广州市典型污染河道与城市污水处理厂中恶臭有机硫化物的初步研究

【摘要】： 城市污染水体所释放的恶臭污染日益成为重要的环境问题。广州市污染河道与城市污水处理厂的恶臭问题由来已久，近年来因水体恶臭导致的投诉事件逐年增加。挥发性有机硫化物(VOS)的存在被认为是造成城市污染水体恶臭的主要原因。然而，由于VOS本身的特性及研究条件的限制，使得开展对VOS在污染水体的研究工作受到一定的制约，目前国内尚未发现这方面的翔实报道，恶臭污染问题亟待解决。本文系统研究了广州市典型污染河道与城市污水处理厂(WWTP)中甲硫醇(MT)、甲硫醚(DMS)、羰基硫(COS)、二硫化碳(CS_2)和二甲二硫(DMDS)的释放情况，同时开展了不同除臭工艺对VOS的去除研究，并对污染河道与城市污水处理厂中VOS的扩散模式和影响范围进行了预测和评价，具体研究内容和结果如下： 1．在采样过程中，本研究对采样方法进行了改进，即气体样品采集采用新鲜高压空气作为载气代替用传统活性炭吸附管进行进气过滤的方式，有效提高了监测的精确度和准确性；同时对溶解于废水中的目标化合物，采用高纯氮气进行吹脱代替固相微萃取技术，使水样预处理操作更加简便、可靠。 2．选择广州市典型污染河道石井河，研究其水体VOS的释放，作为对比同时研究了较清洁河道流溪河VOS的释放。结果表明，石井河河面COS释放浓度为51.6-92.2μg／m~3，DMS为17.8-69.7μg／m~3，CS_2为11.6-14.8μg／m~3，DMDS为8.1-59.7μg／m~3，四种VOS的扩散通量次序为COS＞DMS＞DMDS＞CS_2；流溪河河面COS释放浓度为0.11-3.26μg／m~3，DMS为0.20-3.13μg／m~3，CS_2为0.11-1.23μg／m~3，DMDS为0.13-1.74μg／m~3，四种VOS的扩散通量次序为COS＞DMS＞CS_2＞DMDS。两条河流VOS的释放与流域水质污染程度呈正相关，24hr内VOS的释放出现2个明显峰值，这与河水水质动态变化特征一致。 3．对具有代表性的广州经济技术开发区西区污水处理厂和东区污水处理厂不同工艺单元气、液两相中的VOS的分布进行了研究。结果表明，气相中COS释放浓度为0.01-0.21 mg／m~3，DMS为0.66-5.41 mg／m~3，CS_2为0.03-0.44 mg／m~3，DMDS为0.06-1.61 mg／m~3；水相中COS释放浓度为0.1-2.2 mg／m~3，DMS为23.7-308.2mg／m~3，CS_2为1.4-23.3 mg／m~3，DMDS为0.3-106.8mg／m~3，MT为113.1-216.8 mg／m~3。在所有的VOS中，DMS浓度最高，在污泥浓缩单元达到最大值，VOS的扩散通量次序为DMS＞DMDS＞CS_2＞COS。在经过WWTP各工艺的处理后，气、液两相中的VOS均有明显下降，其中曝气单元去除效果最为明显。研究发现，进水水质污染指标愈高，好氧生化反应停留时间愈短，而污水或污泥厌氧时间越长，VOS在WWTP大气和水体中的含量就越高。 4．以广州市大坦沙污水处理厂恶臭污染控制工程为例，研究了不同除臭系统对VOS的去除效果。结果表明，生物土壤法去除VOS效率最高(90％以上)，其次为生物滴滤法，对VOS的去除效率高于80％，而等离子体技术仅为50％左右。 5．采用相应预测模型对污染河道及城市污水处理厂释放VOS的扩散模式进行了预测，结果发现：在污染河道河岸下风向30 m以外，VOS浓度全部低于相应的臭阈值；污水处理厂对周围环境的恶臭影响仅限于厂界以外80 m的范围之内；除臭系统烟囱排放恶臭气体的最大落地浓度出现在厂界以外90 m左右。 【关键词】：恶臭 挥发性有机硫化物 城市污染河道 污水处理厂
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（广州地球化学研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X703
【目录】：

• 本文缩写3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-12
• 第一章 恶臭挥发性有机硫化物研究概述12-30
• 1.1 恶臭气体的种类及危害12-15
• 1.1.1 恶臭及恶臭污染12
• 1.1.2 恶臭气体的种类及特征12-13
• 1.1.3 恶臭物质的危害13-14
• 1.1.4 恶臭物质的监测方法14-15
• 1.2 恶臭物质的排放及控制15-16
• 1.3 有机硫化物在恶臭污染中的贡献16-18
• 1.4 恶臭有机硫化物的主要来源及特征18-21
• 1.4.1 VOS的主要来源和分布18-19
• 1.4.2 VOS的物理化学特征及毒性19-21
• 1.4.3 VOS的环境行为21
• 1.5 恶臭有机硫化物的研究现状21-28
• 1.5.1 有机硫化物的监测方法21-23
• 1.5.2 大气中VOS的研究现状23-24
• 1.5.3 污染水体VOS的研究现状24-28
• 1.6 本研究立题依据和研究意义28-30
• 1.6.1 选题依据28
• 1.6.2 研究目的28-29
• 1.6.3 主要研究内容29
• 1.6.4 研究意义29-30
• 第二章 典型污染河道恶臭有机硫化物释放研究30-57
• 2.1 研究河道的选择30-36
• 2.1.1 广州地区河道分布及污染现状30-31
• 2.1.2 石井河概况31-34
• 2.1.3 流溪河概况34-36
• 2.2 样品采集与分析方法36-42
• 2.2.1 采样方案36-37
• 2.2.2 样品采集方法37-39
• 2.2.3 有机硫化物的分析方法39-42
• 2.3 石井河与流溪河沿程VOS释放研究结果42-47
• 2.3.1 石井河流域沿程VOS释放情况42-45
• 2.3.2 流溪河流域沿程VOS释放情况45-47
• 2.4 石井河VOS释放的昼夜变化研究结果47-51
• 2.5 石井河和流溪河VOS释放情况讨论51-56
• 2.5.1 水质变化与VOS释放的关系51-52
• 2.5.2 不同流域及不同VOS释放的关系52-56
• 2.6 本章小结56-57
• 第三章 城市污水处理厂恶臭有机硫化物释放研究57-75
• 3.1 试验WWTP概况57-60
• 3.1.1 西区WWTP简介57-58
• 3.1.2 东区WWTP简介58-59
• 3.1.3 两座WWTP的主要构筑物及运行参数59-60
• 3.2 采样与分析方法60-62
• 3.2.1 采样点设置60-61
• 3.2.2 样品采集及前处理61-62
• 3.2.3 分析方法62
• 3.3 WWTP有机硫化物的释放结果与讨论62-73
• 3.3.1 西区WWTPVOS释放结果62-67
• 3.3.2 东区WWTP中VOS释放及分布67-70
• 3.3.3 两座WWTP中VOS释放比较和讨论70-73
• 3.4 本章小结73-75
• 第四章 不同除臭工艺对VOS的去除效果研究75-88
• 4.1 研究背景75-82
• 4.1.1 主要恶臭控制技术工艺介绍75-78
• 4.1.2 大坦沙污水处理厂及现有除臭工艺概况78-82
• 4.2 采样与分析方法82
• 4.2.1 采样方案82
• 4.2.2 采样方法82
• 4.2.3 分析方法82
• 4.3 不同除臭系统对VOS的去除效果及讨论82-86
• 4.3.1 生物土壤法对VOS的去除效果82-84
• 4.3.2 生物滴滤法对VOS的去除效果84-85
• 4.3.3 离子法对VOS的去除效果85-86
• 4.4 不同除臭工艺比较86-87
• 4.5 本章小结87-88
• 第五章 污染河道及污水处理厂中VOS对周边环境的影响分析88-104
• 5.1 预测模型的选择88-93
• 5.1.1 污染河道VOS扩散预测模型的选择88-90
• 5.1.2 污水处理厂VOS扩散预测模型的选择90-91
• 5.1.3 除臭工艺中VOS扩散预测模型的选择91-93
• 5.2 广州地区大气污染气象条件分析93-97
• 5.2.1 气候特征94-95
• 5.2.2 广州地区常年风向、风速特征95-96
• 5.2.3 大气稳定度特征96-97
• 5.3 预测模型的计算与验证97-99
• 5.3.1 预测模型参数选取97
• 5.3.2 三种预测模型的验证97-99
• 5.4 不同体系VOS释放对周边环境的影响分析99-103
• 5.4.1 河道恶臭VOS对周边环境的影响预测和分析99-100
• 5.4.2 WWTP释放VOS对周边环境的影响及预测100-101
• 5.4.3 除臭系统排放VOS对周边环境的影响分析101-103
• 5.6 本章小结103-104
• 第六章 结论及建议104-107
• 6.1 综合结论104-105
• 6.2 本研究的创新点与不足之处105-107
• 6.2.1 本研究的主要创新点105-106
• 6.2.2 本研究的不足之处106
• 6.2.3 下一步工作设想106-107
• 参考文献107-120
• 攻读博士学位期间所发表论文及专利120-123
• 致谢123-125

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