硅藻土强化混凝去除铜绿微囊藻的影响因素研究

以原水中常见的铜绿微囊藻为研究对象,研究了联合硅藻土与聚合氯化铝(PAC)强化混凝去除铜绿微囊藻的效果.考察了PAC和硅藻土的投加量、溶液pH值、天然有机物腐植酸(HA)对藻和浊度去除的影响,并用zeta电位分析方法对混凝剂的静电中和能力进行表征.结果表明:硅藻土具有良好的助凝作用,投加其有助于改善絮体的沉降性能,提高铜绿微囊藻的混凝去除效果,PAC为6mg/L,pH值为7~8,硅藻土投加量为30mg/L时,叶绿素a(Chl-a)去除率可达96%,剩余浊度低于0.9NTU. HA存在会明显抑制铜绿微囊藻的混凝去除,当HA浓度大于1.0mg/L时, Chl-a去除率大幅度下降同时剩余浊度明显上升,硅藻土的投加可以在一定程度上缓解负面作用.     

硅藻土强化混凝去除铜绿微囊藻的影响因素研究

以原水中常见的铜绿微囊藻为研究对象,研究了联合硅藻土与聚合氯化铝(PAC)强化混凝去除铜绿微囊藻的效果.考察了PAC和硅藻土的投加量、溶液pH值、天然有机物腐植酸(HA)对藻和浊度去除的影响,并用zeta电位分析方法对混凝剂的静电中和能力进行表征.结果表明:硅藻土具有良好的助凝作用,投加其有助于改善絮体的沉降性能,提高铜绿微囊藻的混凝去除效果,PAC为6mg/L,pH值为7~8,硅藻土投加量为30mg/L时,叶绿素a(Chl-a)去除率可达96%,剩余浊度低于0.9NTU.HA存在会明显抑制铜绿微囊藻的混凝去除,当HA浓度大于1.0mg/L时,Chl-a去除率大幅度下降同时剩余浊度明显上升,硅藻土的投加可以在一定程度上缓解负面作用.     

壳聚糖联合聚合氯化铝强化混凝除藻的参数优化

为增强饮用原水中藻类的混凝去除效果,以铜绿微囊藻和水华鱼腥藻为对象,在单因素实验的基础上,采用响应曲面法考察了壳聚糖（CTS）投加量、聚合氯化铝（PAC）投加量、pH值及CTS和PAC的投加顺序对CTS联合PAC混凝除藻的影响.结果表明,混凝去除铜绿微囊藻（叶绿素a含量为45~55μg/L）的最佳条件为：CTS 0.40mg/L、PAC 1.19mg/L、原水pH值7.5、CTS和PAC混合均匀后投加,该条件下模型预测叶绿素a去除率为96.1%（实测值为95.7%）;混凝去除水华鱼腥藻（叶绿素a含量为80~90μg/L）的最佳条件为：CTS 0.25mg/L、PAC 2.00mg/L、原水pH值7.9、先投加CTS后投加PAC,该条件下模型预测叶绿素a去除率为97.9%（实测值为97.0%）.当原水pH值9.0时（模拟高藻原水的碱性环境）,混凝去除铜绿微囊藻和水华鱼腥藻的最佳投药顺序均为CTS和PAC混合均匀后投加,实测叶绿素a去除率分别为94.9%和95.3%;混凝铜绿微囊藻的药剂方案为CTS 0.40mg/L、PAC 2.00mg/L,药剂成本为0.0215元/m³,混凝水华鱼腥藻的药剂方案为CTS 0.24mg/L、PAC 2.00mg/L,药剂成本为0.0149元/m³.     

二氧化氯预氧化对藻类絮体形态的影响

针对高含藻高含盐杨埕水库原水藻类特征,采用聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝(AS)、聚合硫酸铁(PFS)和氯化铁(FC)4种混凝剂进行混凝除藻试验,用图像法对藻类絮体的分形维数进行测定,分析混凝剂种类及投量、二氧化氯投加量等因素对混凝除藻效果及藻类絮体形态的影响。结果表明,杨埕水库夏季藻类种属相对较为单一,以小型色球藻、微小平裂藻、不整齐蓝纤维藻为优势藻类;4种混凝剂的除藻性能优劣依次为:AS>PAC>PFS>AC。在AS最佳投加量(以Al2SO4计)70 mg/L下,藻类的去除率为85.3%。此时,杨埕水库夏季藻类以藻类絮体分形维数值为1.54,形成的絮体密实且沉降性好。以AS为混凝剂,投加量为70 mg/L下,二氧化氯投加量为0.8 mg/L时助凝效果最好,藻类的去除率比单独投加AS时提高了6.3%,藻类絮体分形维数值为1.71,形成的藻类絮体更加密实。二氧化氯过量投加无益于藻类去除。     

重金属Pb(Ⅱ)污染原水的应急处理工艺研究

采用2种常用混凝剂--聚合硫酸铁(PFS)和聚氯化铝(PACl),以水中Pb(II)浓度突增为背景,研究了混凝剂投加量、目标物初始浓度以及调节pH值和高锰酸钾(KMnO4)预氧化等措施对混凝除Pb(II)效果的影响,同时比较了粉末活性炭(PAC)吸附 混凝和硅藻土吸附 混凝等工艺对Pb(Ⅱ)的去除效果.结果表明,单独投加混凝剂时,投加PFS对Ph(Ⅱ)的去除效果优于投加PACI.2种混凝剂的投加量为10 mg/L时,对Ph(Ⅱ)的去除效果基本达到最好水平,并且Pb(Ⅱ)初始浓度对混凝效果影响最小.在此投加量下调节pH值到9,2种混凝剂对应Pb(Ⅱ)的去除率都在95%以上.KMn04预氧化只在以PACI为混凝剂时对除Pb(Ⅱ)起到一定促进作用.以PFs为混凝剂时,投加10 mg/L的PAC或投加25 mg/L的硅藻土会取得相同的除Pb(Ⅱ)效果,即水中Pb(11)浓度从402 μg/L降至10 μg/L以下;而混凝剂为PACl时,活性炭投加量为20 mg/L或硅藻土投加量为50 mg/L时,水中剩余Ph(Ⅱ)的浓度也可以达标;通过硅藻土与KMnO4联用试验发现,高锰酸钾氧化会削弱硅藻土对Pb(Ⅱ)的吸附作用.综合考虑得出,硅藻土吸附 混凝才是原水应急除Pb(Ⅱ)简单、经济和有效的方法.     

混凝剂投加量及污泥回流量对絮体破碎再絮凝的影响

以聚合硫酸铁为混凝剂,利用智能光散射分析仪(IPDA)对絮凝过程进行连续在线监测。考察不同混凝剂投加量、污泥回流量对絮体形成及破碎再絮凝的影响。结果表明:电性中和起主导作用时(聚合硫酸铁投加量为0.08 mg/L),形成絮体强度较大,破碎后恢复能力较强,而网捕卷扫占据主导作用(聚合硫酸铁投加量为>0.2 mg/L)形成的絮体比较松散,恢复因子低至49%,再次形成的絮体FI值较低;污泥回流时,絮凝过程絮体生长速度加快,稳定期絮体FI值大幅提高;回流污泥量越大,絮体的强度因子越大,恢复因子越低,浊度去除率与絮体破碎后恢复能力相关性较大。     

磁性藻基炭对铁盐除藻的助凝特性

蓝藻水华严重影响水环境健康和用水安全,化学絮凝法能高效去除水中藻类。该文以铁盐和亚铁盐为混凝剂、磁性藻基炭(MAB)为助凝剂去除水中铜绿微囊藻,确定了铁盐的最优投配比和MAB的最佳投加量,探讨了MAB对铁盐去除水中铜绿微囊藻的助凝效果和机理。结果表明,铁盐最优Fe2+∶OH~-∶Fe~(3+)投配比例为2∶6∶0.3,投药量以[Fe~(2+)]计为1 mmol/L,MAB最佳投加量为30 mg/L。MAB提高了铁盐去除铜绿微囊藻及相关污染物的混凝效果,促进藻细胞与铁盐水解产物作用生成密实性更好的藻絮体沉淀物,并且具备良好磁响应性能的MAB有助于实现藻絮体的外磁场分离。水中藻细胞和MAB在混凝初期主要通过静电吸附的形式与铁盐水解产物Fex(OH)y作用,混凝中后期则主要通过无定形Fe(OH)_3的网捕卷扫作用得以沉淀去除。表征分析表明,混凝过程中铁盐水解产物与藻细胞表面活性官能团发生作用形成了新的表面基团,可推断Fex(OH)y及其高聚合体与铜绿微囊藻的胞外聚合物之间发生了共聚络合反应。     

改性壳聚糖混凝去除太湖藻研究

对太湖不同区域的水使用改性壳聚糖做混凝除藻实验。对于泵取水,投加量0.7 mg/L时,藻去除率可达89.6%,对于岸边高浓藻水,投加量4 mg/L,0.5 h内藻去除率即可达为85.77%。改性壳聚糖复配黏土可解决岸边高浓藻絮体的上浮问题,黏土投加0.8 g/L絮体可完全下沉,除藻率fe从85.77%提升到94.35%。但复配黏土造成UV254去除率下降。改性壳聚糖复配0.3 g/L PDMDAAC改性粉煤灰投加或复配0.4 g/L改性沸石时,絮体也可完全下沉,除藻率都可提升到98%以上。同时,两种药剂都加强了系统对有机物的去除,UV254去除率从56.94%提升到72%以上。     

藻形态及混凝剂组成对混凝-超滤过程的影响

为了保证藻类暴发阶段优质的饮用水供应,提高藻类的去除率,缓解藻类对水处理过程的影响,本研究以铜绿微囊藻(蓝藻)、小球藻(绿藻)和小环藻(硅藻)这3种不同形态藻细胞为研究对象,使用了3种具有不同铝形态分布的混凝剂[Al_2(SO_4)_3(AS)、Al_(13)、Al_(30)]进行混凝-超滤实验.在分离胞外有机物(EOM)的情况下,考察混凝过程中絮体的特性(粒径,强度因子,恢复因子)以及不同条件下形成的絮体对膜通量的影响.结果表明Al_(13)与Al_(30)的混凝作用以静电簇作用为主导,AS主要是以电中和作用为主导.对于铜绿微囊藻与小球藻体系,由于藻颗粒表面存在一定的凹陷,当Al_(13)与Al_(30)做混凝剂时,在投加量较低的情况下,吸附在颗粒表面凹陷处的混凝剂“失活”,其他部位由于仍带有一定的负电荷而造成絮体形成不明显,而AS做混凝剂时,混凝机制主要是电中和作用,可以明显降低颗粒之间的排斥力,在较低投加量下即可形成絮体.对于小环藻体系,由于其藻细胞呈现光滑的表面,Al_(13)与Al_(30)可有效发挥其静电簇作用机制,絮体在较低投加量下即可有效形成.膜通量与絮体粒径有明显的相关性,絮体粒径越大,超滤过程中形成的沉积层越疏松,膜比通量越大.     

芬顿-混凝反应对藻类胞外有机物去除机制研究

文章探究不同反应条件下芬顿-混凝反应与铁盐(Fe2(SO4)3)混凝反应对铜绿微囊藻胞外有机物(EOM)的去除效果。结果表明,在室温,pH=3,Fe2+/H2O2摩尔比为1∶1时,EOM的去除率达到最佳。Fe2+投加量为5 mmol/L时,TOC、UV254去除率分别达到70%、34%。通过三维荧光(EEM)与分子量分布(HPSEC)分析表明,藻类EOM中主要成分是亲水性大分子多糖和蛋白质,其次是疏水性类腐殖酸物质。单独的铁盐混凝反应表明混凝过程促进了芬顿反应对EOM的去除,EOM中亲水性大分子量物质的去除率很大程度是由Fe2+氧化为Fe3+通过混凝过程贡献。此外,在芬顿反应处理EOM过程中不同时间点絮体粒径受Fe2+投加量影响较大,形成的絮体粒径越小,TOC去除率越高。     

Ca2+在饮用水铜绿微囊藻控制中的应用

为改善饮用水藻类的混凝去除效果,以铜绿微囊藻为研究对象,考察了单独投加Ca²⁺、Ca²⁺与PAC联用、Ca²⁺与CO₃^2-原位结晶三种方法的除藻效果,并对Ca²⁺和结晶产物CaCO₃的除藻机制进行探讨.结果表明,单独采用Ca²⁺时,Ca²⁺在低浓度下对藻细胞具有吸附电中和作用,高浓度时同时还有架桥作用,但两者均无法实现对铜绿微囊藻的去除.Ca²⁺与PAC联用,Ca²⁺可以通过吸附电中和显著提高PAC的除藻效果,最大去除率可达98.0%,同时Ca²⁺与溶解性藻源有机物（dAOM）的络合可将残余铝降低50%以上.含藻水中原位CaCO₃结晶对铜绿微囊藻的去除率最高可达83.5%,其产物为带正电荷、粒径2~4 μm左右的球型球霰石.球霰石对藻细胞的去除机制包括球霰石与藻细胞的互絮凝,以及球霰石团聚物对藻细胞的卷扫絮凝,同时球霰石还可以作为加重剂促进藻晶产物沉降分离.自来水厂采用CaCO₃原位结晶与PAC联用除藻,可望降低PAC投加量和残余铝风险,并解决CaCO₃原位结晶导致的浊度和pH偏高问题.研究成果为饮用水除藻提供了新思路.     

壳聚糖改性铝污泥对铜绿微囊藻的絮凝去除

采用给水厂副产物铝污泥代替黏土作为下沉载体,利用壳聚糖改性,将其用于铜绿微囊藻的絮凝去除.结果表明,壳聚糖与铝污泥以1：50的质量比复合改性后除藻效果明显提高：对于藻密度约为4.88×10⁶cells/mL的含藻水,当改性铝污泥最佳投加量为0.25g/L,30min后藻密度和浊度去除率分别达到100%和98.92%,形成的絮体完整紧实,分形维数值为1.719.通过Zeta电位、SEM等表征分析,此过程主要依靠壳聚糖、铝污泥及藻类之间的"电性中和"与"吸附架桥"等的作用,混凝絮凝过程快速高效且投加量小,最佳环境pH值介于7~9.5,外加NaCl、CaCl₂在离子强度较低情况下基本不影响絮凝沉淀过程.加之铝污泥对水体中的磷具有良好的吸附作用,因此壳聚糖改性铝污泥对淡水水体中铜绿微囊藻的去除及生长抑制具有良好的效果,实现了"以废治污".     

Purification, characterization and application of dual coagulants containing chitosan and different Al species in coagulation and ultrafiltration process

The objective of this study was to investigate the effect of different Al species and chitosan (CS) dosages on coagulation performance, floc characteristics (floc sizes, strength and regrowth ability and fractal dimension) and membrane resistance in a coagulation–ultrafiltration hybrid process. Results showed that different Al species combined with humic acid in diverse ways. Al_a had better removal efficiency, as determined by UV₂₅₄ and dissolved organic carbon, which could be further improved by the addition of CS. In addition, the optimal dosage of different Al species was determined to be 4.0 mg/L with the CS concentration of 1.0 mg/L, by orthogonal coagulation experiments. Combining Al_a/Al_b/Al_c with CS resulted in larger flocs, higher recovery, and higher fractal dimension values corresponding to denser flocs; in particular, the floc size at the steady state stage was four times larger than that obtained with Al species coagulants alone. The results of ultrafiltration experiments indicated that the external fouling percentage was significantly higher than that of internal fouling, at around 85% and 15%, respectively. In addition, the total membrane resistance was significantly decreased due to CS addition.     

铜绿微囊藻溶藻菌EA-1的分离鉴定及溶藻特性

从广州流花湖分离获得一株溶藻菌株EA-1,16S rDNA分析表明菌株EA-1属于肠杆菌属（Enterobacter）.研究了肠杆菌EA-1对铜绿微囊藻的溶藻效果和溶藻机制.结果表明,对数期EA-1具有最佳溶藻效果,投加比例为10%,初始叶绿素a含量为1.43mg/L时,EA-1能实现3d内完全除藻,叶绿素a含量为2.39mg/L时,共培养6d后,抑制率为84.1%±1.3%.EA-1通过分泌胞外溶藻物质间接溶藻,生理生化响应表明,EA-1无菌滤液胁迫下,藻细胞膜脂过氧化损伤严重,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性先急剧上升后下降.三维荧光光谱（EEM）表明溶藻产物为类腐殖酸,类富里酸和类蛋白类物质.扫描电子显微镜（SEM）显示藻细胞出现褶皱,内陷和萎缩现象.透射电子显微镜（TEM）显示藻细胞破坏过程为：首先,胶质层与细胞壁分离,光合片层变得松散和不规则,内含物被部分降解.随后,光合片层被彻底破坏,DNA核物质和多聚磷酸盐等营养物质颗粒被降解,藻细胞内部结构被完全破坏,藻细胞死亡.     

稻草秸秆发酵液的抑藻效应及其机理

为有效利用农业废弃物稻草秸秆进行抑藻,本研究对不同稻草秸秆进行了特定方式的发酵,测定了发酵液对常见淡水藻类的化感效应,探讨了其中抑藻作用强的发酵液抑藻机理.结果表明：与普通稻草秸秆发酵液相比,水稻分蘖枝发酵液对铜绿微囊藻的抑制效果显著好于普通稻草秸秆发酵液（P<0.05）,作用72h水稻分蘖枝发酵液抑制率为93.21%,168h为97.96%,而稻草秸秆发酵液120h抑制率为68.20%,168h抑制率反而显著下降,只有27.65%;前者Eh₅₀为14.073h,后者为21.036h;水稻分蘖枝发酵液对蓝藻（铜绿微囊藻）和绿藻（蛋白核小球藻、斜生栅藻）3种淡水藻均有良好抑制作用,对铜绿微囊藻抑制作用最佳（P<0.05）.在水稻分蘖枝发酵液胁迫下,铜绿微囊藻叶绿素a以及藻蓝蛋白（PC）和别藻蓝蛋白（APC）含量下降,藻细胞叶绿素自发荧光值持续降低,藻细胞结构破坏.推测水稻分蘖枝发酵液的抑藻机制之一是将藻细胞光合系统作为其攻击的靶点从而抑制藻类生长,并最终破坏细胞结构,引起细胞凋亡.     

老化聚苯乙烯纳米塑料对铜绿微囊藻的影响

为探究新生和老化聚苯乙烯纳米塑料（PSNPs）对铜绿微囊藻生长和产毒特性的影响,本研究通过紫外老化制备了50nm的老化PSNPs,开展了不同浓度（0.1,1,10mg/L）新生和老化PSNPs对铜绿微囊藻的长期（37dd）暴露试验.结果表明,紫外老化处理使PSNPs表面出现裂纹,平均粒径变小,羰基指数由0.023上升至1.055.两种PSNPs均会在铜绿微囊藻细胞表面聚集,其中老化PSNPs暴露造成的细胞形态损伤更严重,并对铜绿微囊藻造成剂量正相关的生长和光合抑制,氧化损伤,促进了微囊藻毒素（MC-LR）的合成和释放.在相等暴露剂量下,老化PSNPs对铜绿微囊藻上述生理过程的调控作用更强.其中,10mg/L新生和老化PSNPs暴露下,最终藻密度比对照组分别降低了26.65%和45.07%,丙二醛（MDA）含量的最大值是对照组的1.74和1.93倍,最终胞外MC-LR含量是对照组的1.26和1.44倍.老化PSNPs对胞外MC-LR相对更强的促进作用,是由其诱导的MC-LR合成增加和细胞膜破损所共同导致的.     

Coagulation efficiency and flocs characteristics of recycling sludge during treatment of low temperature and micro-polluted water

Drinking water treatment sludge, characterized as accumulated suspended solids and organic and inorganic matter, is produced in large quantities during the coagulation process. The proper disposal, regeneration or reuse of sludge is, therefore, a significant environmental issue. Reused sludge at low temperatures is an alternative method to enhance traditional coagulation efficiency. In the present study, the recycling mass of mixed sludge and properties of raw water (such as pH and turbidity) were systematically investigated to optimize coagulation efficiency. We determined that the appropriate dosage of mixed sludge was 60 mL/L, effective initial turbidity ranges were below 45.0 NTU, and optimal pH for DOMs and turbidity removal was 6.5--7.0 and 8.0, respectively. Furthermore, by comparing the flocs characteristics with and without recycling sludge, we found that floc structures with sludge were more irregular with average size growth to 64.7 μupm from 48.1 μupm. Recycling sludge was a feasible and successful method for enhancing pollutants removal, and the more irregular flocs structure after recycling might be caused by breakage of reused flocs and incorporation of powdered activated carbon into larger flocs structure. Applied during the coagulation process, recycling sludge could be significant for the treatment of low temperature and micro-polluted source water.     

典型植物化感物质对铜绿微囊藻生长的抑制效果评价

以铜绿微囊藻为研究对象,从抑制率,有效剂量,起效时间,抑制时效和使用成本等方面评价了酚酸类,生物碱类,脂肪酸和酯类共13种化感物质的抑藻效应.结果表明,生物碱类物质对微藻生长的抑制效果最强,其抑制率（>80%）高达酚酸类,脂肪酸和酯类化感物质的4~52倍,其抑藻时效也显著长于酚酸类,脂肪酸和酯类化感物质.生物碱类物质中,血根碱具有最大饱和抑制率（>90%）,但其单位剂量的抑藻率[11%/（mg/L）]仅为白屈菜红碱,芦竹碱和小檗碱的16%,49%和63%;白屈菜红碱对铜绿微囊藻的抑制作用最为灵敏高效,抑制铜绿微囊藻所需的最低剂量为0.2mg/L,最短时间为0.4d,且在2mg/L条件下便能维持7d以上的抑制时效.4种生物碱中,血根碱与白屈菜红碱的使用成本较高,超过芦竹碱和小檗碱的800倍.综合各项抑藻特性,植物化感物质的抑藻能力顺序前四为白屈菜红碱 > 小檗碱 > 血根碱 > 芦竹碱;抑藻成本顺序前四为：壬酸 < 芦竹碱 < 小檗碱 < PHBA.