目前全球多个国家和地区饮用水水源地暴发蓝藻水华,有害蓝藻不仅会产生嗅味物质如土溴素和二甲基异冰片等影响水质感官感受,其在正常生理代谢的过程中会产生次级代谢产物藻毒素,对人体、动物及生态环境产生不利影响。另外,蓝藻细胞代谢产生的其他有机物在饮用水厂消毒过程中会生成大量具有致癌致畸性的消毒副产物。蓝藻细胞产生的藻毒素和其他有机物都主要存在于藻细胞内,并且传统饮用水厂混凝工艺能够完整无破损去除蓝藻细胞。由于全球水资源危机,而饮用水厂底泥约占其进水总量的4-7%,数量巨大且含水率很高(99.9%),饮用水厂滤池反冲洗水和沉淀池上清液回用已经越来越普遍,但当蓝藻细胞混凝沉淀转移到底泥中后藻细胞完整性可能会受到影响,进而释放胞内藻毒素及其他胞内有机物,蓝藻细胞的存在可能会对底泥上清液和滤池反冲洗水的回用造成一定的威胁。因此,应研究含藻底泥中藻细胞在底泥中的变化情况及藻毒素和其他胞内有机物的释放情况。此外,也应考察含藻底泥中致病微生物种类及变化情况,脱泥水水质情况,保证脱泥水安全回用。论文主要考察了饮用水厂含蓝藻底泥特性并对含藻底泥脱泥水的回用安全性进行了评估。由于饮用水厂底泥排放为间隔排放,研究了不同堆置时间下含藻底泥中藻细胞的完整性及活性变化情况。通过高通量测序技术考察了底泥在不同堆置天数下微生物群落结构变化情况尤其是致病微生物变化情况。另外,研究了不同堆置天数下含藻底泥脱泥水水质变化情况包括含碳氮消毒副产物生成情况,进而保证脱泥水回用的安全性。由于在全世界范围内饮用水厂常用混凝剂为传统无机混凝剂如氯化铝(AlC13)、氯化铁(FeC13)及聚合氯化铝铁(PAFC),因此论文比较了这三种传统无机混凝剂混凝沉淀形成的含藻底泥在不同堆置天数下底泥特性和脱泥水水质变化情况,具体结果如下:系统研究了 AlCl3、FeCl3和PAFC混凝剂混凝形成的含藻底泥中铜绿微囊藻(M.aeruginosa)细胞在不同堆置时间下变化规律。结果表明,底泥中蓝藻细胞活性随着堆置时间的增加而下降,堆置6天后蓝藻细胞活性普遍较低。相同堆置时间下,PFAC混凝底泥中铜绿微囊藻(M.aeruginosa)细胞活性明显高于AlCl3和FeC13混凝底泥中铜绿微囊藻(M.aerugnosa)细胞活性,同时,AlCl3和FeCl3混凝底泥中铜绿微囊藻(M.aeruginosa)细胞活性相近。主要是因为八AICl3和FeCl3混凝底泥中过量Al和Fe对铜绿微囊藻(M.aeruinosa)细胞具有一定毒害作用,而PAFC混凝底泥中低含量Al对铜绿微囊藻(M.aeruginosa)细胞生长基本没有毒性且底泥中适量Fe对铜绿微囊藻(M.aeruginosa)细胞生长有益。AlCl3混凝底泥中铜绿微囊藻(M.aeruginosa)细胞在堆置6天后发生破损,而FeCl3和PAFC混凝底泥中铜绿微囊藻(M.aeruginosa)细胞在堆置10天后仍保持相对完整。在相同堆置时间下,AlCl3混凝底泥中铜绿微囊藻(M.aeruginosa)细胞破损程度大于PAFC混凝底泥中藻细胞破损程度。尽管FeCl3混凝底泥中铜绿微囊藻(M.aeruginosa)细胞活性较低(类似于AlCl3混凝底泥中铜绿微囊藻(AM aeruginosa)细胞活性),而铜绿微囊藻(M.aerugnosa)细胞在堆置10天后依然保持相对完整(类似于PAFC混凝底泥中藻细胞),主要是因为FeCl3混凝絮体大而密实,对铜绿微囊藻(M.aeruginosa)细胞具有一定的保护作用。论文首次利用16S rRNA基因测序技术系统研究了饮用水厂不同混凝剂(AlCl3、FeCl3和PAFC)混凝沉淀形成的含藻底泥在堆置过程中微生物群落结构变化情况。结果显示,底泥中优势菌分别为蓝藻门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteraidets)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和浮霉菌门(Planctomycetes)。由于底泥中光线较弱并缺乏氧气,其优势属如微囊藻属(Microcystis)、红细菌属(Rhodobacter)、苯基杆菌属(P/he?nylobaactoeium)及嗜氢菌属(Hydrogenophaga)相对丰度会随着堆置时间的增加而下降,尤其在堆置4天后下降幅度更加明显。由于底泥中胞外藻毒素和有机物含量随着堆置时间的延长而增加,底泥中藻毒素和有机物降解菌芽孢杆菌属(Bacillus)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、嗜碱菌属(Alkaliphilus)、乳球菌属(Lactococcus)、芽孢八叠球菌属(Sporosarcina)和肠球菌属(Enterococcus)相对丰度随着堆置时间的增加而增加,尤其在堆置4天后增加幅度更加明显。由于人AlCl3和FeCl3含藻底泥中高浓度的铝和铁具有生物毒性,PAFC含藻底泥中微生物群落比AlCl3和FeCl3含藻底泥中微生物群落更丰富。另外,发现了有些藻毒素和有机物降解菌为致病菌比如蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)和肠球菌(Enterococcus)且其相对丰度随着堆置时间的增加而增加,在相同堆置时间下,AlCl3体系致病菌相对丰度增加量高于FeCl3和PAFC体系致病菌相对丰度增加量。论文首次系统研究了传统饮用水厂含藻底泥脱泥水的特性,其中包括含碳氮消毒副产物的生成情况。结果显示,底泥堆置不同时间后其脱泥水呈现出不同特性。含藻底泥在堆置前4天内进行处理处置,脱泥水中溶解性有机物和藻毒素浓度都较低,脱泥水含碳氮消毒副产物生成量也较低,其中在堆置第4天时,脱泥水中藻毒素、溶解性有机物及含碳氮消毒副产物生成量最低。然而,当堆置时间超过4天,由于底泥中藻细胞开始发生破损,脱泥水中溶解性有机物和藻毒素含量会大幅增加,随之含碳氮消毒副产物生成量也大幅增加。不同混凝剂形成的沉淀底泥脱泥水特性有很大不同,相比于AlCl3混凝絮体,FeCl3和PAFC絮体对藻细胞有更好的保护作用,藻细胞破损程度更小。因此,在相同堆置时间下FeCl3和PAFC含藻底泥脱泥水中藻毒素、溶解性有机物及含碳氮消毒副产物生成量比AlCl3含藻底泥脱泥水中低。此外,由于铝铁离子水解形成氢氧化物沉淀到絮体表面,脱泥水中溶解性铝和铁随着堆置时间的增加而下降,尤其在堆置前4天时间内。由于在堆置前4天时间内,AlCl3、FeCl3和PAFC混凝剂形成的含藻底泥脱泥水水质较好,因此,含藻底泥应在堆置前4天内进行处理处置。由于AlC13含藻底泥脱泥水中藻毒素、有机物和致病菌在堆置过程中増加幅度高于FeCl3和PAFC含藻底泥脱泥水中藻毒素、有机物和致病菌在堆置过程中增加幅度,FeCl3和PAFC可能是处理水厂高藻水比较理想的混凝剂。本论文系统研究了不同混凝剂形成的含藻底泥特性并考察了其脱泥水水质情况,对于饮用水厂含藻底泥处理处置具有重要的指导价值,也具有重要的环境效益。