游离态蓝藻胞外聚合物的分泌释放规律及其在水处理过程中的迁移去除研究
发布时间：2020-07-17 18:06
【摘要】：蓝藻胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)有机含量高,游离态蓝藻EPS因其大量释放和不易去除更成为水源水中的一项重要污染源。本研究针对水华水体普遍存在的游离态蓝藻EPS有机污染,以饮用水水质安全分析为目标,主要关注并分析了不同环境条件下游离态蓝藻EPS的自然分泌及释放规律,以探究游离态蓝藻EPS对水源水的污染特性;并对比考察了不同预氧化处理对游离态蓝藻EPS的降解调控效果,同时探究了混凝、沉淀、过滤、消毒系列常规物化处理工艺对游离态蓝藻EPS的截留去除效果,以评估饮用水处理工艺出水中残留游离态蓝藻EPS的潜在可能,优选出基于游离态蓝藻EPS降解去除和污染调控的饮用水处理工艺方法。本课题的研究内容如下:(1)研究了不同pH值、温度、光照及搅拌强度条件下,游离态蓝藻EPS在水源水中的释放规律。在中性pH范围内,游离态蓝藻EPS会随pH的升高而逐渐增产,且最适宜蓝藻EPS形成和分泌的pH值为7-8,酸性条件比碱性条件更有利于多糖组分的分泌,但也更易导致藻细胞破损;游离态蓝藻EPS对光照具有趋向分泌现象,无光条件下,游离态蓝藻EPS的产生分泌水平较低,有光条件较无光条件更有利于游离态蓝藻EPS的形成分泌,然而光照强度的略微差别对蓝藻EPS分泌量的影响区别不大;在光照一定的情况下,25℃最有利于蓝藻EPS的形成和分泌释放,高温和低温都对游离态蓝藻EPS的形成分泌具有抑制作用,低温100C条件比高温40℃条件对其抑制效果更为显著;搅拌作用力对游离态蓝藻EPS形成及分泌的影响并不显著,总体来说,高速搅拌相对于低速搅拌更能刺激蓝藻EPS的分泌及释放量。(2)选用KMnO4和NaClO预氧化剂,研究了不同预氧化条件对游离态蓝藻EPS的降解去除效果。结果表明,KMnO4和NaClO均对游离态蓝藻EPS具有明显的降解调控作用,且降解调控效果随着预氧化剂量的增加而提高。然而两种预氧化剂的氧化效果具有明显差别,相同剂量条件下NaClO的氧化强度高于KMnO4,其对藻细胞的破损强度也较大。KMnO4和NaClO对于游离态蓝藻EPS组分结构的优先降解规律并不一致,但其对游离态蓝藻EPS分子量分布表现出比较一致的规律,都有降解大分子链至小分子物质的趋势。通过综合考量,对蓝藻EPS和藻细胞共同存在的含藻水体采用KMnO4预氧化是更为安全有效的预处理方式。(3)研究了游离态蓝藻EPS在混凝、沉淀、过滤、消毒系列饮用水常规物化处理过程中的截留去除效果。混凝工艺对游离态蓝藻EPS的去除效率随混凝剂投加量的增加而有所提高,然而原水直接混凝沉淀时,蓝藻EPS最优去除率受到一定限制,相较而言预氧化后强化混凝对蓝藻EPS的去除效率明显增高;过滤前后含藻水中EPS的去除效率比无藻水中EPS的去除效率略高,是由于含藻水中部分蓝藻EPS粘附于残存藻细胞表面被共同截留去除;消毒工艺对游离态蓝藻EPS具有明显的去除效果,原理与预氧化降解机理相同。整体来看,预氧化+混凝沉淀+过滤+消毒工艺体系比直接混凝沉淀+过滤+消毒工艺体系去除游离态蓝藻EPS效果更好。且对于含藻水EPS的处理,2.0mg/LKMnO4预氧化+40mg/L PAC混凝沉淀+过滤+1.5mg/LNaClO消毒工艺效果最优。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU991.2
【图文】：
相对而言，碱性条件下蓝藻ＥＰＳ释放量的增加有更多的可能性，有可能是细胞在刺逡逑激性的生存条件中产生的应激性分泌［１２６’邋｜３９］与长时间的生长环境中衰亡破裂的共同作用导逡逑致的结果。对比图２－１中多糖组分含量可以看出，蓝藻ＥＰＳ中多糖组分含量的变化与其逡逑ＥＰＳ分泌释放量的变化趋势并不一致。ＥＰＳ中多糖组分含量随ｐＨ升高而降低，在强酸性逡逑条件下含量最高（６７．０％－７１．０％），而在强碱性条件下含量最低（５１．２％－５２．９％）。这说明蓝逡逑藻ＥＰＳ的刺激分泌并不意味着其胞外多糖的刺激产生，有可能由其他有机或无机组分占据逡逑更多的ＥＰＳ刺激量。逡逑１００１逡逑．画Ｉｄ逡逑Ｊ邋８０－逦Ｔ逦§邋Ｃ￣￣４ｄ逡逑３邋６０－逦ｉ逦Ｉ逦｝邋ｅ邋多糖逡逑．一逦６７．０％逦＾逦由逦￥逦ｘ＼逦爻逡逑兹逦＞§邋§＇６９．０％逦ｔ逦＾逦：交逦ｒ：邋§．邋５２．３／0逡逑飨４０－逦由逦＿逦灸逦ｉ逦４夕逡逑笑邋２０－邋Ｐｋ邋，邋痛邋６２．２％逦５１．２％々逡逑０邋ｊ逦灥圈邋Ａｍ邋成：．＿邋ｉｍ邋ｘｉ；Ｉ逡逑３４５６７８９逦１０逡逑ｐＨ值逡逑图２－１不同初始ｐＨ条件下ＥＰＳ、多糖的含量变化逡逑通过图２－２ａ中不同培养周期下多糖组分含量随ｐＨ的变化趋势进一步分析，ＰＨ＝３条逡逑件下多糖含量急剧增高，且在２天后基本增至最高值。ＰＨ＝４条件下多糖含量在１天内仍逡逑表现出比其他高ｐＨ体系更高的值，但随培养时间的延长，其分泌增量并不明显。ｐＨ＝５－１０逡逑条件下多糖含量在１天后的测定值基本一致
相对而言，碱性条件下蓝藻ＥＰＳ释放量的增加有更多的可能性，有可能是细胞在刺逡逑激性的生存条件中产生的应激性分泌［１２６’邋｜３９］与长时间的生长环境中衰亡破裂的共同作用导逡逑致的结果。对比图２－１中多糖组分含量可以看出，蓝藻ＥＰＳ中多糖组分含量的变化与其逡逑ＥＰＳ分泌释放量的变化趋势并不一致。ＥＰＳ中多糖组分含量随ｐＨ升高而降低，在强酸性逡逑条件下含量最高（６７．０％－７１．０％），而在强碱性条件下含量最低（５１．２％－５２．９％）。这说明蓝逡逑藻ＥＰＳ的刺激分泌并不意味着其胞外多糖的刺激产生，有可能由其他有机或无机组分占据逡逑更多的ＥＰＳ刺激量。逡逑１００１逡逑．画Ｉｄ逡逑Ｊ邋８０－逦Ｔ逦§邋Ｃ￣￣４ｄ逡逑３邋６０－逦ｉ逦Ｉ逦｝邋ｅ邋多糖逡逑．一逦６７．０％逦＾逦由逦￥逦ｘ＼逦爻逡逑兹逦＞§邋§＇６９．０％逦ｔ逦＾逦：交逦ｒ：邋§．邋５２．３／0逡逑飨４０－逦由逦＿逦灸逦ｉ逦４夕逡逑笑邋２０－邋Ｐｋ邋，邋痛邋６２．２％逦５１．２％々逡逑０邋ｊ逦灥圈邋Ａｍ邋成：．＿邋ｉｍ邋ｘｉ；Ｉ逡逑３４５６７８９逦１０逡逑ｐＨ值逡逑图２－１不同初始ｐＨ条件下ＥＰＳ、多糖的含量变化逡逑通过图２－２ａ中不同培养周期下多糖组分含量随ｐＨ的变化趋势进一步分析，ＰＨ＝３条逡逑件下多糖含量急剧增高，且在２天后基本增至最高值。ＰＨ＝４条件下多糖含量在１天内仍逡逑表现出比其他高ｐＨ体系更高的值，但随培养时间的延长，其分泌增量并不明显。ｐＨ＝５－１０逡逑条件下多糖含量在１天后的测定值基本一致
２１＿逡逑ｐＨ体系相比（图２－１），邋ｐＨ＝４条件下蓝藻细胞在长时间的酸度作用下，蓝藻ＥＰＳ出现了趋逡逑于ｐＨ＝３体系分泌量一致的现象，说明长时间的较强酸刺激仍会产生蓝藻ＥＰＳ的大量分泌，逡逑这可能是该ｐＨ条件持续作用下蓝藻细胞不宜维持生存而破裂，大量释放胞内物质所致。逡逑而碱性条件下（ｐＨ＝９－１０）蓝藻ＥＰＳ及多糖分泌量较未校准ｐＨ体系有所下降，这可能是逡逑碱性条件的持续作用对蓝藻细胞的生长产生了一定程度的抑制所致。图２－３进一步显示出，逡逑蓝藻ＥＰＳ的刺激分泌并不意味着其胞外多糖的刺激产生，ＥＰＳ中多糖组分含量仍表现出随逡逑ｐＨ升高而降低，且在强酸性条件下含量最高（６９．７％－７１．０％），而在强碱性条件下含量最低逡逑（４８．５％－５５．７％）0逡逑８０邋ｎ逦逦逡逑WＩｄ逡逑＾逦ｉ邋１逦Ｔ逦Ｍ４ｄ逡逑６０－邋７邋丨〈。於逦＿逦肉邋＿邋南邋１０ｄ逡逑＂Ｓｂ逦１＾６９．７％邋＾逦自矣邋矣邋矣６多糖逡逑Ｓ逦Ｉ邋．邋Ｉ邋，邋Ｉ邋Ｉ邋＼逦卜８５％逡逑２３邋ｊ邋Ｂ邋１１邋ｉ６２ｉ邋ｉｆｃ邋ｉｌｒｌｉ逡逑Ｕ逦Ｉ逦ｉ逦ｉ逦逦Ｉ逦ｉ逦Ｉ逦Ｉ逡逑３４５６７８９逦１０逡逑ｐＨ值逡逑图２－３不同持续ｐＨ作用下水体ＥＰＳ、多糖含量变化逡逑此外
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU991.2
【图文】：
相对而言，碱性条件下蓝藻ＥＰＳ释放量的增加有更多的可能性，有可能是细胞在刺逡逑激性的生存条件中产生的应激性分泌［１２６’邋｜３９］与长时间的生长环境中衰亡破裂的共同作用导逡逑致的结果。对比图２－１中多糖组分含量可以看出，蓝藻ＥＰＳ中多糖组分含量的变化与其逡逑ＥＰＳ分泌释放量的变化趋势并不一致。ＥＰＳ中多糖组分含量随ｐＨ升高而降低，在强酸性逡逑条件下含量最高（６７．０％－７１．０％），而在强碱性条件下含量最低（５１．２％－５２．９％）。这说明蓝逡逑藻ＥＰＳ的刺激分泌并不意味着其胞外多糖的刺激产生，有可能由其他有机或无机组分占据逡逑更多的ＥＰＳ刺激量。逡逑１００１逡逑．画Ｉｄ逡逑Ｊ邋８０－逦Ｔ逦§邋Ｃ￣￣４ｄ逡逑３邋６０－逦ｉ逦Ｉ逦｝邋ｅ邋多糖逡逑．一逦６７．０％逦＾逦由逦￥逦ｘ＼逦爻逡逑兹逦＞§邋§＇６９．０％逦ｔ逦＾逦：交逦ｒ：邋§．邋５２．３／0逡逑飨４０－逦由逦＿逦灸逦ｉ逦４夕逡逑笑邋２０－邋Ｐｋ邋，邋痛邋６２．２％逦５１．２％々逡逑０邋ｊ逦灥圈邋Ａｍ邋成：．＿邋ｉｍ邋ｘｉ；Ｉ逡逑３４５６７８９逦１０逡逑ｐＨ值逡逑图２－１不同初始ｐＨ条件下ＥＰＳ、多糖的含量变化逡逑通过图２－２ａ中不同培养周期下多糖组分含量随ｐＨ的变化趋势进一步分析，ＰＨ＝３条逡逑件下多糖含量急剧增高，且在２天后基本增至最高值。ＰＨ＝４条件下多糖含量在１天内仍逡逑表现出比其他高ｐＨ体系更高的值，但随培养时间的延长，其分泌增量并不明显。ｐＨ＝５－１０逡逑条件下多糖含量在１天后的测定值基本一致
相对而言，碱性条件下蓝藻ＥＰＳ释放量的增加有更多的可能性，有可能是细胞在刺逡逑激性的生存条件中产生的应激性分泌［１２６’邋｜３９］与长时间的生长环境中衰亡破裂的共同作用导逡逑致的结果。对比图２－１中多糖组分含量可以看出，蓝藻ＥＰＳ中多糖组分含量的变化与其逡逑ＥＰＳ分泌释放量的变化趋势并不一致。ＥＰＳ中多糖组分含量随ｐＨ升高而降低，在强酸性逡逑条件下含量最高（６７．０％－７１．０％），而在强碱性条件下含量最低（５１．２％－５２．９％）。这说明蓝逡逑藻ＥＰＳ的刺激分泌并不意味着其胞外多糖的刺激产生，有可能由其他有机或无机组分占据逡逑更多的ＥＰＳ刺激量。逡逑１００１逡逑．画Ｉｄ逡逑Ｊ邋８０－逦Ｔ逦§邋Ｃ￣￣４ｄ逡逑３邋６０－逦ｉ逦Ｉ逦｝邋ｅ邋多糖逡逑．一逦６７．０％逦＾逦由逦￥逦ｘ＼逦爻逡逑兹逦＞§邋§＇６９．０％逦ｔ逦＾逦：交逦ｒ：邋§．邋５２．３／0逡逑飨４０－逦由逦＿逦灸逦ｉ逦４夕逡逑笑邋２０－邋Ｐｋ邋，邋痛邋６２．２％逦５１．２％々逡逑０邋ｊ逦灥圈邋Ａｍ邋成：．＿邋ｉｍ邋ｘｉ；Ｉ逡逑３４５６７８９逦１０逡逑ｐＨ值逡逑图２－１不同初始ｐＨ条件下ＥＰＳ、多糖的含量变化逡逑通过图２－２ａ中不同培养周期下多糖组分含量随ｐＨ的变化趋势进一步分析，ＰＨ＝３条逡逑件下多糖含量急剧增高，且在２天后基本增至最高值。ＰＨ＝４条件下多糖含量在１天内仍逡逑表现出比其他高ｐＨ体系更高的值，但随培养时间的延长，其分泌增量并不明显。ｐＨ＝５－１０逡逑条件下多糖含量在１天后的测定值基本一致
２１＿逡逑ｐＨ体系相比（图２－１），邋ｐＨ＝４条件下蓝藻细胞在长时间的酸度作用下，蓝藻ＥＰＳ出现了趋逡逑于ｐＨ＝３体系分泌量一致的现象，说明长时间的较强酸刺激仍会产生蓝藻ＥＰＳ的大量分泌，逡逑这可能是该ｐＨ条件持续作用下蓝藻细胞不宜维持生存而破裂，大量释放胞内物质所致。逡逑而碱性条件下（ｐＨ＝９－１０）蓝藻ＥＰＳ及多糖分泌量较未校准ｐＨ体系有所下降，这可能是逡逑碱性条件的持续作用对蓝藻细胞的生长产生了一定程度的抑制所致。图２－３进一步显示出，逡逑蓝藻ＥＰＳ的刺激分泌并不意味着其胞外多糖的刺激产生，ＥＰＳ中多糖组分含量仍表现出随逡逑ｐＨ升高而降低，且在强酸性条件下含量最高（６９．７％－７１．０％），而在强碱性条件下含量最低逡逑（４８．５％－５５．７％）0逡逑８０邋ｎ逦逦逡逑WＩｄ逡逑＾逦ｉ邋１逦Ｔ逦Ｍ４ｄ逡逑６０－邋７邋丨〈。於逦＿逦肉邋＿邋南邋１０ｄ逡逑＂Ｓｂ逦１＾６９．７％邋＾逦自矣邋矣邋矣６多糖逡逑Ｓ逦Ｉ邋．邋Ｉ邋，邋Ｉ邋Ｉ邋＼逦卜８５％逡逑２３邋ｊ邋Ｂ邋１１邋ｉ６２ｉ邋ｉｆｃ邋ｉｌｒｌｉ逡逑Ｕ逦Ｉ逦ｉ逦ｉ逦逦Ｉ逦ｉ逦Ｉ逦Ｉ逡逑３４５６７８９逦１０逡逑ｐＨ值逡逑图２－３不同持续ｐＨ作用下水体ＥＰＳ、多糖含量变化逡逑此外
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本文编号：2759755
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