水处理新技术—含藻水处理新技术
含藻水给水处理设计规范

中华人民共和国行业标准含藻水给水处理设计规范GJJ 32—981.总则1.0.1为提高含藻水给水处理设计水平,促进含藻水给水处理技术的发展,使处理的水质符合现行的国家标准《生活饮用水卫生标准》的规定,特制定本规范。
1.0.2本规范适用于以含藻的湖泊或水库水为水源的给水处理设计。
其他类似含藻水的给水处理设计也可参考执行。
1.0.3含藻水的定义是:藻的含量大于100万各/L或含藻量足以妨碍有混凝沉淀和过滤所组成的常规水处理工艺的正常运行,或足以使出厂水水质降低的水源水。
注:藻类采用自然单位计数法,计数单位为个。
即任何单细胞藻类,或多细胞藻类的自然群体(如4个细胞的栅列藻),其计数单位均为1个(即1个生物)1.0.4选择水源时,除应对水源水的富营养化程度和水质应不低于GB3838—88《地面水环境质量标准》中的第三类地面水水域水质标准。
1.0.5含藻水给水处理设计,除执行本规范外,还应符合GBJ13—86《室外给水设计规范》的规定。
2.取水口位置的选择2.0.1取水口应位于含藻量较低、水深较大和水域开阔的位置。
取水口不得设在“水华”频发区,一般不适宜设在高藻季节主导风向得下侧凹弯区。
2.0.2湖泊、水库的水深大于10m时,应根据季节性水质沿水深垂直分布的规律,采用分层取水。
2.0.3取水口下缘举湖泊、水库底的高度,应根据底部淤泥成分,泥砂沉积和变迁情况以及底层水水质等因素确定,但不得小于1m。
2.0.4最低水位时取水口上缘的淹没深度,应根据上层水的含藻量、漂浮生物和冰层厚度确定,但不得小于1m。
3 水处理构筑物3.1一般规定3.1.1湖泊、水库水经混凝沉淀或澄清处理以后,进入滤池时,其浑浊度应低于7度。
3.1.2出厂水的水质应符合GB5749—85《生活饮用水卫生标准》的规定,且耗氧量(高锰酸钾法)不宜大于4mg/L。
3.1.3含藻水处理工艺流程的选择及构筑物的组合,应根据试验研究的结果或相似条件的水厂运行经验,通过技术经济条件比较后确定,处理流程一般有下列几种:A 常规工艺流程为:原水--混合--絮凝--沉淀(澄清)--过滤--消毒B 以富营养型湖泊、水库为水源,且浑浊度常年小于100度的原水,处理工艺流程可为:原水--混合--絮凝--气浮--过滤--消毒C 以贫——中营养或中——富营养型湖泊、水库水源,且最大浑浊度小于20度的原水,处理工艺流程也可采用:原水--混合--絮凝--直接过滤--消毒3.2处理含藻水的沉淀池和澄清池3.2.1平流沉淀池的表面负荷宜为1.0~1.5m3 / m2.h,水平流速宜为5~8mm/s,沉淀时间宜为2~4h。
生活饮用水藻类检测和去除技术探讨

生活饮用水藻类检测和去除技术探讨1 引言藻类是指一群在水中以浮游方式生活,能进行光合作用的自养型微生物,其种类繁多,均含叶绿素,在显微镜下观察是带绿色的有规则的小个体或群体,是整个水体生态系统不可缺少的因素。
近年来,随着我国气候变暖,大量的生活污水排入水体中,使得水中营养盐大量超标,造成水体富营养化,为藻类的滋生泛滥提供了物质条件。
根据笔者多年对水库原水藻类的监测,藻类数量多达每升水中上千万个,常造成滤池堵塞,严重影响了居民生活用水的供给。
因此,为了减少藻类对生活饮用水处理的影响,需要加强生活饮用水藻类的监测与控制。
2 藻类对生活饮用水处理的影响含藻类水进入水厂后,对制水生产工艺,水处理剂和消毒剂的用量和构筑物池壁及出厂水质都会造成一定影响,主要有以下几个方面2.1 堵塞滤池藻类进入滤池,可在滤池中大量繁殖,在滤池表面形成毯状物堵塞滤池,造成滤速减低,过滤周期缩短,冲洗频率加大,浪费冲洗水量,使产水量降低,影响出厂水质。
2.2 增加净水处理剂的用量在光合作用下,水中PH值升高,由于藻类存在,水中溶解氧增加,矾花密度降低,沉淀去除率下降,导致净水药剂的投入量增多。
2.3 产生色、臭味影响出厂水质藻类使水产生甜、苦、酸等不同味道。
有些藻类会使水产生鱼腥臭味。
色是藻类次生物,差不多藻类都有色,而用户对饮用水中有色相当敏感,常因此而反映抱怨,对水质影响更为严重的是有些藻类的降解产物中含有四氯乙烷,二甲基二硫化物等毒性物质,能引起人、动物中毒。
2.4 干扰水处理操作水中的藻类使水质发生变化,生长着和死亡的藻类都会使水的PH值、碱度、硬度、溶解氧和有机物质发生变化,造成处理上的麻烦。
藻类使水中的有机物增加,就增加了消毒剂的用量,有时要添加其它水处理剂。
3 生活饮用水藻类的检测技术3.1 藻类的检测技术水样中藻类的检测通常采用显微计数和测定叶绿素a两类方法。
借助显微镜和计数框对水体中藻类的数量或体积直接进行定量称为显微镜计数法。
水处理技术的趋势和新进展

水处理技术的趋势和新进展水是我们生命中不可或缺的资源,然而随着全球人口的不断增加和工业、城市化的发展,水资源已经开始变得短缺。
作为一种可再生能源,水处理技术的发展和进步变得至关重要。
本文将探讨当前水处理技术的趋势和新进展,为更好地利用水资源提供新思路。
1. 绿色水处理技术传统的水处理方法一般采用化学处理和物理处理的方法,这些方法虽然可以有效的处理废水,但同时也会产生相当多的污染物和废弃物。
为了减少这些污染和碳排放,绿色水处理技术逐渐成为一个流行的选择。
绿色水处理技术主要包括天然植物处理、湖泊修复、生物固定化等。
这些绿色水处理技术不仅能够实现高效的去污和净化,同时也可以减少对生态系统的影响,达到减少碳排放的目的。
2. 智能化水处理技术智能技术的发展改变了很多领域,水处理技术也不例外。
智能化水处理技术可以通过传感器、监测、控制系统和云计算等技术手段实现对水质的自动检测、检测数据实时传输,最终实现对整个水处理过程的智能化控制。
这种智能化水处理技术可以大幅度提高水处理的效率和自动化水平,同时也带来了更好的水资源联合管理、远程控制和监测,这样就可以快速响应和处理突发情况。
3. 膜分离技术膜分离技术是一种基于膜分离原理的分离技术,通过微孔或分子筛膜来分离组分。
随着纳米技术的发展,高精度膜分离技术的研究和发展成为当前水处理研究领域的热点。
精密滤池技术不仅具有高效的过滤效果,而且相对于其他处理方法更加节约能源和耗水。
膜分离技术已经成为目前众多水处理工艺的基础组成部分,在提高水质和节能方面发挥着重要的作用。
4. 微生物水处理技术微生物水处理技术是通过在废水处理过程中利用微生物来去除废水中的环境污染物,并将其转化为更简单、更有机的物质。
随着很多新技术在微生物水处理方面的不断应用,如生物降解、生物固定化、微生物群落结构分析、生物膜反应器等,微生物水处理技术的研究也越来越广泛。
它已经成为废水处理的重要技术之一,是未来水处理技术的重要方向之一。
水处理新技术

水处理新技术随着工业化和城市化进程的加快,水资源的污染和短缺问题日益凸显。
传统的水处理方法已经无法满足需求,因此水处理新技术的研发和应用变得至关重要。
本文将介绍一些当前应用广泛的水处理新技术,包括超滤技术、反渗透技术和电化学技术等。
超滤技术是一种将水中的悬浮物、胶体和高分子物质从溶液中分离的方法。
它通过使用超滤膜,使水通过膜孔,而其中的杂质被滞留在膜表面。
超滤技术具有操作简单、效果好、能耗低等优点。
它被广泛应用于饮用水净化、废水处理和海水淡化等领域。
反渗透技术是一种利用半透膜将水中的溶解物质和微生物分离的方法。
在反渗透过程中,水被迫通过半透膜,而其中的溶解物质被滞留在膜表面。
反渗透技术具有高效、可靠、适用范围广等特点。
它被广泛应用于海水淡化、工业废水处理和饮用水净化等领域。
电化学技术是利用电流在水中产生化学反应,以去除水中的污染物的方法。
电化学技术包括电沉积、电吸附、电解氧化和电解还原等。
它具有效果好、操作简单、适用范围广等优点。
电化学技术被广泛应用于工业废水处理、地下水修复和饮用水净化等领域。
除了以上介绍的三种水处理新技术,还有一些其他的新技术也值得关注。
例如,光催化技术利用特定的光催化剂,在光照条件下将水中的污染物分解为无害的物质。
这种技术具有高效、无二次污染和可持续发展等优点。
光催化技术被广泛应用于废水处理、空气净化和光解污泥等领域。
生物吸附技术是利用微生物或生物材料对水中的污染物进行吸附和降解的方法。
生物吸附技术具有高效、低成本和环保等优点。
它被广泛应用于工业废水处理、农田排水净化和生活污水处理等领域。
随着水资源问题的日益突出,水处理新技术的研发和应用变得尤为重要。
超滤技术、反渗透技术、电化学技术、光催化技术和生物吸附技术等都是当前应用广泛的水处理新技术。
它们在饮用水净化、工业废水处理和海水淡化等领域发挥着重要作用,为解决水资源问题提供了有效的解决方案。
随着科技的不断进步,相信水处理新技术将进一步发展壮大,为人类创造更加清洁、可持续的水资源环境。
城市污水处理的新技术和新应用

城市污水处理的新技术和新应用城市污水处理一直是环境保护领域的重要议题。
有效处理城市污水可以保护水资源、环保、促进经济发展等方面发挥重要作用。
为了更好地实现城市污水处理的目标,一些新技术和新应用正在不断发展和应用,本文将对其进行浅谈。
一、新技术1.磁化水处理技术磁化水处理技术是一种高效的物理污水处理技术,它是将物理方法和磁学理论相结合的一种处理方法。
这种技术利用强磁场将污水中有机和无机物质分离,并通过多级筛选、过滤、过氧化等方法进行进一步处理。
磁化水处理技术有着高效、可靠、低成本等优点,适合于处理城市污水中含有大量有机废物的情况。
目前,该技术在国内外已得到广泛应用。
2.生物膜反应器技术生物膜反应器技术是一种生物处理技术,它是利用生长在支架上的生物膜进行生物反应的一种方法。
这种技术能够处理高浓度有机物、难降解物质和高氮、高磷等污染物质,具有空间利用率高,氧化能力强等特点。
与传统技术相比,生物膜反应器技术能够大大降低处理成本和节约能源,已被广泛应用于城市污水处理过程中。
3.电化学污水处理技术电化学污水处理技术是利用电场的作用将污水中的污染物质处理的一种方法。
该技术能够有效处理高氮污染物、高难度有机废水、COD及重金属等污染物质,具有设备简单、能耗低、空间利用率高等特点。
目前,该技术被广泛应用于大型城市污水处理厂。
二、新应用1.西式生态园西式生态园是一种生态型城市污水处理设施,它利用湖泊、岛屿、绿地和浅水区等自然景观组成生态环境,将污水处理为可直接无害排放的水质。
该方法减少了传统处理方法所使用的化学药品和杀菌消毒剂,达到了减低能耗、减少污染物排放的目的,同时还具有景观绿化效果,成为城市污水处理十分受欢迎的新型应用。
2.分布式污水处理系统分布式污水处理系统是一种新型的污水处理设施。
它采用分布式建设方式,将城市污水处理系统分散在污水源附近,实现污水回收再利用。
该系统能够有效减少管道建设费用和节省能源,同时还能够提高城市水资源利用效率,成为未来城市污水处理的发展方向。
藻类对水处理的影响

藻类对水处理工艺的影响随着我国工农业生产的迅猛发展和现代化建设步伐的加快,许多大的江河湖泊正面临着日趋严重的水源污染问题,而城市供水的水源大概有四分之一是来自湖泊、水库的,随着水体污染的增加,导致湖泊、水库的富营养化逐渐严重,藻类繁殖频繁,致使自来水行业受到了一定的影响,对水质和水处理带来了诸多不利的影响。
一、藻类的定义藻类通常是指一群在水中以浮游方式生活,能进行光合作用的自养型微生物,其种类繁多,均含叶绿素,在显微境下观察是带绿色的有规则的小个体或群体.由于它们是水体中重要的有机物质制造者,故在整个水体生态系统中占有举足轻重的作用,是生态系统中不可缺少的一个环节。
但是当前水质富营养化越来越严重,藻类爆发的频率增高,对生态环境和自来水的治理都产生了不好的影响。
二、藻类对水处理工艺的影响浅谈一下藻类对水处理的影响.特别是每年春季和7、8月份时,藻类爆发严重,含有藻类的水进入水处理构筑物对制水生产工艺、药耗以及构筑物池壁都会产生极大的不利影响。
2.1感官影响含有藻类的原水进入净水厂,在水处理构筑物上大量繁殖,附着在混凝土和不锈钢上,造成感官上的差异,对现场环境有一定的影响,同时也增加了清洗构筑物的频率和费用,即浪费水又增加工人的劳动强度。
2.2投药量影响对于净水厂来说,水中含有藻类,造成水厂投药的增大。
一是在光合作用下,水中pH 值升高,并且由于藻类的作用,水中溶解氮增加,矾花密度降低,沉淀去除率下降,导致需要投加的混凝剂大大增多,含藻类越高的水处理需要消耗的混凝剂越多。
二是藻类使原水水质发生变化,并且生长着和死亡的藻类都会使水中有机物增加,增加氯耗,高藻水的处理更需要消耗大量的消毒剂,特别对于头堰水厂这种露天处理构筑物来说,光合作用充足,适合藻类生长,春季和7、8月份是氯耗的高哇期。
2.3对构筑物池壁的影响藻类对混蔽土池壁有著很大的危害,如澄浩池和虹吸滤池由于长期生长藻类物质,造成严重的腐蚀,使得池壁粗糙老化,为藻类的更好生长提供了有力的场所。
微藻污水处理技术及其应用

微藻污水处理技术及其应用
在日常生活中,污水的处理是十分重要的,尤其是污水中含有大量微藻的情况。
微藻是一类微小的无脊椎动物,它们生活在水体中,有的会产生污染物,而其他的则可以吸收污染物。
有效的微藻污水处理技术可以帮助消解微藻中的有害物质,从而有效地恢复污染水体的水质。
微藻污水处理技术最常见的形式是除藻处理,即去除水体中悬浮的微藻及其细胞碎片,从而减少污染物含量及净化水质。
目前常用的除藻处理技术有混凝技术、湿洗技术、极化技术及电离解技术等。
其中,混凝技术是最常用的,它能够有效地捕捉微藻及其细胞碎片,从而减少污染。
湿洗技术则具有很高的去除效果,能够有效清除悬浮在水体中的微藻及其细胞碎片。
极化技术则通过使微藻的表面带电,破坏其细胞壁,实现微藻的去除。
微藻污水处理技术在实际应用中取得了良好的效果,在水处理中可以有效降低污染物含量,从而恢复水体的水质。
此外,微藻污水处理技术也被用于垃圾处理、废水处理、农作物灌溉水处理等领域,可以有效减少污染物的排放,改善环境质量。
微藻污水处理技术的发展仍然存在一定的不足,尤其是技术设备方面还有待改进。
因此,政府和相关机构应加大投入,支持针对微藻污水处理技术的改进和发展,以适应不断变化的环境需求。
同时,针对不同水体类型应采取不同的处理技术,以确保处理效果及水质恢复。
总而言之,微藻污水处理技术具有重要的实际意义,它既可以解
决当前水污染的问题,也可以为可持续发展提供可行的解决方案。
未来,应加强相关研究,利用微藻污水处理技术为人类提供更优质的生活环境。
给水处理中藻类的去除

1 混凝除藻投加硫酸铝作为混凝剂可同时去除浊度和藻类,出水中藻类数量<1000个/mL 时所需混凝剂量远大于浊度<3 NTU时所需的量。
原因是粘土类胶体在ζ电位=-5 mV时即可完全脱稳,而藻类必须在ζ电位=0时才能脱稳。
若同时投加聚丙烯酰胺或阳离子型助凝剂则可减少硫酸铝用量。
采用混凝法除藻时应根据藻的种类选择药剂。
去除硅藻时可单独投加硫酸铝,例如番禺市沙弯水厂在硅藻高繁殖期的投铝量从平时的 1.2 mg/L增加到 3.0 mg/L,可使沉淀池出水的浊度降至1~2 NTU以减少进入滤池的藻类数量。
去除绿藻一般需要预氧化,预加氯时其去除率约为95%~98%,无预氯化时其平均去除率为85%(如果考虑到预加氯会产生三卤甲烷,也可以用其他氧化剂)。
蓝、绿藻会产生臭味,甚至含有毒素,并且会分泌黏液造成配水管网中出现后絮凝现象,此种分泌物又可能转化为三卤甲烷母体,因此是水处理中较难去除的藻类,也是多数富营养化水体中主要生长的藻类,它对混凝剂投量的调整极为敏感。
另外,藻类代谢产生的有机物对絮凝和过滤也有影响,其原因是该有机物中的酸性物质与混凝剂(铁盐或铝盐)的水解产物发生反应,生成的表面络合物附着在絮体颗粒表面,阻碍了颗粒相互碰撞,因此必须增加混凝剂的投量,补偿由于表面络合物的形成对颗粒脱稳和絮凝造成的影响[1]。
2 直接过滤除藻直接过滤不适宜处理含藻量极高的水,这时应在过滤池前增加沉淀池或澄清池,但这样还可能出现滤池出水含藻量>1000 个/mL的情况,需要进一步处理。
沉淀或澄清构筑物的类型很多,可除藻率却不相同。
例如用静沉池处理泰晤士河水时,平均除藻率为59%,可是它处理衣阿华河水时,除藻率为37%(硫酸铝混凝)~97%(石灰软化)。
应用澄清池处理波兰河水时,平均除藻率为85%~86%(无预氯化)、95%~97%(预氯化),并且浮游动物量也相应下降93%~96%(无预氯化)和99%(预氯化),因此澄清池的处理效果优于静沉池。
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水体藻类污染去除方法摘要:水体中存在的藻类及有害的藻类代谢产物,威胁着水体生态环境和人类健康,如何有效防治藻类污染已成为研究者面临的重大环境问题之一。
本文从传统的物理、化学和生物除藻技术出发,具体介绍了五种新型除藻技术,为解决当前水处理中除藻的难题提供了新的方向。
关键词:富营养化;除藻;新技术Abstract:The case that water pollution of algal and its metabolic products is getting worse increasingly, it may cause serious threats to ecological environment and even negative impacts to the health of people. As a result, it has become one of the most important environmental issues to effectively treat with algal pollution. In this paper, the water treatment traditional technologies are analyzed both advantages and disadvantages including physical, chemistry and biological. According to the development of water treatment technologies, the advanced technologies for algal removal are illustrated in details. Finally the new technologies and the existing problems are summed up, and the directions of development in future are prospected.Keywords: eutrophication;algal removing;new technologies0. 引言藻类是指具有进行光合作用的色素,能够利用光能把无机物合成有机物的自养型的一类浮游微生物。
水体中的氮、磷等营养物质大量增加时,会引起藻类及其他浮游生物的迅速繁殖,从而导致水体中的溶解氧量下降,水质恶化,处于富营养化状态。
自来水厂水源中的藻类会影响饮用水的安全性。
一方面,藻类是水中总有机碳、生化需氧量和悬浮固体的重要来源,是饮用水消毒“三致”副产物的前驱物,是清水池壁粘泥的重要组成和管网腐蚀、管网中有害细胞繁殖所需可生物同化有机碳的重要来源;另一方面,原水中藻类超过一定数量,会使得净水工艺变得复杂、滤池运行时间缩短、反冲频率及反冲水量大大增加,处理成本升高,供水难以保障[1]。
1. 传统处理技术[2]总体来说,根据原水水质情况的不同,目前除藻方法一般可分为物理法、化学法、生物法及其组合联用四类。
1.1 物理法物理法是通过特定设备在水中设置特定的安全隔离区,分离出藻类或通过机械装置灭杀、驱散藻类。
物理法主要有微滤机过滤、气浮、活性炭吸附、电解、超声波等,微滤能够去除直径大于或等于滤网孔径的藻类;气浮可使藻类浮升至水面,其对于高藻水的除藻效果显著;活性炭用于吸附去除水中的微囊藻毒素及其他的内分泌物和代谢产物,降低水出水中的臭味;电解能够明显破坏藻细胞中叶绿体的结构,使藻类完全丧失光合作用的能力;超声波能够破坏藻类气胞、破坏活性酶,从而实现除藻的目的。
1.2 化学法化学法是利用药品或矿物质抑制、杀死和去除藻类的方法。
化学预氧化是利用化学药剂进行原水预氧化除藻与消毒,化学药剂能灭活藻细胞,促进混凝,改善过滤效率;强化混凝是通过提高混凝剂的投加量,来实现提高消毒副产物前驱物的去除率。
1.3 生物法生物法是通过生物预处理或生物活性炭强化去除藻类及其形成的有机物。
生物预处理采用生物膜法,填料上的生物膜可吸附、附着、机械截留、捕食消解水中藻类。
生物活性炭处理是利用活性炭的吸附及其上生长的微生物的作用进一步去除水中藻类、有机物和消毒副产物等。
实际运行结果表明,单纯的物理法、化学法、生物法并不能完全有效地去除藻类。
故实践中一般针对原水水质的特性,采用它们的联用工艺和组合工艺,处理效果大为提高,但还不能彻底解决藻类危害。
2. 新型处理技术2.1 光催化技术光催化氧化技术是利用紫外线照射适当的半导体产生氧化能力很强的自由基,进而氧化降解水中的有机污染物[3-4]。
光催化剂的氧化还原路径是催化剂吸收光能时,产生光生电子-空穴对,从而对吸附于表面的污染物质直接进行氧化还原作用,也可以氧化表面吸附的氢氧根离子,生成具有氧化性的羟基自由基来氧化污染物质。
光催化技术既可以灭活藻类,又能够将死藻释放的藻毒素逐步分解为无毒的酸和醛类氧化物质[5],不产生二次污染;光催化反应过程操作简单,设备费用低。
在节能方面,藻类通过光合作用生殖,故生活在光源充足的环境中,正有利于光催化除藻技术的实施[6]。
光催化除藻的过程中,细胞的外层结构最先被破坏[7-10]。
对于粉体光催化剂的除藻过程,其机理是粉体覆盖于藻细胞表面,使得藻细胞停止移动,再利用光催化氧化反应破坏藻细胞的表层结构,使得藻细胞失去活性而被去除[11];对于固定型光催化剂的除藻过程,其机理是在光照作用下,催化剂受激发,利用自由基反应破坏细胞的表层保护结构,致使细胞表层结构变化,再利用光催化氧化细胞内细胞质致使细胞的生理功能丧失,最终细胞失活或被分解[12],同时,藻细胞破裂后释出的藻毒素又可以进一步被光催化降解[13]。
黄微雅等[6]研究表明:光催化氧化的效果与微生物细胞壁的厚度和结构的复杂性呈反相关关系[14];具有无机硅壳保护层的藻类不容易被光催化降解;直链藻(硅藻)的光催化去除率要比鱼腥藻和微囊藻(绿藻)低很多。
光催化除藻的过程除了与细胞外层结构相关外,还与催化剂活性、催化剂/藻细胞表面间相互作用和藻细胞的形貌等多种因素相关。
张维等[15-16]研究表明:UV/TiO/Fenton光催化氧化能高效降解微囊藻毒素。
2/Fenton反应体系主要通过羟基自由基攻击藻毒素侧链的ADDA基团的共轭UV/TiO2双轨键,使之改变构型或断裂,从而导致藻毒素毒性的降低或脱除。
在当前全球面临资源、能源和环境问题等严峻挑战的形势下,光催化技术因其具有节约能源、无二次污染和环境友好等特点,在藻类水华治理方面的应用极具潜力。
然而,到目前为止人们对光催化除藻的研究主要处于试验阶段,并且其除藻的机理目前尚不明确,要将光催化技术真正应用于有害藻类水华的治理,还需要进行大量的研究。
2.2 磁性分离技术由于藻类的尺寸小、生物量低,因此通过传统的方法除藻往往效果不佳或是处理费用过高,限制了其发展。
根据报道,磁性分离技术通过亚微米级的磁性颗粒对藻类进行吸附去除,是一种强有力的方法.利用亚微米级的磁性颗粒(如四氧化三铁)在适宜的条件(藻类的浓度,pH 值,水温等)下对藻类细胞的吸附作用,以及颗粒表面形成的生物群落对藻类的生物利用,对藻类进行吸附集中、代谢利用,以达到集中以及去除的效果。
然后,通过外部磁性(永磁体或电磁场)对磁性颗粒的吸引作用,达到与水分离的作用。
磁性颗粒(四氧化三铁)对藻类的吸附在于自身的分子结构与化学性质,其中包括原子的连接方式,结合键,空间结构等。
吸附原理类似于活性炭,关键在于颗粒分子构成的空间结构形成吸附的条件。
Martin Cerff等[17]利用氧化硅包裹磁性颗粒对在高梯度磁性过滤中去除淡水与海洋水藻类的能力进行了研究,装置示意如下图所示。
试验结果表明:纯净水与藻类的磁性分离可达到95%以上的去除率,同时,经过熏制覆有氧化硅的磁铁和沉淀磁铁的选择分离效率受颗粒浓度、pH值、介质组成等因素的影响。
A:a-5mL试管、b-方形永磁铁(5×5×2.5cm);B:高梯度磁性过滤分离系统:1:电磁铁;2:0.65L过滤装置;3:蠕动泵;4:烧杯图3.1 磁性分离装置系统示意图Niklas A等[18]研究表明:在磁性分离的过程中,静电吸引不是吸附的主要动力。
经试验研究发现,在高pH值的条件下ζ电势均较高,静电吸附作用较明显。
深入分析鉴定表明,试验中磁性颗粒发生了离子交换,在颗粒表面形成羟基负离子,羟基负离子出现在沉淀磁铁或氧化硅包裹的磁性颗粒,极大的提高磁性颗粒的电性吸附作用,从而发挥纳米级吸附的效应。
磁性分离技术应用到藻类的去除已经有40多年的历史,但其吸附的过程及吸附机理还未完全明了。
这其中包括磁性颗粒(如四氧化三铁)的空间构象、藻类细胞吸附的详细过程、颗粒表面生物的分布及更新等,还包括技术推广应用的限制因子:磁性颗粒的获得与重复利用,藻类细胞的脱附技术,大型磁体或电磁铁的研发及节能问题等。
因此,虽然磁性分离技术早已提出,但要将其作为实际工程应用还需要一定的科学研究,磁性分离技术显现出的巨大潜力推动着我们的研究方向,相信在不久的将来,磁性分离技术定能发挥出极大的能量,推动水处理技术的进步。
2.3 二氧化氯预氧化二氧化氯预氧化是在给水处理工艺的前端投加二氧化氯(ClO2)以强化处理效果的一类预处理措施。
我国某一净水厂使用ClO2作为滤池前的预氧化除藻除嗅工艺,运行结果表明,采用滤前投加ClO2,既达到了除藻、除嗅、杀菌的目的,保持一定的余氯量,又能够比较有效的控制THMs的生成。
目前,国内外关于ClO2对藻及藻毒素的去除机理研究甚少,通常认可的除藻机理是[19]:二氧化氯对苯环具有一定的亲和性,能使苯环发生变化从使其无嗅无味。
因藻类叶绿素中的吡咯环与苯环类似,故二氧化氯也能作用于吡咯环,破坏叶绿素结构,使其新陈代谢终止,蛋白质的合成中断,最终导致藻类的死亡,而且二氧化氯和藻类的反应极快,能够有效地控制霉味、鱼腥味等。
陈文娟等[20]通过在水厂进行的二氧化氯预氧化半生产性对比试验得出, 二氧化氯预氧化的投加量为1. 0 mg /L时, 就可较为彻底地去除藻污染, 并有效控制藻毒素的释放;能够显著提高对浊度、色度、藻类和有机物的去除率;能够抑制藻类在平流沉淀池中的再生长。
游离二氧化氯能稳定持续地氧化积累在滤池中的藻类及胞内物质, 有效解决了滤后水中藻毒素及致嗅物质升高问题。
二氧化氯预氧化可以作为应急除藻、解决嗅味问题的有效措施, 具有一定的推广应用价值。
ClO2预氧化除藻技术以其价格低廉、去除率高、无致癌副产物,易与常规工艺相结合等优点,已经引起众多国家的关注和重视,其中在欧美的一些发达国家已广泛使用ClO2滤后消毒。