高氟地区

高氟地区（共6篇）

高氟地区 篇1

0 引 言

目前, 我国水体水质现有的监测方法包括人工采集水样和水质污染自动监测系统。人工采样方法所得水质指标精度高、耗费高、采样点布设数量有限、监测周期较长, 对于较大的水体, 这种监测方法难以有效的对整体水域进行监测, 不能满足对水质进行大尺度、动态的监测要求。水质污染自动监测系统具有很好的实时性、同步性, 但其精度较低, 价格昂贵, 长期使用运行成本高且故障率偏高[1]。

定量遥感是当前遥感发展的主要方向之一, 是利用遥感器获取的地表地物的电磁波信息, 在计算机系统支持下, 通过数学的或物理的模型将遥感信息与观察地表目标参量联系起来, 定量地反演或推算出某些地学、生物学及大气等目标参量[2,3,4]。现阶段水质定量遥感研究主要是通过测量各种水体的光谱特征, 用回归分析等方法建立遥感数据的多光谱反射率或波段反射率组合与水质参数之间的半经验模型, 并以此对水体水质参数进行定量反演。定量遥感可很好反应水质的空间分布情况, 精度尚可, 如与常规人工采样结合, 可解决库区、流域大面积水质监测问题。本文以大浪淀水库为研究对象, 基于TM数据研究水体高锰酸钾指数及氟离子浓度的定量遥感模型。

1高锰酸钾指数及氟离子浓度分析

大浪淀水库位于河北省沧州市, 地处沧县、南皮、孟村三县交界, 是一座大Ⅱ型平原水库。大浪淀库区面积16.89 km2, 最高蓄水位12.47 m, 库容1.003亿m3, 是一座典型的北方平原水库。该水库系天然洼地和农田改建而成, 是一座没有本流域径流直接流入的封闭式水库, 加之引蓄外源水途中又带入较多有机质, 蓄水后水库水体营养物质丰富, 水库水流动性极小, 水质属微污染水[5]。大浪淀水库建成后彻底解决了沧州市区人民长期饮用高氟水的历史难题, 成为沧州市主要饮用水水源地之一。

高锰酸钾指数CODMn是指单位水体中还原性物质在规定条件下被氧化时消耗氧化剂 (K2MnO4) 的量。CODMn常被作为反映水质受还原性物质污染程度的综合指标, 与水体中有机腐殖质含量较高有关, 是大浪淀水体污染的常规监测指标和重要的污染控制指标。本文采用大浪淀水库水质数据主要为2005年至2006年间的监测数据 (图1、2) , 采样间隔每周两次。从时间序列数据比较分析发现高锰酸钾指数年度内没有显著的季节性变化特征, 从图1中可以看出, 每年11、12月份蓄水结束后的冬、春季含量教高, 夏季较低, 秋季反弹; 8-9月份浓度较低。年际间没有规律性的变化特征。由于大浪淀水库水位较浅又不流动, 在夏季水温、光照条件适宜时, 藻类往往大量繁殖。

氟通常情况下为气体, 味臭, 性毒。特定的地质、水文、气候等自然界各种因素的共同作用, 会使环境富氟, 以离子形式出现于水源、食物和空气。居民如果长期饮用氟离子超标的水, 骨骼和牙齿受到影响, 出现的氟斑牙及氟中毒病, 危害人体健康。2005-2006年间从时间序列数据分析, 大浪淀水库氟含量年内没有明显变化, 含量在0.75～1.0 mg/L, 年际间没有规律性变化, 如图2所示。

2高锰酸钾及氟化物定量遥感模型的建立

2.1 TM遥感数据的预处理

本研究共购买大浪淀区域2005年至2006年间Landsat5 TM影像8幅。从遥感地面站购买的卫星遥感图片是只经过几何粗校正的产品, 不能够直接用于构建水质参数的定量遥感模型。对现有TM遥感影像必须进行预处理, 其目的在于校正变形的图像数据或低品质的图像数据, 以便更加真实地反映实地情况。只有预处理的遥感数据才能够提取多光谱信息, 参与定量模型构建。利用ENVI软件实现TM遥感数据预处理, 具体的步骤包括[6,7]:辐射定标、对原始图像数据的几何校正、大气校正, 最后可获得邻近像元的平均反射率。

2.2遥感模型的建立与验证

2.2.1 高锰酸钾指数定量遥感模型建立

定量遥感模型构建首先以具有代表性的输水口附近的采样点所得邻近像元各波段的平均反射率与同期高锰酸钾指数及氟离子水质参数进行相关性分析, 利用origin数据处理软件拟合单波段反射率、波段反射率组合与各水质数据, 建立水质参数和各波段放射率之间的定量遥感模型, 如表1所示。高锰酸盐指数与TM1、TM3 、TM5、 (TM1/TM5) 、 (TM3/TM5) 定量遥感模型;氟化物与TM1、TM5、 (TM1-TM5) 、 (TM1/TM5) 定量遥感模型。从表1可看出高锰酸钾指数与TM2/TM5波段组合相性最好, 氟化物与 (TM1-TM5) 波段组合相关性最好, 且均满足置信度α=0.05显著性检验。

2.2.2 高锰酸钾指数及氟化物定量遥感模型验证

为了验证水质定量模型的精度, 选取2007年5月12日陆地卫星过境时采集的TM影像作为试验对象。于当天采集了9个大浪淀水库水样, 测记各点大地坐标, 并将所有水样送检, 主要检验高锰酸钾指数和氟化物浓度。然后利用ENVI软件处理该日TM数据, 提取与9点对应坐标象元邻域内的各波段反射率平均值。利用表1中的定量遥感模型求得基于TM遥感数据的高锰酸钾和氟化物参数, 并与实测水质数据比较, 进而验证模型精度。TM3/TM5估测数据与实测高锰酸钾指数经对比分析, 高锰酸钾指数估测含量值与实测值进行检验平均偏差为17.1 %, 与实际水质基本相符。

TM1-TM5估测数据与实测氟化物浓度比对分析后两者平均偏差为14.7 %, 满足水质动态监测要求。

利用表1中TM3/TM5的定量遥感模型反演2007年5月12日高锰酸钾指数空间分布情况, 整体分布均匀, 变化幅度很小;利用表1中TM1-TM5的定量遥感模型反演2007年5月12日氟化物浓度空间分布情况, 整体分布均匀, 差异较小。

3 结 语

本文基于定量遥感理论和方法, 将TM多光谱遥感数据和同期大浪淀水库实测高锰酸钾指数及氟离子水质数据相结合, 探讨了ENVI软件处理多光谱水遥感图像的方法, 利用origin软件回归分析高锰酸钾指数和氟离子的定量遥感模型, 并反演验证模型精度。结果表明, 在高氟地区采用定量遥感手段对平原水库水质进行监测精度上是可行, 由遥感数据得到的大浪淀高锰酸钾指数及氟离子浓度的空间分布对水库空间动态监测也是有益尝试。

参考文献

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高氟地区 篇2

1 对象与方法

1.1 对象

选取《2015年北京市怀柔区农村饮用水水质卫生监测技术方案》中4个农村高氟地区饮用水在枯、丰水期采集的水源水,共计8件。

1.2 方法

1.2.2 检测方法

按照GB/T 5750-2006《生活饮用水卫生标准检验方法》进行。

1.2.3 结果表述

根据中国疾病预防控制信息系统数据上报要求,当检测结果低于检出限时,检测结果记录为检出限的1/2。

1.2.3 质量控制

为控制采样与检测质量,在每次采样中,同时采集平行样和空白对照,以确保检测的准确性。分析过程中进行空白样品、平行样品和加标回收率试验,对检测结果过高、过低的样本进行复测。

1.2.4 风险模型

1.2.4. 1 因子筛选

根据国际癌症研究机构(IARC)通过全面评价化学有毒物致癌性而编制的分类系统可知,1组和2A组化学物质是化学致癌污染物,其它物质是非化学致癌污染物。水环境健康风险评价主要针对水环境中对人体有害的物质,这种物质一般可分为两类:基因毒物质(放射性污染物和化学致癌污染物)和躯体毒物质(非化学致癌污染物)。由于放射性污染物在多数污染程度较低的饮用水中很难检出,通常在评价时不予考虑[2]。参考文献[2,3]及怀柔地区常年水质检测结果,本研究所选的化学致癌污染物为砷(As)、铬(Cr+6)和镉(Cd),非化学致癌污染物为铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、汞(Hg)、硝酸盐(NO3-)、氨氮(NH3-N)、挥发酚(VP)、氰化物(CN-)和氟化物(F-)。

1.2.4. 2 基因毒物质的化学致癌污染物健康风险评价模型[2,4]

式中:Rc—化学致癌污染物综合健康风险,/a;Ric—化学致癌污染物i通过饮水途径而产生的人均致癌年风险,/a;Di—化学致癌污染物i通过饮水途径单位体重的日均暴露剂量,mg/(kg·d);qi为化学致癌污染物i通过饮水途径的致癌系数,(kg·d)/mg;81.35—2012年底北京市人均期望寿命,a。

1.2.4. 3 躯体毒物质(非化学致癌污染物)所致健康风险评价模型[4]

式中:Rin—非化学致癌污染物i通过饮水途径而产生的人均健康危害年风险,/a;Di—非化学致癌污染物i通过饮水途径单位体重的日均暴露剂量,mg/(kg·d);Rf Di—非化学致癌污染物i通过饮水途径的参考剂量,mg/(kg·d);

1.2.4. 4 饮水途径单位体重日均暴露剂量(Di)

式中:2.2为成人每日平均饮水量,L/d;Ci为相关污染物i的浓度,mg/L;60为WHO标准人体重,kg。

1.2.4. 5 评价参数的选择

根据IARC和WHO编制的酚类系统和美国环保署(USERA)综合风险信息系统(IRIS)的分类信息[2,3,5]化学致癌污染物砷、铬和镉的参考剂量[mg/(kg·d)]分别为15.0、6.1、14.0,非化学污染致癌物的饮水途径参考剂量见表1。

1.3 统计学分析

本研究的所有数据统计工作都是应用统计软件SPSS来完成的。

2 结果

2.1 水质检测结果

2015年水质检测结果表明,4个高氟地区饮用水监测点在枯、丰水期化学致癌污染物和非化学致癌污染物中部分指标浓度差异不大,本研究以4个高氟地区饮用水监测点各污染物的年平均值进行健康风险评价。见表2。

2.2 化学致癌污染物健康风险评价

将高氟地区饮用水各指标的年均检测值代入化学致癌污染物健康风险评价模型,可以计算出通过饮水途径化学致癌污染物造成的平均个人年风险。化学致癌污染物通过饮水途径的健康总风险介于1.35×10-5/a~2.45×10-5/a之间,均值为1.93×10-5/a。砷通过饮水途径所致健康危害的个人年风险均为3.38×10-6/a;铬通过饮水途径所致健康危害的个人年风险介于5.50×10-6/a~1.10×10-5/a之间,均值为1.13×10-5/a;镉通过饮水途径所致健康危害的个人年风险均为4.62×10-6/a。化学致癌污染物通过饮水途径的健康风险从大到小依次为铬>镉>砷,均低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受值(5.0×10-5/a)。见表3。

2.3 非化学致癌污染物健康风险评价

将高氟地区饮用水各指标的年均检测值代入非化学致癌污染物健康风险评价模型,可以计算出通过饮水途径非化学致癌污染物造成的平均个人年风险,非化学致癌物通过饮水途径的健康总风险介于2.04×10-8/a~3.17×10-8/a之间,均值为2.63×10-8/a。10种非化学致癌污染物通过饮水途径所致个人健康年风险依次为氟化物>铜>硝酸盐>汞>铁>锌>锰>氨氮>氰化物>挥发酚。见表4。

2.4 总健康风险评价根据健康风险评价模型,计算出经饮水途径健康危害总风险,见表5。

3 讨论

铬是人体必需的微量元素,但若摄入过量又会引起肾脏、肝脏受损等;砷与皮肤癌之间存在紧密的因果联系;镉会干扰雌激素的分泌,可在人体内有组织地积累并有致癌性[3,5]。本研究显示,怀柔区高氟地区饮用水源水中化学性致癌污染物铬、镉、砷通过饮水途径所引起健康危害的个人年风险介于3.38×10-6/a~1.13×10-5/a之间,远高于非化学致癌污染物通过饮水途径引起的健康危害的个人年风险(9.01×10-13/a~1.52×10-8/a),均低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受值(5.0×10-5/a),但化学致癌污染物通过饮水途径所致健康危害的个人年风险均超过了瑞典环保局、荷兰建设和环境部推荐的最大接受水平(1.0×10-6/a)[6],其中铬超过其最大可接受水平11倍之多,提示今后应重点关注铬对人体所产生的健康风险,其次关注镉、砷。

非化学致癌污染物通过饮水途径所致健康危害的个人年风险介于9.01×10-13/a~1.52×10-8/a之间,数量级低于瑞典环保局、荷兰建设和环境部推荐的最大接受水平(1.0×10-6/a)[5],表明怀柔区高氟地区饮用水中非化学致癌污染物通过饮水途径所引起的健康危害风险甚微。但从表5可以看出,氟化物通过饮水途径所引起的健康危害个人年风险高于其他非化学致癌污染物所引起的健康危害个人年风险,占非化学致癌污染物引起的健康总风险的57.8%,因氟化物摄入过多可致人体急、慢性中毒(慢性中毒主要表现为氟斑牙和氟骨症)[7],提示今后应适时进行氟化物监测,开展健康风险评价。

各类毒物个人健康年总风险均以化学致癌污染物为主,均超过个人健康年总风险的99.8%。本研究所使用的健康暴露风险评价方法中暴露途径仅考虑了平均饮水摄入,未考虑其他暴露途径,而得出的暴露剂量比实际暴露剂量要低;另外,通过饮水暴露风险还与自来水在家庭管网中的停留时间、消费者的生活方式以及职业类型等有关,这就需要更加负责的暴露评价方法[8];因此本文的研究只是初步的,将在今后工作中进一步完善。

作者声明本文无实际或潜在的利益冲突

参考文献

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高氟地下水处理技术浅探 篇3

对于饮用水, 当氟含量大于1.0mg/L时, 称为氟超标, 也称高氟水。世界卫生组织也规定, 饮用水中氟的适宜含量在0.5-1.0mg/L。对高氟水的处理, 总的措施有两方面, 一是改换水源, 二是人工除氟。改换水源包括移地打浅井.就地打深井, 引泉水、河水、库水等。饮用水人工除氟的主要方法有以下几种:混凝沉降法、吸附法、离子交换、电渗析法、反渗透法、膜处理技术等, 其中吸附法除氟是目前应用最广泛的除氟方法。

1 饮用水水源水高氟处理技术及应用现状

目前国内外除氟的方法主要有化学法、吸附法、离子交换法、电化学法和反渗透法等, 其中化学法中的混凝沉淀法是目前我国运用较多的一种工艺[2]。

1.1 混凝沉淀法

混凝沉淀法是通过在水中加入铁盐或铝盐两大类混凝剂, 在水中形成带正电的胶粒, 胶粒能够吸附水中的F-而相互凝聚为絮状物沉淀, 以达到除氟的[3]。常用的混凝剂主要有硫酸铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铁等, 且作为高分子铝盐混凝剂, 其除氟效果优于铁盐类混凝剂与其他铝盐类混凝剂[2]。北京中科洁力科技有限公司与武汉大学联合开发了复合型除氟混凝剂, 主要成分是钙、镁、铁及铝, 该复合除氟剂通过吸附、络合沉淀、离子交换去除水中氟离子[3], 效果较好。凝沉淀法主要的缺点是:棍凝剂投加量较大;沉淀区域较小 (PH值) ;沉淀时间太长, 占地面积大[4]。

1.2 吸附法

吸附法主要是将含氟水通过装有氟吸附剂的设备, 氟与吸附剂的其他离子或基团交换而留在吸附剂上从而被除去, 吸附剂则通过再生来恢复交换能力。吸附法主要应用于处理低浓度含氟水, 也可作为含氟水的深度处理方法。常用的吸附法有活性氧化铝法、沸石法、骨炭法等[5]。吸附法的主要缺点有, 处理水量小, 吸附剂吸附容量低。常用氟吸附剂的参数见表1。

1.3 电渗析法

在电场作用下, 氟离子发生迁移而被去除的方法称为电渗析法。它的原理足将具有选择透过性的两种阴阳离子交换膜放置在电渗析槽中, 一种膜允许阴离子通过但排斥阳离子, 另一种膜则相反。利用电渗析法除氟还可同时脱盐, 能适用于高氟水的处理。电渗析法适用于氟化物含量大于1.0mg/L小于12mg/L的原水。此法设备较贵, 管理比较复杂, 处理成本约为4-4.5kwh/m3。一般可采用如下工艺流程图。

1.4 反渗透法

利用特殊的反渗透膜在压力作用下除氟称为反渗透法除氟。在反渗透过程中, 在压力作用下水分子透过半透膜, 大多数可溶性离子都不能通过半透膜, 因此氟离子和盐被脱除。此法不需任何药剂, 设备也较简单。多用于低浓度含氟水、低含盐量的苦咸水处理, 不适用于溶解性固体含量较高的含氟水处理。由于在压力条件下作业, 对半透膜的质量、运行管理要求较高。处理成本也较高, 一般能耗为3kw/dm3水, 目前多用于制取纯净水。

2 亳州市饮用水源分布及水质现状

亳州市城市供水目前全部取自地下水, 且可供利用的地下水为松散岩类孔隙水, 其中以深层地下水为主, 地下水主要的含水层位在160~350米之间。深层地下水现有开采井42眼, 平均每眼井开采量80 m3/h, 按每天开采量10小时计算, 日总开采量3.36×104 m3/d;浅层地下水开采井37眼, 平均亳州市城市供水目前全部取自地下水。其中以深层地下水为主, 深层地下水现有开采井42眼, 平均每眼井开采量80 m3/h, 按每天开采量10小时计算, 日总开采量3.36×104 m3/d;浅层地下水开采井37眼, 平均每眼井开采量40 m3/h, 按每天开采量10小时计算, 日总开采量1.48×104 m3/d。每眼井开采量40 m3/h, 按每天开采量10小时计算, 日总开采量1.48×104 m3/d。在郊区, 深层地下水基本未开采, 浅层地下水 (0~50米浅层含水层) 零星开采。虽然开采范围广, 但用途仅限于农村生活用水, 开采量不大, 只占水资源量的10%, 浅层地下水长期处于自然的蒸发消耗状态。

由上表可知, 水源水中氟化物含量常年大于1.0mg/L, 且含砂量较大, 其余各项水质指标均符合《生活饮用水卫生标准》, 故净水工艺只需设除砂工艺+除氟工艺。由于水源井井位过于分散, 在各水源井出水管上安装除砂器的方法在实际运行时, 操作管理不方便, 且除砂器对粉细砂的去除效果也不理想。平流式沉砂池具有造价较低、操作管理方便、施工较方便、处理效果稳定的优点, 故沉砂池采用平流式沉砂池, 以便对原水进行集中除砂。目前国内外应最广的消毒剂是氯气, 其操作简单, 价格较低, 且在管网中有持续消毒杀菌作用, 本工艺采用液氯消毒。吸附过滤池功能:含氟水通过滤层, 氟离子吸附在由吸附剂组成的滤层中, 主要材料:活性氧化铝 (粒径0.4~1.5mm, 容积495m3。

饮用水源严格执行《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006) 水源卫生防护规定, 有关部门按照《亳州市中心城区集中式饮用水水源地保护区划方案》 (2008.6) 的规定, 严格管理。按照《安徽省城镇生活饮用水水源环境保护条例》, 生活饮用水地下水源环境保护区一般划分为:一级保护区:以取水井为中心, 半径30米范围内;二级保护区:以取水井为中心, 半径30米以外有明显水位降落漏斗区60米范围内;准保护区:二级保护区外的主要补给区。

摘要：探讨了高氟地下水饮用处理的主要方法、基本原理、工艺流程等方面的一些问题, 包括铝盐凝聚法、离子交换法、电渗析法、反渗透法等, 对这些方法, 作出了评价。最后介绍了亳州市饮用水源分布及水质现状, 给出了具体的处理工艺。

关键词：含氟地下水,吸附,反渗透

参考文献

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高氟含量氟橡胶的合成研究 篇4

1高氟含量氟橡胶的合成方法

1.1共聚单体的组成分析

将高氟含量氟橡胶中氟元素的质量分数控制在69%以上, 则需要控制好其他共聚单元组成,即偏氟乙烯、全氟丙烯还有的四氟乙烯的质量分数分别为30% ~65% 、20% ~40% 和20%~40%。1若偏氟乙烯的量分数达不到30%,会降低其聚合速率,从而无法保证其耐低温性能;若量分数超过65%,则会降低氟含量,无法得到最低燃料透过性等性能。2控制好全氟丙烯的含量是保证氟含量的条件之一,但是超过40%会降低其竞聚率和反应速率,甚至会增加制作成本;3控制好四氟乙烯含量是把握氟橡胶耐溶剂性的首要条件,但是超过40%会出现聚合物结晶情况,会导致其存在低温变形的情况。

1.2聚合工艺分析

常规氟橡胶的乳液聚合工艺是应用在高氟含量橡胶合成的主要技术,首先,需要将水和乳化剂放进反应釜中;其次,合理应用痰气将反应釜中的空气进行置换;再接着,将搅拌装置打开后加热反应釜,并控制好其反应压力值和Ph值,随即增加适量的引发剂,促进聚合反应的开始;最后,聚合反应开始后, 增加适量的链转移剂,并根据反应情况加入适量的混合单体, 以保证反应釜中的压力处于固定范围内,确保混合单体反应完成后,即可停止。将反应生成的聚合乳液实行相应的处理,即凝聚、洗涤还有干燥工序等,再利用炼胶机将其塑炼成型,即可获得高氟含量氟橡胶产品。

2高氟含量氟橡胶的改性分析

常规的氟橡胶中,普遍采用多元醇类硫化剂实行硫化,其硫化原理为:以VDF-HFP链段脱HF所构成的双键来完成苯酚阴离子的加成反应[2]。但是氟含量与偏氟乙烯含量的控制中,一旦提升前者的量分数,就会降低后者的量分数,从而降低其硫化速率、机械性能,所以,实行高氟含量氟橡胶的改性时, 不仅需要保证其低燃料透过性和耐溶剂性,还有必要增强其硫化性能。

2.1转变分子链链段结构

将组成的共聚单体中偏氟乙烯物质量分数控制在60%~ 65%之间,可以获得较高氟含量的氟橡胶,且无需减少偏氟乙烯的总含量。转变分子链链段结构,就是利用无机引发剂和有机引发剂作为初始引发和补加引发;同时,在引发过程中适当增加有机端基的链转移剂,以期结合三种物质的时间和总量来调整聚合物的端基结构,确保VDF-HFP链段的数量明显增加后,提升高氟含量氟橡胶的硫化速率。

2.2增加改性单体

将非全氟单体增加到聚合物的共聚单体中,以进一步降低偏氟乙烯的含量,通过物质的量分数来计算,各个共聚单体的物质的量分数则表现为:偏氟乙烯和四氟乙烯,分别是15%~ 40%和10%~30%;而全氟丙烯和非全氟单体则分别是20%~ 50%和2%~15%,通过非全氟单体这一改性单体的加入,来增强分子链脱HF双键形成的能力,进而提升氟橡胶的硫化速率和硫化胶的机械性能[3]。

2.3共同混炼

将氟橡胶分成A、B两组实行混炼,混炼方法是利用开炼机实行常规方法混炼,最后得到氟含量较高的交联性氟橡胶组合物[4]。两组氟橡胶的共聚单体均为偏氟乙烯、四氟乙烯和全氟丙烯,并将A类氟橡胶的氟元素质量分数控制在69%~71%之间,B类的控制在72%~73%之间,经过混炼后获得的相对分子质量比较下,A会明显高于B,确保经混炼获得的交联性氟橡胶组合物不仅能够具备A类的良好硫化性能、机械性能,而且也会拥有B类的低燃料透过性、耐溶剂性能。

3结语

综上所述,合理提升氟橡胶中的氟含量,能够保证氟橡胶拥有低燃料透过性以及良好的耐溶剂性等特征。经过硫化后氟橡胶,再将其浸泡在燃油中,可以将其拉伸强度控制在有效范围内,提高氟橡胶的利用率;同时,采用转变分子链链段结构、增加改性单体还有共同混炼等方式实行氟橡胶改性后,可以进一步提升其硫化速率和硫化胶的机械性能。

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[3]曹鸿璋,刘杰民,张玉玺等.氟橡胶改性技术研究进展[J].橡胶工业,2014(03):187-191.

高氟地区 篇5

1 项目概况

企业每天的设计排放水量为200m3/d, 污水站运行时间采用每天8小时工作制。废水的主要进水水质指标为:p H=2.5~3.0, CODcr≤300mg/l, SS≤20mg/l, 氟化物≤2000mg/l。废水经处理后, 出水水质达到GB8978—96《污水综合排放标准》的三级标准及城镇污水处理厂进管标准。主要相关指标为:p H值6—9;CODcr≤500mg/l;氟化物≤10mg/l。

2 工艺流程

根据废水实际特征和处理要求, 本工程设计采用的处理工艺见图1。车间各股废水汇入调节池, 调节池停留时间24 小时。用泵打到一级反应池, 加入工业氧化钙到p H值大约在6.0~7.0左右, 同时补充钙源Ca Cl2, 确保一级混凝沉淀去除大部分F~;经反应后废水流入一级沉淀池, 在沉淀池中完成泥水分离, 上清液自流进入二级反应池, 污泥通过排泥泵排入污泥池;在二级反应池中, 有序的投加氯化钙、PAC、PAM等药剂, 经充分反应后, 自流进入二级沉淀池, 完成泥水分离, 污泥用排泥泵排入污泥池, 上清液流入三级反应池, 在三级反应池中, 有序的投加氯化钙、PAC、PAM等药剂, 经充分反应后, 自流进入三级沉淀池, 完成泥水分离, 污泥用排泥泵排入污泥池, 上清液流入清水池;在清水池设置p H值自控系统, 自控调节出水p H值后由标准排放口进入园区管网。各沉淀池污泥进入污泥池, 由泵达到厢式压滤机压滤, 滤液回调节池再处理, 干泥外运处置。

3 主要构筑物

(1) 调节池。用于收集车间废水, 调节废水水质和水量。其尺寸为17.0×5.0×3.0 (m) , 有效深度为2.5m, 容积为212.5m3, HRT=25.5h, 采用地下钢砼结构, 内衬软塑防腐。

(2) 一级混凝反应池。向混凝池中投加石灰、氯化钙和PAC, 中和废水中的p H值和去除废水中的氟离子。反应池尺寸3.0×3.0×3.0 (m) , 分三格, 有效高度2.5m, 容积为22.5m3, HRT=54min, 采用地上式钢砼结构。

(3) 一级沉淀池。采用竖流式沉淀池, 该池为矩形结构, 以保证出水SS浓度低。沉淀池的尺寸为5.0×5.0×6.0 (m) , 共2 座, 表面负荷q=0.62m3/m2.h, 采用半地上钢砼结构, 内衬软塑防腐。

(4) 二级混凝反应池。向混凝池中投加氯化钙、PAC和PAM, 进一步去除废水中的氟离子。反应池尺寸3.0×3.0×2.5 (m) , 分三格, 有效高度2.0m, 容积为18m3, HRT=43min, 采用地上式钢砼结构。

(5) 二级沉淀池。采用竖流式沉淀池, 该池为矩形结构, 以保证出水SS浓度低。沉淀池的尺寸为5.0×5.0×6.0 (m) , 共2 座, 表面负荷q=0.62m3/m2.h, 采用半地上钢砼结构。

(6) 三级级混凝反应池。向混凝池中投加氯化钙、PAC和PAM, 确保废水中的氟离子浓度达标排放。反应池尺寸5.0×1.0×4.0 (m) , 有效高度3.0m, 容积为15m3, HRT=36min, 与三级沉淀池合建, 采用半地上式钢砼结构。

(7) 三级沉淀池。采用竖流式沉淀池, 该池为矩形结构, 以保证出水SS浓度低。沉淀池的尺寸为5.0×5.0×6.0 (m) , 共2 座, 表面负荷q=0.62m3/m2.h, 采用半地上钢砼结构。

(8) 清水池。在清水池中将废水p H调整到7~9, 使出水p H达标, 同时部分清水可提升回用到车间。清水池尺寸5.0×4.0×5.0 (m) , 有效高度4.5m, 容积90m3, 采用半地上钢砼结构。

(9) 污泥贮池。用于污泥的临时存贮, 污泥贮池的尺寸8.0×5.0×2.5 (m) , 有效高度2.0m, 容积80m3, 采用地下钢砼结构。污泥脱水采用2台80m2的厢式压滤机。

4 处理原理

对高浓度含氟工业废水, 一般采用石灰沉淀法, 利用石灰中的钙离子与氟离子生成氟化钙沉淀而去除氟离子。

石灰投加的方式可以采用投加石灰乳或者投加石灰粉。一般情况下投加石灰粉适合酸性较强场合, 投加石灰乳一般在p H相对较高场合。石灰的价格便宜, 但溶解度较低, 因此很多时候只能以乳状液投加, 由于生成的氟化钙沉淀包裹在氢氧化钙颗粒的表面, 使之不能被充分利用, 因而用量大, 产生很多污泥。

在投加石灰乳时, 即使其用量使废水p H达到12, 也不能使全部废水中的氟离子浓度下降到15mg/l, 且水中悬浮物含量很高, 达不到《污水综合排放标准》一级标准要求, 原因是一方面由于石灰乳的溶解度小, 未能提供充足的钙离子使之形成氟化钙沉淀, 另一方面, 在反应过程中形成的沉淀常温下难溶于水, 溶解度常数K=2.7X10~11, 18℃时, 氟化钙在水中的溶解度是16.3mg/l, 折合含氟量7.7mg/l, 在此溶解度下的氟化钙会形成沉淀物, 用石灰中和产生的氟化钙沉淀是一种细微的结晶 (颗粒小于3 的颗粒占60%左右) , 根据斯托克公式, 细小微粒的沉降速度与颗粒粒径的平方成正比, 因此氟化钙的沉降速度很慢。

若含氟废水中还含有别的物质时, 会对氟化物的去除效果产生影响。当水中含有一定量的盐类, 如氯化钠、硫酸钠、氯化铵时, 将会增大氟化钙的溶解度。当水中含有氯化钙、硫酸钙等盐类时, 由于同离子效应可进一步降低氟化钙在水中的溶解度, 因而增加脱氟能力, 使废水中的氟含量小于10mg/l。

主要反应方程如下:

5 系统处理效果及运行成本

5.1运行效果

该工程经过一定时间的调试后, 系统运行良好, 处理效果可靠, 出水达到GB8978—96《污水综合排放标准》的三级标准及污水处理厂进管标准。处理前后水质见表1。

5.2运行成本

直接运行费用主要包括电费、药剂费、人工费、污泥处置费等, 运行成本约15.0元/吨废水。

6 结语

(1) 该废水中氟离子浓度含量较高, 为了能够确保废水达标排放, 采用了多级沉淀的处理工艺。

(2) 该废水处理工艺主要采用物理化学法, 技术成熟、操作简单, 效果稳定可靠, 通过氧化还原、絮凝沉淀等技术, 使废水中的氟离子能够达到污水厂接管标准。

摘要：本文对高浓度含氟废水的处理方法和机理进行了实践论证, 当进水氟离子浓度高达1000mg/l时, 经过三级混凝沉淀, 处理后出水氟离子浓度<10mg/l。实践运行表明, 该工艺处理效果良好、出水稳定、操作简便。

关键词：高氟废水,物理化学,多级沉淀

参考文献

[1]袁劲松, 张在利.含氟废水的混凝沉淀处理[J].污染防治技术.1999, 12 (4) :21.

[2]凌波.铝盐混凝沉淀除氟[J].水处理技术, 1993, 16 (6) :418~421.

[3]张希详, 段德智.氧化钙粉末处理高浓度含氟废水的试验研究[J].四川大学学报 (工程科学版) , 2001, 33 (6) :111~113.

高氟地区 篇6

1、样品采集

(1)在西堤头镇菜地大棚采集整株的各种蔬菜,每种蔬菜采5-6株,取其中5株平行测定;

(2)采集西堤头镇的菜地灌溉水。

2、样品预处理

(1)蔬菜样品处理:蔬菜用去离子水洗净,叶类将根、茎、叶、花分开,青萝卜块根部分将表皮和内心分开,分别晾干、切碎、混匀,各取100g样品,于80℃鼓风干燥,粉碎、过4 0目筛,放入聚乙烯塑料瓶中避光密闭保存、备用。

(2)各种水样都用聚乙烯瓶采集、保存。

3、测定方法及原理

(1)水样测定:

方法选择:选用氟离子选择电极法。

测定原理:当氟电极与含氟的试液接触时,电池的电动势随溶液中氟离子活度变化而变化(遵守Nemst方程)。当溶液的总离子强度为定值且足够时服从下列关系式:E=E0-2.303RT/F×lgCF-;E与lgCF-呈直线关系,2.3 0 3 R T/F为该直线的斜率,亦为电极的斜率。待测氟离子浓度CF-<1 0-2mol/L时,活度系数为l,可以用浓度CF-代替其活度αF-[93]。

(2)蔬菜氟含量测定:

方法选择:酸直接浸提法-氟离子选择电极法。

测定原理:利用浸提液解离某些与待测元素结合的键,并使测元素或含待测元素的组分溶解,而从试样中将含有待测元素的部分浸提出。然后用氟离子选择电极法测定浸提液中氟含量,原理同上。

4、主要试剂和仪器

(1)氟化物标准贮备液:称取干燥冷却后的基准氟化钠0.2210g,用去离子水溶解后转移到1 0 0 0 m l容量瓶中,然后用水稀释到标线并混匀,放在塑料瓶里保存。此标准溶液含氟离子的浓度为1 0 0μg/m L。

(2)氟化物标准使用液(10μg/m L):用无分度吸管吸取1 0 m L氟化物标准工作贮备液于1 0 0 m L容量瓶中,加水到标线并混匀。

(3)总离子强度缓冲液(TISAB):称取58.8g二水合枸橼酸钠和85g硝酸钠,加到盛有500mL水的烧杯中,搅拌到溶解,用盐酸调节pH至5~6。然后转移到1000mL容量瓶中,用水稀释到标线并混匀。

(4)1 m o l/L盐酸溶液;

(5)酸度计;

(6)氟离子复合选择电极;

(7)磁力搅拌器和磁力搅拌子。

5、试验过程

(1)水样测定:西堤头菜地与对照点均采平行水样五份,每份取3 0 m L水样于5 0 m l容量瓶中,加入1 0 m l的T I S A B溶液,放置片刻,用乙酸钠调节至近中性,用水稀释至标线,摇匀。将其转入100ml聚乙烯烧杯中,加磁力搅拌子,插入氟电极和甘汞电极,在不断搅拌下读取平衡电位(指电位值的改变每分钟小于0.5 m V)测其电位值。然后在标准曲线上查出水样中氟离子的浓度。

(2)蔬菜中氟含量测定:每种蔬菜取五株平行样品,每株样品按根茎叶或表皮内心不同组织分别从制备好的样品中各取10.00g,用去离子水洗净的样品,粉碎后置于5 0 m l容量瓶中,加10mL盐酸(1mol/L),密闭浸泡提取3 h(不时轻轻摇动)。提取后加2 5 m l总离子强度缓冲剂,加水至刻度,混匀,用氟离子选择电极法测定。

6、试验结果

(1)水样氟含量计算:

式中:r—半对数坐标纸上查出的氟离子浓度(mg/L);

V—测量体积(m L);

V1—吸取水样体积(m L)。

西堤头菜地灌溉水氟含量平均值(mg/L)=4.22±0.22,属于典型灌溉水高氟区。

(2)叶类蔬菜不同组织氟含量测定结果,见表1。

(3)青萝卜块根(食用部分)表皮和内心氟含量测定结果,见表2。

7、结果分析与讨论。

兰德的相关论文[1]已经证明蔬菜中的氟含量与土壤中水溶性氟含量存在显著相关性,而土壤中水溶性氟含量与灌溉水氟含量也存在显著相关性[2],所以在高氟水灌溉环境下的各种蔬菜的含氟量都会受到灌溉水氟含量的显著影响。

从表1可以看出,总体上说,土壤中的水溶性氟在蔬菜体内的蓄积规律是根>叶>茎。

这是因为土壤中的水溶性氟,主要由蔬菜根部吸收进入其体内,并在根部富集。植物中,水通过导管的流动方向是从水势高处向水势低处流动,于是其中一部分氟随水分运输至植物各个组织。茎部细胞新陈代谢较慢,故而积累氟较少。但土壤中的氟进入蔬菜体内后还是主要集中在根部。

从表2可以看出,表皮中氟含量显著高于内芯。由于青萝卜食用部分生长期间埋于地下,所以受大气氟污染影响很小,可忽略。笔者分析认为,该测定结果可反映出青萝卜表皮可以较容易地直接从土壤中吸收可溶性氟进入,故而含量比内芯组织要丰富得多。对于以块根为主要食用部分的蔬菜是否都有此特点,还有待进一步研究论证。

总之,蔬菜不同组织对土壤水溶性氟吸收、富集能力存在差异,总体上说,土壤中的水溶性氟在蔬菜体内的蓄积规律是根>叶(花)>茎。另外,Cooke等。[3]通过盆栽试验研究向日葵中氟的分布时,发现老叶中富集的氟不是固定不动的,有些可以转移到嫩叶中去。这一结果反映出氟在植物体内各组织中的分布是动态、相对的,测得的植物体内各组织中氟含量可能只是某一时的状况,植物的年龄是影响其对土壤氟富集能力的重要因素[2],这也从另一方面给出了氟在植物体内分布情况难以统一的原因。总之,关于这个问题还有待于研究人员今后进一步的实验论证。

摘要：本文对地处地下水型高氟区的天津市北辰区西堤头镇进行了调查,采集该高氟区和对照区的灌溉水样、整株蔬菜及其根周土进行实验,研究灌溉水和土壤中的氟对蔬菜氟残留量的影响。结果表明,在高氟水灌溉区,土壤中的水溶性氟是蔬菜中氟的重要来源,同一蔬菜的不同组织对土壤中水溶性氟的吸收、富集能力有明显区别。但植物吸收、富集土壤氟的具体生物化学机制仍有待深入研究。

关键词：氟,灌溉水,蔬菜,富集

参考文献

[1]兰德.温泉型氟中毒地区环境本底高氟对农作物及人体健康影响.硕士学位论文.南昌大学:环境科学与工程学院.2007

[2]吴代赦,吴铁,董瑞斌.植物对土壤中氟吸收、富集的研究进展.南昌大学学报.2008,30(2):103-111