不同预处理方式对水中藻毒素及消毒副产物变化规律影响的研究

摘要

目前，常规的预氧化水处理工艺在除藻、去除水体中的藻毒素和控制消毒副产物方面存在着很多局限，威胁着供水安全。本实验通过研究加压、预氧化及光催化等不同的处理方式对水中藻毒素及消毒副产物造成的影响及其变化规律，剖析比较不同处理方式可能导致藻类对水质的不利影响，为含藻水处理选用更安全、更可靠的预处理方式提供一定的参考依据。主要研究成果如下:
　　(1)含藻水经0.3～0.8MPa压力加压后，藻细胞内的气囊破裂，使蓝藻下沉，在0.7MPa压力下，加压后混凝沉淀取得了较好的除藻除浊效果，蓝藻去除率达到90.48％，浊度去除率达到93.48％。而含藻水投加次氯酸钠后，藻细胞破裂，而气囊随着次氯酸钠浓度的增加略有减少。次氯酸钠预氧化混凝沉淀后，蓝藻去除率42.79～68.38％，浊度去除率47.62～66.67％，说明加压混凝沉淀除藻工艺是高效的。
　　(2)含藻水经0.3～0.8MPa压力加压后，水样中藻毒素的浓度0.189～0.192μg·L-1，与原水中藻毒素浓度0.197μg·L-1相比略有减少，说明加压不会使藻细胞破裂藻毒素泄漏，是水质安全的。经0.5～3mg/L高锰酸钾氧化后，水中藻毒素浓度降低6.1％～14.7％，因为高锰酸钾氧化性能与MC水溶液作用，可以破坏MCS分子中Adda的不饱和双键。经0.5～3mg/L次氯酸钠预氧化后，MC浓度最高增至0.442ug/L，增加2.24倍，由此可见，随着次氯酸钠浓度的增加，藻细胞破裂，藻毒素随胞内藻液外泄。
　　(3)原水经加压后，水中AOX浓度没有发生明显变化，说明了加压不会导致藻细胞破裂，藻液泄漏。高锰酸钾预氧化能够去除腐殖酸和富里酸，从而对AOX有一定的去除效果，故经0.5～3mg/L高锰酸钾氧化后，水中AOX浓度降低11.8％～21.6％;而经0.5～3mg/L次氯酸钠预氧化后，细胞表面胶质胞衣脱落和藻细胞液泄漏，故AOX浓度逐渐增加，最高增加38.2％。
　　(4)从加压、1mg/L次氯酸钠和1～2mg/L高锰酸钾氧化水混凝沉淀后藻毒素浓度没有明显变化可以判断，混凝沉淀对藻毒素没有去除作用。
　　(5)蓝藻水加压后，卤乙酸前驱物较原水略有减少，三卤甲烷前驱物浓度无明显变化;混凝沉淀后，卤乙酸前驱物降低34.3％，三卤甲烷前驱物降低13.5％;而2mg/L的次氯酸钠预氧化后卤乙酸和三卤甲烷前驱物浓度均显著增大，增幅分别为12.7％和34.7％，次氯酸钠预氧化后三卤甲烷和卤乙酸前驱物均略有增加。
　　(6)监藻水加压后，卤乙酸较原水略有减少，三卤甲烷无变化;混凝沉淀过滤消毒后，卤乙酸较原水处理后略有增加，而三卤甲烷较原水处理后降低48.0％。预氧化工艺中，次氯酸钠处理水中三卤甲烷和卤乙酸增幅最大。
　　(7)在混凝剂投加前30min或投加后7min投加粉末活性炭，对加压水中藻毒素的去除效果较好;与混凝剂同时投加粉末活性炭，对预氧化水中藻毒素的去除效果最好。
　　(8)紫外光催化氧化对水中藻毒素有降解作用，且随着反应时间的增长，藻毒素的降解速率在降低，最后趋于稳定，符合二阶衰减指数函数。当紫外光照射为9min时，藻毒素的去除率达到75％以上。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 现有蓝藻水处理工艺中藻毒素和消毒副产物风险

1．2．2 藻毒素、消毒副产物的控制和去除技术

1．2．3 预压力混凝沉淀蓝藻水处理工艺简介

1．3 研究目标与研究内容

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究内容

2 加压对蓝藻胞内藻毒素泄漏及消毒副产物的影响

2．1 材料与方法

2．1．1 实验水样

2．1．2 实验材料

2．1．3 实验装置

2．1．4 实验方法

2．1．5 测试方法

2．2 实验结果与分析

2．2．1 加压和预氧化对蓝藻细胞结构的影响

2．2．2 压力大小对蓝藻毒素泄漏的影响

2．2．3 加压速度对蓝藻毒素泄漏的影响

2．2．4 加压和预氧化对蓝藻毒素释放的对比

2．3 本章小结

3 预压力混凝沉淀除藻工艺中藻毒素和消毒副产物控制

3．1 材料与方法

3．1．1 实验水样

3．1．2 实验材料

3．1．3 实验装置

3．1．4 实验方法

3．1．5 测试方法

3．2 实验结果与分析

3．2．1 不同预处理工艺对蓝藻的去除效果

3．2．2 不同处理工艺对溶解性蓝藻毒素的控制

3．2．3 不同处理工艺对消毒副产物及其前驱物的控制

3．2．4 粉末活性炭投加时间和投加量对藻毒素去除效果的影响

3．2．5 混凝后投加活性炭对全流程中藻毒素和消毒副产物的影响

3．3 本章小结

4 紫外光催化氧化去除加压水中蓝藻毒素初探

4．1 材料与方法

4．1．1 实验水样

4．1．2 实验装置

4．1．3 试验方法

4．2 实验结果与分析

4．2．1 光照时间对藻毒素去除的影响

4．2．2 光照强度对藻毒素去除的影响

4．3 本章小结

5 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

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