高錳酸鉀復合劑預氧化去除藻類及其代謝物的效能與機制研究.pdf

1、水體富營養(yǎng)化引起的藻類繁殖已成為目前水處理領(lǐng)域普遍關(guān)注和十分棘手的問題。藻類ξ電位約在-40mV以上，具有較高的穩(wěn)定性，比重小，難于下沉；同時某些藻類繁殖會釋放嗅味物質(zhì)，引起飲用水感官性能的下降。這些水質(zhì)特征加大了處理含藻水的難度。而且藻類的繁殖還對飲用水的安全性造成了威脅：釋放藻毒素引起人畜患病甚至死亡，藻細胞及它的代謝物在氯化過程中產(chǎn)生三鹵甲烷、鹵乙酸、鹵乙睛等有害物質(zhì)。 本文針對高藻水的處理這一熱點問題，采用普通光學顯微攝

2、影圖片、紫外光譜掃描、TOC測定、超濾膜測定分子量裝置、氣相色譜、高效液相色譜等檢測手段，研究了高錳酸鉀復合劑(PPC)預氧化強化常規(guī)水處理工藝除藻，評價了該工藝對氯化消毒副產(chǎn)物(三鹵甲烷和鹵乙酸)和藻毒素的控制作用，并和預氯化和預臭氧化工藝進行了對比。 通過對比三種混凝劑混凝去除藻類及其代謝物，并考慮藻的不同生長期、pH值、Ca2+濃度等影響因素的研究表明，硫酸鋁除藻、除有機物的效果優(yōu)于聚合氯化鋁和氯化鐵；對數(shù)生長期的藻干擾混

3、凝過程，使藥耗增加較多；微酸性的環(huán)境有利于硫酸鋁混凝除藻；Ca2的加入可以大大提高混凝除藻的效果。 與常規(guī)混凝相比，高錳酸鉀復合劑預氧化能夠大幅度地提高硫酸鋁混凝沉淀除濁、除藻的效率；混凝對小分子量有機物的去除能力較低，對分子量較高的有機物去除能力較高；高錳酸鉀復合劑氧化絮凝對有機物的影響主要表現(xiàn)在使大分子有機物轉(zhuǎn)化為小分子有機物。pH值的降低能促進高錳酸鉀復合劑預氧化除藻；高錳酸鉀復合劑短時間的預氧化就能顯著提高混凝除藻效果。

4、 高錳酸鉀復合劑氧化會破壞藻細胞的結(jié)構(gòu)，使其部分胞內(nèi)物質(zhì)(IOM)和胞外物質(zhì)(EOMi)釋放到水中，從而使得水樣的DOC升高，但同時，PPC也會氧化去除部分DOC；DOC升高或降低的幅度取決于PPC投量的多寡。高錳酸鉀復合劑氧化后再經(jīng)混凝處理則對藻類有機物DOC具有較好的去除效果，比同等條件下單純混凝的DOC去除率提高23～53％。PPC本身對某些有紫外吸收物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)有破壞作用，PPC產(chǎn)生的新生態(tài)水合二氧化錳對含芳環(huán)結(jié)構(gòu)的弱

5、極性有機物分子有吸附作用，所以PPC可以氧化去除水中含不飽和雙鍵或含芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的有機物，使UV254下降。混凝沉淀后水中的UV254較混凝前(即PPC氧化后)進一步降低。高錳酸鉀復合劑強化混凝對藻類有機物的UV254具有較好的去除效果。 PPC、O3、Cl2氧化及氧化絮凝去除藻類及其代謝物的研究表明，氧化過程可以去除部分藻類，但同時會不同程度的破壞藻細胞，引起胞內(nèi)物質(zhì)的釋放，從而使水樣的DOC升高；PPC和O3預氧化可以強化混凝

6、除藻，其中，PPC強化混凝除藻效果隨其投量的增加而提高，而O3在低投量時強化混凝除藻效果優(yōu)于高投量；PPC及O3可以強化混凝去除部分藻類有機物，并以低投量時效果較好。這說明雖然預氧化會引起胞內(nèi)有機物的釋放，但這些有機物可以在后續(xù)混凝過程中去除。綜合結(jié)果表明，PPC預氧化的效果略好于O3預氧化。 試驗所選擇的含藻水加氯消毒后形成的鹵乙酸主要是二氯乙酸和三氯乙酸，形成的三鹵甲烷主要是三氯甲烷，原水中的鹵乙酸前體物含量高于三鹵甲烷前體

7、物含量。硫酸鋁混凝對含藻水中THMs前體物基本沒有去除作用，而對鹵乙酸前體物有一定的去除作用，被去除部分是鹵乙酸前體物中的憎水性有機物。高錳酸鉀復合劑預氧化對含藻水消毒副產(chǎn)物前體物去除的研究表明：PPC預氧化含藻水一方面會破壞藻細胞，使DBPsFP升高；另一方面PPC本身的氧化作用及其新生態(tài)水合MnO2的吸附作用又會去除部分DBPs前質(zhì)，使DBPsFP降低，含藻水經(jīng)PPC預氧化后的DBPsFP的升高或降低是以上兩方面綜合作用的結(jié)果；PP

8、C氧化絮凝對三鹵甲烷前體物的控制作用不明顯，但對鹵乙酸前體物有一定的控制作用。 研究改進了固相萃取(SPE)+高效液相色譜法(HPLC)提取分離顫藻中藻毒素的分析方法，為治理藻毒素污染和進一步研究化學藥劑氧化去除藻毒素提供了測定技術(shù)。實驗室培養(yǎng)的顫藻產(chǎn)生的微囊藻毒素(MC-LR)在對數(shù)生長期和穩(wěn)定生長期大部分存在于藻細胞內(nèi)，在衰亡期大部分從胞內(nèi)釋放到水體中。針對藻毒素污染問題，利用高錳酸鉀復合劑的氧化絮凝作用降解藻類肝毒素。研究