藻毒素对消毒副产物生成的影响研究

发布时间：2020-08-06 23:25

【摘要】：北方夏季湖泊、水库易发生“水华”事件,其根本原因是水体富营养化造成水体中藻类大规模爆发。藻类产生的藻毒素(MCs)是一种具有代表性的难降解的物质,其具有结构稳定、不易降解、致癌、致畸、致突变等特点。目前国内外对含藻微污染水处理方法普遍采用混凝、沉淀、过滤等工艺去除水体中藻类,以降低因藻类代谢产生的MCs对人体健康的威胁,但此类方法普遍存在难以去除水体中已存在的MCs等方面的问题。本文针对目前MCs的研究现状,采用预处理工艺去除水体中的MCs,即通过液氯、Cl O_2及NaClO分别处理含藻微污染水体,分析比较液氯、ClO_2及NaCl O对MCs的去除效果及成本分析。Cl O_2因其在预氧化过程中不产生三卤甲烷(THMs)而受到广泛关注,本文研究了ClO_2氧化MC-LR的化学动力学,针对长春某水库水质实际情况,确定将水体中的MCs降解到符合世界卫生组织(WHO)饮用水安全标准1μg/L下的CT值。首先对三种化学预氧化剂即液氯、ClO_2及NaClO去除MCs投加量进行研究。结果表明:其最佳投加量分别为1.5mg/L、0.4 mg/L、2.0 mg/L,可分别去除水中58.3%、79.5%、70.3%MCs,此时藻细胞处于破裂临界点。继续增加预氧化剂的浓度,藻细胞内K离子大量外流,细胞失活、裂解,导致水体中MCs浓度升高。经液氯预处理后的水体中检测出三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二氯乙腈及三氯乙腈;经ClO_2处理后的水体中未检测出任何THMs,仅检测出二氯乙腈;经NaClO处理后的水体中检测出二溴一氯甲烷及三氯乙腈。其次,研究pH对DBPs影响。酸性条件下,有利于HANs生成;碱性条件下,有利于THMs的生成。随后,对ClO_2氧化MC-LR动力学进行研究。通过实验确定MC-LR、Cl O_2的反应级数为一级,总反应级数为二级。在pH=7.5,反应温度为25℃时,ClO_2氧化MC-LR的反应速率常数k=264.00L/(mol·min)。同时考察了温度、pH对反应速率常数k的影响。实验表明:随着温度的升高,k增大,反应速率加快。pH对化学反应速率有影响,酸性增强使反应速率常数k增大,pH=5.0下的反应速率常数为297.3L/(mol·min);pH=7.5下的反应速率常数为264.0L/(mol·min);pH=9.0下的反应速率常数为254.1L/(mol·min)。反应平均活化能Ea=21kJ/mol。最后,考察ClO_2处理实际含藻微污染水体,将5.76μg/L MC-LR降至1μg/L以下时,ClO_2的CT值为137.1 mg?min?L~(-1),且ClO_2的CT值与MC-LR的初始浓度呈正相关。本文研究得出,采用预氧化剂可以有效的控制水体中MCs浓度,应对北方夏季爆发“水华”事件和保障饮用水安全提供了理论依据,具有重要的实际意义。
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU991.2

【参考文献】