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矿物改性前后对含藻原水处理的效能比较
更新时间:2017-02-15 来源:《净水技术》 作者:蒋保建,徐乐中,李大鹏,付玉洁

摘要:该文研究了对多种矿物及其壳聚糖包覆改性后在机械搅拌条件下的除藻效果。测定并分析了改性矿物预处理和混凝沉淀联用工艺对含藻原水水质的改善效果。结果表明矿物经壳聚糖包覆改性后,既能有效地去除含藻原水中的藻类,又能降低藻的光合活性; 改性矿物预处理和混凝沉淀工艺在除藻方面存在一定的协同作用,两者联用能有效改善含藻原水水质。

天然矿物除藻技术,因其来源广、使用方便、费用低等优点,成为目前最具前景的除藻技术之一[1],天然矿物具有一定比表面积,对藻类具有一定的吸附作用。也有研究表明采用壳聚糖对天然矿物改性,通过—OH、—NH2、吡喃环等功能基团改变天然矿物表面的电荷数量,从而有利于吸附带负电荷的藻类。但以往研究中,天然矿物仅仅作为填料,当含藻原水通过填料时,藻类会被吸附去除。然而,迄今为止未见有研究采用机械搅拌促使天然矿物悬浮来除藻的。而搅拌悬浮的方式必定会增加藻类与天然矿物的接触几率,从而提高藻类去除率。此外,天然矿物表面比较粗糙。在搅拌条件下,天然矿物粗糙的表面与藻类接触,可能会损伤细胞壁而致死藻类。这使得藻类在后继混凝沉淀过程中更容易去除,但相关报道却极为少见。本研究以不同矿物及其壳聚糖改性矿物为研究对象,探讨了其在机械搅拌作用下对水源水中藻类的去除效果,并分析了其对不同种属藻类的去除效果,分析了其对藻类光和活性的影响。与混凝沉淀工艺联用,分析了改性矿物除藻对水质环境的改善作用,以期为合理选择净水厂预处理除藻提供技术支持。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

壳聚糖: 青岛海生生物工程有限公司生产。水样: 试验所用水样取自太湖流域某河流,为使其能够最大限度地代表原水特点,该水样未经任何处理直接用于试验。原水水质如表1 所示。多种矿物: 选取滤砂、沸石、石灰石和钢渣4 种矿物,经5 目筛网筛分水洗、烘干后备用。壳聚糖溶液: 称取1 g 壳聚糖,加入100 mL 的HCl 溶液( 1%) 不断搅拌使之溶解,然后加一级水至1 000 mL,得到1 g /L 的壳聚糖盐酸溶液。改性矿物: 将上述备用的矿物分别加入到壳聚糖溶液中,搅拌使之充分浸润,风干后备用。

1. 2 试验方法

除藻试验: 由于藻类具有垂直迁移的特性,试验选择在中午进行,这时上层水体富集藻类量较多。分别取8 份含藻水样,每份1 500 mL 置于2 L 烧杯中,测定其叶绿素α 浓度及藻光合活性。分别加入50g的滤砂、沸石、石灰石、钢渣、改性滤砂、改性沸石、改性石灰石和改性钢渣,在400 r /min 转速下搅拌30 min,静置30 min,于液面下3 cm 处取样,测其叶绿素α 浓度及藻光合活性,计算叶绿素α 的去除率。再分别取上述原水样和处理后水样100 mL 置于150 mL 的采样瓶中,立即加入1. 5% 鲁哥氏液固定。静置浓缩24 h 后,用细小虹吸管小心吸出上清液,将下层液浓缩至30 mL,并加入数滴福尔马林溶液保存,计数前将浓缩液样品充分摇匀,然后取0. 1 mL 浓缩液样品于0. 1 mL 计数框中,定量计数在10 × 40 倍视野下进行,藻类的鉴定[2]用细胞体积法推算藻类的数量,并计算藻细胞去除率。

混凝沉淀试验: 分别取500 mL 经过上述改性矿物处理后的上清液,向其中加入2 mL 的1 g /L 的硫酸铝溶液( 以铝计,将1 g /L 的硫酸铝含量换算成以铝计) ,用ZR4-6 混凝试验搅拌机( 深圳市中润水工业技术发展有限公司) 搅拌,快速搅拌( 200 r /min) 持续5 min,慢速搅拌( 20 r /min) 持续10 min,静置60 min,于液面下3 cm 处取样,测其各阶段水样中的叶绿素α、pH、浑浊度、氨氮等水质指标。

1. 3 分析方法

叶绿素α 浓度和藻光合活性: Phyto-PAM 浮游植物荧光分析仪( 德国WALZ 公司) 测定; 浑浊度: 浑浊度仪( 美国哈希公司) 测定; 氨氮( NH+4 -N) : 纳氏试剂光度法测定; pH: pH 酸度计( 上海仪电科学仪器股份有限公司) 测定; TOC、TN: 将水样分别经过0. 45 μm 的滤膜过滤后,用Multi N/C3100 TOC/TN仪( 德国耶拿分析仪器股份公司) 测定。

版权、出处:《净水技术》

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