所对应的事故情况及无量纲化结果

3.3.1 伤亡人数或中毒人数评价指标

3.3.2 社会经济影响及转移人数评价指标

3.3.3 对河流环境影响评价指标

3.4 松花江突发性酚污染事故的预警等级标准

3.5 松花江突发性酚污染事故的预警评价系统

3.6 本章小结

第4章 应急活性炭对酚类污染物吸附性能研究

4.1 活性炭材质对活性炭吸附酚性能的影响

4.2 溶液pH对活性炭吸附酚性能的影响

4.3 活性炭与河流间相对速度对活性炭吸附酚性能的影响

4.4 活性炭厚度对活性炭吸附酚性能的影响

4.5 酚分子结构对活性炭吸附酚性能的影响

4.6 本章小结

第5章 松花江发生突发性酚污染事故时活性炭应急措施的建立

5.1 松花江发生突发性酚污染事故时应急技术体系概述

5.2 河道快速分流技术

5.2.1 导流渠的形式及设计

5.2.2 拦截坝的形式及设计

5.2.3 导流堤的形式及设计

5.2.4 河道快速分流施工模块

5.3 静水区中活性炭的堆积吸附

5.4 河流中活性炭拦截网的设置

5.4.1 活性炭拦截吸附网的形式

5.4.2 活性炭拦截吸附网的平面设计

5.4.3 活性炭拦截吸附网的网间距离设计

5.4.4 活性炭袋用量及拦截吸附网数目的设计

5.4.5 浮子沉子设计

5.5 活性炭拦截吸附网安全性评价

5.5.1 模型网格尺寸确定

5.5.2 活性炭有限元模型参数确定

5.5.3 模拟结果分析

5.6 活性炭拦截吸附网对突发性酚污染事故处理效果的验证

5.7 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及其他成果

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢