论文部分内容阅读
近年来，水体的富营养化十分严重，饮用水水源中高浓度藻类的去除普遍受到重视。高浓度藻类不仅会导致水体水质变差，其释放出的微囊藻毒素对人体健康有着致命威胁。以聚合氯化铝（PACl）作为混凝剂的混凝沉淀工艺是最常见的水处理除藻工艺，但是传统铝盐混凝剂在高浓度藻类存在条件下要求混凝剂投加量高并且形成的絮体难于沉降。高浓度藻类通常导致水体pH上升，使Al具有溶出风险。因此如何在高浓度藻类出现条件下，有效去除藻类、同时减少PACl投加量、提高沉降效果是目前饮用水处理工艺亟待解决的迫切问题。 本文研究了以纳米四氧化三铁（Fe3O4）作为助凝剂与PACl共同作用对铜绿微囊藻、水中溶解性营养盐、浊度、铜绿微囊藻毒素的去除效果。结果表明：1）纳米Fe3O4与传统的混凝剂PACl结合可以改善水体中铜绿微囊藻的去除效率。投加纳米 Fe3O4作为助凝剂有助于在混凝过程中减少PACl的投加量，增加絮体沉降速度从而提高混凝除藻的效率。与单独投加PACl相比，投加了纳米Fe3O4在混凝除藻过程中适应更加广泛的pH。对于105个/ml、106个/ml和107个/ml不同藻细胞浓度的藻液，投加纳米Fe3O4的混凝剂最佳投加量分别为2 mg/l，20 mg/l和200 mg/l，混凝剂的投加量分别减少了67％，50%和20%，相应的藻细胞的去除效率分别提高了173.1%，44.7%和33%；2）与单独加入PACl相比，加入了纳米Fe3O4的条件下，对于藻液中营养盐P的去除率从15%提高了25%；在混凝剂的投加量在10 mg/l的条件下，投加纳米Fe3O4后浊度的去除率从71%提高到了98%；在酸性和中性的条件下，投加纳米 Fe3O4后水体中藻毒素的最大去除率也从不能去除改善到了40%去除。 我们也探索了纳米Fe3O4作为助凝剂改善水体中铜绿微囊藻的去除效果机制。扫描电子显微镜（SEM）分析显示，纳米Fe3O4加入到PACl后，首先与PACl形成大的聚集体，并且絮体密实；激光粒径分析仪的分析结果也表明，投加纳米Fe3O4可以增加絮体尺寸；对于PACl的水解产物分析结果表明，纳米Fe3O4投加后，可以改变水体中PACl水解产物Aa、Ab和Ac的分布比例，有助于提高形成大絮体的Ac含量。我们推测，投加纳米Fe3O4后絮体尺寸、密度的增加，尤其是Ac含量的提高是改善铜绿微囊藻去除效果的重要原因。 本课题研究对于在饮用水水源水中出现高浓度藻类条件下提供了一种可能的改善藻类去除效率的简单可行的方法，具有一定的工程意义。