水源水中微囊藻毒素預(yù)處理方法研究進(jìn)展論文

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1、水源水中微囊藻毒素預(yù)處理方法研究進(jìn)展論文近幾十年由于富營(yíng)養(yǎng)化水平的加劇，包括水源水庫水在內(nèi)的淡水水體經(jīng)常發(fā)生藍(lán)藻水華，藍(lán)藻水華可導(dǎo)致水源水中微囊藻毒素(Microcystins，MC)含量升高，而水中MC對(duì)人類的健康構(gòu)成潛在危害。MC對(duì)人體重要調(diào)節(jié)酶(蛋白質(zhì)磷酸酶1和2A)有潛在的抑制作用〔1〕，被證實(shí)可導(dǎo)致人類、家畜和野生動(dòng)物的死亡。許多國(guó)家根據(jù)世界衛(wèi)生組織推薦值〔2〕建立了飲用水中MC-亮氨酸精氨酸(LR)限制標(biāo)準(zhǔn)，最高允許含量為10μg／L。我國(guó)的“生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范”〔3〕和“城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”〔4〕中都規(guī)定MC-LR最

2、高濃度為10μg／L。MC的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，常規(guī)水處理工藝對(duì)其去除率較低。因此.freelg／L的自由氯經(jīng)60min處理后，水中僅有35％的MC被去除，當(dāng)自由氯濃度增大到28mg／L時(shí)接觸30min后，MC的去除率達(dá)99％。另外，MC的去除效果還依賴于pH值的大小，Nicholson等〔6〕發(fā)現(xiàn)，在高pH值條件下，NaClO和Ca(ClO)2的殺毒效果低。當(dāng)pH值升高時(shí)，毒素的去除率大大降低，由pH值7時(shí)的79％降至pH值10時(shí)的04％。分析認(rèn)為是由于氯溶于水中生成次氯酸，在pH值超過5后開始分解形成次氯酸根離子，pH值超

3、過10后完全離解，而次氯酸是一種比次氯酸根離子更有效的氧化劑，因而隨pH值增大，次氯酸濃度的降低影響了有效氯的氧化作用。氯化提供了一個(gè)有效的去除飲用水中MC的方法，它對(duì)MC的去除效果依賴于有效氯的投加量和足夠的余氯。但有關(guān)氯化去除MC的機(jī)制和經(jīng)氯化后MC的降解副產(chǎn)物的特征至今尚未清楚。12預(yù)加高錳酸鉀自20世紀(jì)60年代，歐美等地區(qū)開始大規(guī)模的將高錳酸鹽應(yīng)用于水處理技術(shù)中。高錳酸鉀作為一種強(qiáng)氧化劑能氧化大量有機(jī)化合物，其對(duì)有機(jī)物分子中多鍵功能團(tuán)的破壞能力非常強(qiáng)，甚至可以分裂苯環(huán)。在與MC水溶液作用時(shí)，它可以破壞MC分子中3-氨基-

4、9-甲氧基-2,6,8-三甲基-10-苯基癸-4,6-二烯酸(ADDA)上的不飽和雙鍵，因此，在消除MC毒性方面十分有效。有文獻(xiàn)指出〔7〕，1mg／L的高錳酸鉀30min內(nèi)可去除濃度為200μg／L的溶液中95％MC-LR。對(duì)用氯和高錳酸鉀作氧化劑(濃度均為2mg／L)氧化MC-LR的實(shí)驗(yàn)〔7〕比較顯示，2種氧化條件下毒素有相似的衰減曲線。但觀察到高錳酸鉀在去除MC上表現(xiàn)更迅速，且保持恒定的氧化還原電位。13預(yù)加臭氧(O3)臭氧的氧化能力極強(qiáng)，氧化還原電位為207V，在酸性溶液中僅次于氟。1886年法國(guó)最早進(jìn)行臭氧技術(shù)研究，2

5、0世紀(jì)60年代末臭氧開始用于原水預(yù)氧化，主要用途為改善感官指標(biāo)、助凝、初步去除或轉(zhuǎn)化污染物等，目前它已被廣泛應(yīng)用于飲用水處理中。臭氧可以通過與有機(jī)物雙鍵的迅速氧化反應(yīng)生成羰基化合物。當(dāng)臭氧作用于MC時(shí)，MC中ADDA的雙鍵被氧化打開而使其毒性消失。早期的研究表明，1mg／L的O3對(duì)濃度為60μg/L的MC溶液的去除效果可達(dá)到100%。RositanoJ〔8〕等研究發(fā)現(xiàn)，用005mg／L的O3處理15s后，99％的MC被去除掉。O3比Cl2、H2O2、高錳酸鉀等能更有效地去除MC-LR，這與O3具有更高的氧化電位有關(guān)。研究證實(shí)，臭

6、氧是一種去除飲用水中MC的有效方法。雖然關(guān)于臭氧分解MC的副產(chǎn)物的危害性方面仍需做進(jìn)一步的研究，但臭氧氧化作為一種有效的凈水方法，仍然具有很好的應(yīng)用前景。2粉末活性炭法粉末活性炭(PAC)在水廠最初應(yīng)用的目的是為了去除水中的色、嗅、味等〔9〕。20世紀(jì)70年代以來，隨著水源污染的日益嚴(yán)重以及消毒副產(chǎn)物(DBP)的檢出，研究人員發(fā)現(xiàn)PAC對(duì)飲用水源中的酚類、農(nóng)藥、消毒副產(chǎn)物及其前體物等也有很好的去除效果〔10〕。因此，PAC在水處理中得到了普遍的應(yīng)用，且有逐年遞增趨勢(shì)。Hoffmann等〔11〕應(yīng)用PAC去除藻毒素的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，P

7、AC能去除藍(lán)藻產(chǎn)生的MC，MC的去除效果依賴于PAC的投加量，要去除掉MC-RR和LR，PAC的投加量高達(dá)800mg／L(一般給水處理中PAC投加范圍為5～30mg／L)，F(xiàn)alconer等〔12〕的報(bào)道也證實(shí)了這一點(diǎn)。在對(duì)活性炭去除MC-LR的研究中發(fā)現(xiàn)，影響活性炭吸附的主要因素是孔的體積而不是比表面積，對(duì)MC-LR吸附最好的是中孔體積(孔徑12～26nm)的活性炭。另外，競(jìng)爭(zhēng)吸附同樣影響PAC對(duì)MC的去除效果，在對(duì)高純水和原水中MC去除率的比較中發(fā)現(xiàn)，由于原水中有機(jī)物對(duì)活性炭吸附點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致了MC去除效率的下降，天然有機(jī)物

8、(NOM)的濃度尤其影響MC的去除。大量文獻(xiàn)證實(shí)，PAC可成功應(yīng)用于MC的去除，但在常規(guī)的水處理工藝中其性能會(huì)降低，另外MC是否吸附到活性炭上也不明確，它有可能被活性炭表面的生物膜降解而表現(xiàn)出安全性，也有可能被再次釋放到水體中對(duì)健康造成危害。3生物