强化絮凝去除藻胞内物与控制消毒副产物的形态作用机制

摘要

藻类的大量繁殖是水体富营养化的主要特征,而水源水藻类的过度繁殖,给饮用水的处理过程带来诸多危害,其主要的影响就是藻细胞以及藻胞内物对混凝过程的干扰和抑制作用。因此,有效控制藻及藻胞内物的释放是饮用水处理工艺的热点问题。
　　本论文依托国家自然科学基金项目(课题号51078345)“藻类胞内代谢物与净水剂形态匹配机制及强化凝聚吸附去除原理”以及国家重点实验室基金(课题号:09Y09ESPCR)“藻类胞内代谢物与净水剂形态匹配机制及强化凝聚吸附去除原理”,结合国内外相关领域的研究成果,研究藻类胞内代谢物与铝系混凝剂的形态匹配机制,旨在研究混凝过程中藻胞内代谢物对混凝的影响,对胞内代谢物的有效去除以及对消毒副产物的生成势研究。取得研究成果如下:
　　(1)以Al2(SO4)3为絮凝剂,投加FeCl3与KMnO4进行预氧化除藻。结果表明,在单独投加Al2(SO4)3时,铝投量为20mg/L时达到最大值,OD680和Uv254的去除率分别是90％、84%。复配投加FeCl3和KMnO4,对OD680和Uv254的去除率优于单独投加Al2(SO4)3、单独投加FeCl3与Al2(SO4)3和单独投加KMnO4与Al2(SO4)3,且对藻类去除效率的最佳配比方案1.0mg/L FeCl3+0.4mg/L KMnO4。
　　(2)Al2(SO4)3混凝去除藻胞内物。在铝投量最大时(5mg/L)时,DOC、Uv254、OD680的去除率达到最大值,分别为38.6%、51.3%,99.6%。Al2(SO4)3在混凝过程中优先去除OD680等大分子物质,实验结果表明,DOC比Uv254更较易去除,且在pH=6.5时,混凝效果最好。大于10w的级分去除率最高,且被优先去除。对大于10w级分而言,在pH=7.5时,对DOC、UV254去除率分别最高可达50%、86%。铝盐与藻胞内物有明显的络合反应发生,不同分子量大小的藻胞内物与铝盐络合过程中,对荧光强度影响显著,且有明显区别。
　　(3)絮凝剂形态对藻胞内物的混凝效果有重要影响。在铝投量较低范围内时,Alb的含量最高PACl-2与AlCl3和PACl-1相比较,对DOC、浊度与OD680的去除率较高。而PACl-1对Uv254的去除率明显高于AlCl3和PACl-2。大于10w级分中,PACl-2对Uv254的去除率明显高于AlCl3和PACl-1,而在3w-10w和5k-3w的级分中,Uv254的去除率是PACl-1较优于AlCl3和PACl-2。AlCl3对疏水性DOC去除总量的贡献率优于PACl-2和PACl-1,但对于亲水性DOC而言,PACl-2去除效果最优。
　　(4)混凝反应之后的残留铝浓度水平与絮凝剂种类、投量和体系pH值有关。PACl-2具有较优的除浊效果,但AlCl3和PACl-1去除DOC效果优于PACl-2;三种絮凝剂投量为2mg/L时,在pH=6-7弱酸性条件下具有最佳的混凝效果。在pH=6.5时,三种絮凝剂残留铝浓度最低。通过优化絮凝剂形态比例和体系pH值可以有效控制出水残留铝浓度水平。
　　(5)前加氯时间不同,对三卤甲烷(THMs)生成总量有显著影响。单独前加氯后,THMs的总量在30min时达到最大值。转化为氯胺消毒后,当前加氯时间为5min时,THMs生成总量最少。前加氯为15min时,卤乙酸(HAAs)生成总量最高。转化为氯胺消毒后,当前加氯时间为5min时,HAAs生成总量最少。在pH=6.46,单独氯消毒(20mg/L)时,在溴离子浓度为200μg/L时,三溴甲烷的生成量达到最大值为1.63μmol/L。在pH=7条件下,溴离子浓度为400μg/L时,三溴甲烷的生成量达到最大值。

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第一章 绪论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 国内外研究进展

1.3 论文研究内容

1.4 论文创新点

1.5 研究技术路线

第二章 硫酸铝强化混凝除藻

2.1 实验材料与方法

2.2 实验结果与分析

2.3 本章小结

第三章 传统铝盐混凝去除藻胞内物

3.1 实验配水与材料

3.2 实验结论与分析

3.3 本章小结

第四章 不同铝形态混凝剂与藻胞内物的匹配机制

4.1 实验材料与方法

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

第五章 混凝过程中的残留铝控制

5.1 实验材料与方法

5.2 结果与讨论

5.3 本章小结

第六章 藻胞内物对消毒副产物生成势的影响

6.1 实验材料和方法

6.2 结果与分析

6.3 本章小结

结论与建议

结论

存在不足及建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢