臭氧發(fā)生器-活性炭去除藻類效能研究

 

     2021年，藻類問題依然普遍存在于世界各國的水處理實(shí)踐中，藻類含量高時(shí)會影響混凝和沉淀，增加混凝劑量；堵塞濾池，縮短濾池過濾周期；致臭并產(chǎn)生藻毒素，和氯作用形成氯化消毒副產(chǎn)物，降低飲用水安全性。

    臭氧發(fā)生器處理作用之一是溶裂藻細(xì)胞，二是殺藻，使死亡的藻類易于被后續(xù)工藝去除。臭氧發(fā)生器可作為除藻的一種預(yù)處理方法，它和常規(guī)處理及其它技術(shù)配合使用是處理富營養(yǎng)化水源水藻類問題的有效途徑之一。藻毒素正成為藻類污染問題的另一重點(diǎn)，在一定條件下臭氧發(fā)生器可有效去除某些藻毒素，具體去除率主要取決于臭氧發(fā)生器投加量，其次取決于原水水質(zhì)(藻毒素類型、有機(jī)物性質(zhì)及濃度、堿度等)。

 

     在使用臭氧發(fā)生器測試結(jié)果表明，利用臭氧發(fā)生器處理30分鐘含40－50萬個(gè)/ml單胞藻及原生動物的海水以后，再用顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)其所有的原生動植物呈爆炸性死亡，把經(jīng)過水處理臭氧發(fā)生器處理的海水繼續(xù)培養(yǎng)兩個(gè)星期以后檢驗(yàn)測試仍未發(fā)現(xiàn)生物，且水質(zhì)清澈透明，取赤潮海水進(jìn)行30分鐘臭氧處理后紅色赤潮海水被氧化變?yōu)榘咨该?，水中夜光蟲全部被殺死且呈粉碎狀。

 

     在趙靜的《臭氧活性炭對地表水中藻毒素的去除效能》中提到，隨著原水水源微污染問題的加劇,地表水藻類的爆發(fā)所產(chǎn)生的藻毒素日漸威脅著人們的健康生活,藻毒素可引起皮膚過敏、呼吸系統(tǒng)衰竭甚至成為肝腫瘤促進(jìn)劑,具有很強(qiáng)的致病性,然而常規(guī)水處理工藝對其的處理效果非常有限,為了降低水體中藻毒素的濃度,探索新的處理工藝十分必要。

 

     首先,本文研究了臭氧—活性炭工藝對藻毒素MC-LR的去除效果。綜合考慮臭氧對MC-LR、有機(jī)物、濁度的去除能力,確定了很佳臭氧投加量為1.5mg/L。此濃度臭氧與35mg/L粉末活性炭聯(lián)用時(shí),對MC-LR、UV_(254)、濁度的去除率分別達(dá)到84.86%、63.36%、67.46%。將臭氧—活性炭工藝與高錳酸鉀—活性炭工藝對微污染原水的去除能力進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)。

 

     通過小試實(shí)驗(yàn)確定了高錳酸鉀很佳投量為1.0mg/L,與35mg/LPAC聯(lián)用時(shí)對MC-LR去除率為33.17%,濁度僅為7.84%、UV_(254)僅為33.4%,可見,臭氧—活性炭工藝對微污染原水的處理效果優(yōu)于高錳酸鉀與活性炭聯(lián)用。其次,用20%磷酸、20%氨水分別對粉末活性炭進(jìn)行改性實(shí)驗(yàn),掃描電鏡觀察其外觀形貌并用Bohem滴定法對表面官能團(tuán)進(jìn)行測定。不同的改性過程改變了活性炭的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)。磷酸氧化改性后,降低了比表面積,增加了表面酸性基團(tuán),降低了零電荷點(diǎn);氨水改性處理后,則升高了比表面積,并增加了表面堿性官能團(tuán),提高了零電荷點(diǎn)。靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究了不同吸附時(shí)間、溫度、pH條件下三種活性炭對有機(jī)物的吸附能力。結(jié)果表明,活性炭對有機(jī)物的很佳吸附時(shí)間在120min左右;升高溫度有利于增強(qiáng)活性炭的吸附能力,活性炭對有機(jī)物的吸附過程為吸熱過程;堿性條件下更適合發(fā)揮活性炭的吸附作用。然后,進(jìn)行了未改性炭、磷酸改性炭、氨水改性炭三種活性炭對MC-LR、濁度、有機(jī)物的去除實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示,三種活性炭對藻毒素的去除能力順序?yàn)?氨水改性炭未改性炭磷酸改性炭;對有機(jī)物吸附能力順序?yàn)?氨水改性炭未改性炭磷酸改性炭;未改性炭及磷酸改性炭對濁度的去除效果相近,但都低于氨水改性炭對濁度的吸附能力。

 

     在此基礎(chǔ)上,將1.5mg/L臭氧與不同濃度氨水改性PAC聯(lián)用,當(dāng)投量為45mg/L時(shí)對MC-LR的去除率可達(dá)到90.54%。出水濁度僅為0.56NTU,去除率為86.7%。對UV_(254)、TOC、CODMn去除率依次為:63.16%、60.91%、42.86%。由此可見,臭氧與氨水改性PAC聯(lián)用時(shí)對微污染原水的處理效果較與未改性活性炭聯(lián)用更理想。很后,利用本次實(shí)驗(yàn)所得的大量研究數(shù)據(jù),借助MATLAB軟件建立MC-LR多元線性回歸預(yù)測模型,以MC-LR作為被解釋變量,以藥劑投加量、濁度、UV_(254)為解釋變量。結(jié)果顯示,多元線性回歸預(yù)測模型在7種不同工藝下對MC-LR的預(yù)測效果均理想,MC-LR與藥劑投量、濁度、UV_(254)具有很強(qiáng)的線性相關(guān)性。R2值維持在0.9847~1.0000之間。