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净水工艺中颤蚓污染风险控制技术研究

李伟  
【摘要】: 近年来由于营养物质的大量输入,导致水源水体中蠕虫类无脊椎动物大量孳生繁殖。当蠕虫随源水进入水厂后,可能会穿透净水工艺进入供水管网,造成水质污染。基于此,本文对水体中典型蠕虫类无脊椎动物—颤蚓的生长繁殖以及灭活去除进行了研究。首先研究了颤蚓的生活习性和生长繁殖规律,然后采用净水消毒剂和铜对颤蚓进行灭活,结合灭活操作对颤蚓体内的·OH、抗氧化酶和脂质过氧化产物MDA等的测定结果,探讨了化学氧化对颤蚓的灭活机制。最后在中试条件下研究了常规净水工艺对颤蚓的拦截效果,以及ClO2预氧化对拦截效果的影响。主要研究成果如下: (1)颤蚓对温度、溶解氧和pH表现出较强的适应性,温度分别为10℃、20℃和30℃、溶解氧分别为0.5 mg·L-1、2 mg·L-1和8mg·L-1左右,pH在3~11之间时,颤蚓均能大量存活并正常生长繁殖;温度和溶解氧均能影响颤蚓在泥水界面处的迁移运动;温度的提高增加了颤蚓的内禀增长力,从而显著缩短了颤蚓的平均时代周期和倍增时间; (2)灭活实验表明,Cl2、ClO2和KMnO4等氧化剂及铜均对颤蚓有灭活作用,灭活效果由强到弱依次为:ClO2铜Cl2KMnO4; Cl2 ClO2和铜均能对颤蚓产生显著的·OH诱导效应和氧化胁迫作用,KMnO4对颤蚓的·OH诱导效应不显著; (3)混凝对颤蚓具有一定的拦截效果,且拦截效果与混凝条件有关,混凝时间的延长有助于提高拦截效果;搅拌方案4 (100r·min-1、50r·min-1、Or·min-1)的拦截效果最好,为52.8%;最佳的混凝剂投加量为22mg·L-1,此时颤蚓拦截率为41%。砂滤对颤蚓拦截效果显著,为保证颤蚓拦截效果,滤速宜控制在11.1 m·h-1以内,此时对颤蚓的拦截率可达96.3%以上,过滤周期不宜超过12h;增加滤池反冲洗强度有助于提高颤蚓的去除效果,25L·s-1·m-2的反冲洗强度下,颤蚓的去除率可达97.7%; (4)ClO2预氧化可以显著提高混凝对颤蚓拦截效果,投加量分别为0.05mg·L-1、0.1mg·L-1和0.2mg·L-1时,拦截率可由28.5%分别提高到92.9%、89.9%和93.1%。低浓度下(0.05 mg·L-1)ClO2能够促进颤蚓的迁移,降低砂滤对颤蚓的拦截效果,高浓度下则可强化砂滤池对颤蚓的拦截效果,0.1 mg·L-1和0.2mg·L-1时,砂滤池均可实现对颤蚓的100%拦截; 上述研究结果表明,由于颤蚓特殊的生活习性,容易在水源水体,特别是受污染水源水体大量孳生繁殖,并通过浮游迁移进入水厂引起颤蚓污染风险。常规净水工艺虽然能够拦截大部分颤蚓,但仍有部分颤蚓将穿透净水工艺。ClO2由于其显著的·OH诱导效应和较强的脂溶性,对颤蚓具有高效快速灭活效果,将ClO2预氧化与常规工艺相结合,可以实现颤蚓污染风险的有效控制。


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