论文部分内容阅读
蓝藻胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)有机含量高,游离态蓝藻EPS因其大量释放和不易去除更成为水源水中的一项重要污染源。本研究针对水华水体普遍存在的游离态蓝藻EPS有机污染,以饮用水水质安全分析为目标,主要关注并分析了不同环境条件下游离态蓝藻EPS的自然分泌及释放规律,以探究游离态蓝藻EPS对水源水的污染特性;并对比考察了不同预氧化处理对游离态蓝藻EPS的降解调控效果,同时探究了混凝、沉淀、过滤、消毒系列常规物化处理工艺对游离态蓝藻EPS的截留去除效果,以评估饮用水处理工艺出水中残留游离态蓝藻EPS的潜在可能,优选出基于游离态蓝藻EPS降解去除和污染调控的饮用水处理工艺方法。本课题的研究内容如下:(1)研究了不同pH值、温度、光照及搅拌强度条件下,游离态蓝藻EPS在水源水中的释放规律。在中性pH范围内,游离态蓝藻EPS会随pH的升高而逐渐增产,且最适宜蓝藻EPS形成和分泌的pH值为7-8,酸性条件比碱性条件更有利于多糖组分的分泌,但也更易导致藻细胞破损;游离态蓝藻EPS对光照具有趋向分泌现象,无光条件下,游离态蓝藻EPS的产生分泌水平较低,有光条件较无光条件更有利于游离态蓝藻EPS的形成分泌,然而光照强度的略微差别对蓝藻EPS分泌量的影响区别不大;在光照一定的情况下,25℃最有利于蓝藻EPS的形成和分泌释放,高温和低温都对游离态蓝藻EPS的形成分泌具有抑制作用,低温100C条件比高温40℃条件对其抑制效果更为显著;搅拌作用力对游离态蓝藻EPS形成及分泌的影响并不显著,总体来说,高速搅拌相对于低速搅拌更能刺激蓝藻EPS的分泌及释放量。(2)选用KMnO4和NaClO预氧化剂,研究了不同预氧化条件对游离态蓝藻EPS的降解去除效果。结果表明,KMnO4和NaClO均对游离态蓝藻EPS具有明显的降解调控作用,且降解调控效果随着预氧化剂量的增加而提高。然而两种预氧化剂的氧化效果具有明显差别,相同剂量条件下NaClO的氧化强度高于KMnO4,其对藻细胞的破损强度也较大。KMnO4和NaClO对于游离态蓝藻EPS组分结构的优先降解规律并不一致,但其对游离态蓝藻EPS分子量分布表现出比较一致的规律,都有降解大分子链至小分子物质的趋势。通过综合考量,对蓝藻EPS和藻细胞共同存在的含藻水体采用KMnO4预氧化是更为安全有效的预处理方式。(3)研究了游离态蓝藻EPS在混凝、沉淀、过滤、消毒系列饮用水常规物化处理过程中的截留去除效果。混凝工艺对游离态蓝藻EPS的去除效率随混凝剂投加量的增加而有所提高,然而原水直接混凝沉淀时,蓝藻EPS最优去除率受到一定限制,相较而言预氧化后强化混凝对蓝藻EPS的去除效率明显增高;过滤前后含藻水中EPS的去除效率比无藻水中EPS的去除效率略高,是由于含藻水中部分蓝藻EPS粘附于残存藻细胞表面被共同截留去除;消毒工艺对游离态蓝藻EPS具有明显的去除效果,原理与预氧化降解机理相同。整体来看,预氧化+混凝沉淀+过滤+消毒工艺体系比直接混凝沉淀+过滤+消毒工艺体系去除游离态蓝藻EPS效果更好。且对于含藻水EPS的处理,2.0mg/LKMnO4预氧化+40mg/L PAC混凝沉淀+过滤+1.5mg/LNaClO消毒工艺效果最优。