【正文】
測定其吸光度。生成的次溴酸具有強氧化性,能將微生物體內(nèi)的生物酶氧化分解而失效,由此起到很強的殺菌效果。 The photo of instrument used in UV experiment The photo of instrument used in UV experiment,本實驗為鐵制的圓筒,內(nèi)壁懸掛8根紫外燈管,分別是4根紫外燈管和4根黑燈燈管。、10mL(++)混合溶液、10mLNa2CO32g/L溶液、1mLTMS()溶液至1000mL容量瓶中,用去離子水稀釋至刻度線,搖勻,使用1mol/LHCl溶液或1mol/~。 主要實驗儀器設備 Experiment instrument and equipment實驗儀器型號廠家電子分析天平AL204梅特勒托利多儀器(上海)有限公司酸度計(pH計)Delta 320梅特勒托利多儀器(上海)有限公司紫外分光光度計4802 UV/VIS尤尼科江南顯微鏡XD202光照培養(yǎng)箱GZX150BS III上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司超聲波清洗器KQ500B昆山市超生儀器有限公司恒溫磁力攪拌器942上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司霉菌培養(yǎng)箱AJ180BSII上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司血細胞計數(shù)板XBK25上海求精生化試劑儀器有限公司蓋玻片滬藥管械(準)字2001第1220290號上海精輪工業(yè)玻璃有限公司滅菌鍋YX280A上海三申醫(yī)療器械有限公司(111)紫外分光光度計752N上海精密科學儀器有限公司血細胞計數(shù)板XBK25上海求精生化試劑儀器有限公司滅菌鍋YX280A上海三申醫(yī)療器械有限公司水浴鍋HHS218S上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司真空干燥箱DZX3(6020B)上海?,攲嶒炘O備有限公司玻璃轉(zhuǎn)子流量計LZB10余姚市聞泰儀表有限公司臭氧發(fā)生器HF3型珠海銀和發(fā)展有限公司二溴海因分析純上海銀燕消毒劑廠 TMS配方表Table The ingredient of TMS solutionTMS溶液H3BO3MnCl2著重考查氧化工藝對微囊藻的去除和副產(chǎn)物分析,對比氧化劑、水質(zhì)參數(shù)等因素的作用。建立微囊藻接種、培養(yǎng)方法,建立藻計數(shù)方法。目前的臭氧氧化工藝,往往結(jié)合了與活性炭或者是混凝劑聯(lián)用的工藝,從而提高臭氧的使用效果,有研究表明,臭氧的投加并非多多益善,在低濃度臭氧的投加量時,對水中的溶解性有機碳去除率較高,而當投加了高濃度的臭氧,則發(fā)現(xiàn)水體中的溶解性有機碳含量增加,一方面可能是藻類的胞內(nèi)物質(zhì)在臭氧的強氧化性作用下發(fā)生破裂,繼而外泄造成有機物的增加,另一方面,則是水體中的有機物降解不完全,使得水中的有機物呈小分子化,增加了水中的溶解性有機碳的含量。目前還有一些值得借鑒和應用的方法,值得我們探索和推敲,現(xiàn)在此簡單介紹下方法。其作用實質(zhì)是自由基反應機理:常溫常壓下,用光激發(fā)催化劑產(chǎn)生光生電子空穴,光生空穴與H2O、OH 作用產(chǎn)生強氧化性的?OH,無選擇性地將污染物完全降解為H2O、COPO43等毒性較小的物質(zhì)。學者周小蘭[24]周小蘭,孫余憑,楊霞霞.高藻期太湖水處理工藝的研究[J] .能源環(huán)境保護,2009,23(6):1114.等發(fā)表在《能源環(huán)境保護》上的《高藻期太湖水處理工藝的研究》,則考察了臭氧作為一個中間過程所起到的作用,結(jié)果表明,臭氧對于水中的平均濁度、作為腐殖質(zhì)和芳香族有機物表征的UV25CODMn和嗅味的去除都具有一定的效果,但是去除效率不一,又如臭氧對于嗅味的去除可以達到74%,但是對于濁度的去除則達不到該水平,由此可知,臭氧工藝雖然具有很強的氧化性和效率,但是對于某些物質(zhì)的去除,如果單靠臭氧工藝的去除,效果并不理想,適當?shù)臅r候可以與混凝、氣浮、超濾和活性炭等工藝共用。臭氧是一種具有強氧化性的氣體,呈藍色或者淡紫色,臭氧可以通過其強氧化性破壞物質(zhì)的化學鍵,從而進行細菌的殺滅,同時臭氧由于其本身易于分解的特點,在臭氧消毒滅菌的過程中,不易殘留在物體內(nèi)。過濾采取濾網(wǎng)截留,可以去除直徑大于或等于濾網(wǎng)孔徑的浮游生物或者藻類。并且其含量與鹵代酮含量具有較好的相關(guān)性[14] Lee Kang J in, Kim Byoung Hwa, Hong Jee Eun, et al. A study on the distribution of chlorineation by—products (CBPs) in treated water in Korea [ J ]. . ,2001, 35 (12):2861~2872.。高藻水對于的危害很多,無論是對于水處理工藝本身,還是后續(xù)處理,都可以說有著非常不利的影響。在本試驗中采用的藻類是銅綠微囊藻,銅綠微囊藻屬于藍藻門色球藻目微囊藻屬, 細胞為球形或近球形,直徑3~7μm,可產(chǎn)生藻毒素, 由于其生理和生態(tài)特性, 其水華在水體中最為多見, 往往持續(xù)時間比較長, 控制難度大,危害也更為嚴重[4]劉河川,張偉,余國忠.銅綠微囊藻對浮游生物生長繁殖的影響[J] .信陽師范學學報,2004,17(4):437439.。 UV。伴隨著我國社會進步、各行各業(yè)飛速發(fā)展、經(jīng)濟的騰飛以及人口的增多,城市用水以及排水量逐年增加,水質(zhì)問題越來越引起人們的重視。藻類去除的一般方法包括物理法、化學法、生物法,目前新興的方法還包括低溫等離子體技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法?,F(xiàn)代生活中大量含氮含磷的污水排放進入湖泊、水庫,為藻類的生長提供了良好的生長環(huán)境,促進了水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象的發(fā)生。Graham等人發(fā)現(xiàn)藻細胞及其胞外分泌物在氯化過程中可產(chǎn)生三鹵甲烷、鹵乙腈等物質(zhì),而Plummer認為高藻期間采用氯消毒時,飲用水中70% 以上的消毒副產(chǎn)物前體物來源于藻細胞[5][7] Graham,Nigel J Significance of Algae as Tri—halomethane precursors[J].Water Science and Technology,1998,37(2):83—89. S Goel ,R Hozalski, E Bouwer. Biodegradation of NOM: effect of NOM source and ozone dose [ J ] . AWWA , 1995, 87 ( 1):90105. J D Plummer ,J K Edzwals. Effect of ozone on disinfection byproduct formation of algae[J ]. Wat Sci Tech ,1998 ,37 (2):4955.。三鹵甲烷是在飲用水氯化消毒過程中氯與水中的有機物所反應生成的主要揮發(fā)性鹵代烴類化合物。此外,長期飲用氯化水對生殖也有影響,可能引起自然流產(chǎn)、早產(chǎn)和死胎以及出生缺陷,也可能造成新生兒體重太輕,早熟或胎兒生長延遲等。通過吸附可以取得很好的藻和藻毒素的去除效果,活性炭吸附和傳統(tǒng)處理工藝結(jié)合使用對藻毒素的去除率超過80%,I Maatouk 等用20 mg?L1 的PAC 處理水樣, mg?L1 的臭氧預處理能將毒素處理到檢測限以下[21] Maatouk I, N Bouaicha, D Fontan, et al. Seasonal variation of microcystin concentrations in the Saint Caprais reservoir (France)and their removal in a small full scale treatment plant[J].Wat ,36 (11):28912897. 。臭氧可以通過氧化破壞藻類的細胞壁的方式,導致細胞開裂死亡[22]王剛,陳杰瑢.水體藻類污染去除方法研究進展[J] .水處理技術(shù),2010,36(9),1620.。臭氧與氣浮工藝的聯(lián)用在國外也有所嘗試。根據(jù)公式E=hv,波長越短,能量越大,輻射能力就越強。但是由于高錳酸鉀本身具有較深的顏色,如果高錳酸鉀的投加量繼續(xù)增加,將會引起出水色度的增加。目前,可以采用的消毒副產(chǎn)物的去除方法,可以包括:,這樣可以從源頭上降低或者切斷消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生路徑和條件?;谏鲜銮闆r,目前藻類的去除工藝引起了廣泛的關(guān)注。UV254是254nm下的水樣的紫外吸光度,是芳香族化合物或具有共軛雙鍵的化合物在紫外區(qū)的吸收峰,反映了此類有機物的含量。5H2OCuSO4如圖所示,玻璃柱一側(cè)設計有多個取樣口。實驗中,分別在0、30和60min通過移液管取出液體,測定其OD和UV254以及氨氮的濃度,從而觀察其濃度的變化。(DO3)使用靛藍分光光度法。中間大方格為計數(shù)室。 顯微鏡下藻原液圖片 The photo of unprocessed algae under microscope下圖為銅綠微囊藻的生長曲線圖,通過對OD值的連續(xù)測定,觀察銅綠微囊藻隨時間的生長情況,在試驗中采取的藻處于穩(wěn)定期。 of flow rate on UV254 in ozone experiment,UV254有一定程度的下降,0mg/L時UV254無明顯變化,可見臭氧對有機物有一定的去除效果,而UV254有上下波動,筆者認為這可能是因為在高濃度臭氧下,臭氧氧化藻液的過程中將藻細胞破壞,導致內(nèi)部有機物質(zhì)流出所致,臭氧對于有機物的作用并非只有礦化,有可能起到降解為小分子有機物作用,因此可能導致了有機物的增加[36]況琪軍,夏宜崢.酸化水體中的藻類研究[J] .中國環(huán)境科學,1994,4(5):12。降低水中的DOC。 of pH on UV254 in ozone experiment,pH=5下UV254的去除效果優(yōu)于pH=7和pH=9的情況。 氨氮的影響 of ammonia nitrogen on OD in ozone experiment Effect of ammonia nitrogen on UV254 in ozone experiment,主要通過OD值、UV25氨氮以及DBPs比較了氨氮濃度對藻液的影響。 紫外氧化實驗UV對藻類的去除主要是通過對細胞器的破壞,主要靶分子包括核酸、蛋白質(zhì)、細胞骨架等[43]樊杰,陶濤,張順. 紫外光預處理與預氯化強化除藻的作用比較[J] .工業(yè)用水與廢水,2005,36(5):2426.。另外UV254在不同氨氮下變化幅度小,表明UV照射對UV254去除效果一般,但效果好于臭氧 光照強度的影響 Effect of illumination intensity on OD in UV experiment本次實驗分別采用了4UVA、4UVC、2UVA、2UVC進行試驗。隨著反應進行,OD的下降趨勢變慢,可見一定濃度的二溴海因就能夠?qū)υ孱惼鸬捷^好的去除作用,此結(jié)論和文獻上二溴海因的去除相吻合,認為一定濃度的DBDMH就能起到良好的除藻效果[44]蘇漢城.二溴海因?qū)︺~綠微囊藻水華的去除研究[D] .廣東:暨南大學,2007.。4. 針對臭氧實驗中消毒副產(chǎn)物的影響因素,臭氧濃度的增加使得水中小分子有機碳增加,提供了消毒副產(chǎn)物的前體物,應注意控制其濃度。同時,還要深深感謝給予我很多指導和幫助的蒲韻竹學姐和梅紅學姐。人工神經(jīng)網(wǎng)絡溴酸鹽的模擬相比多元線性回歸效果更好。溴酸鹽離子在原水中一般不出現(xiàn),但可能在對溴離子臭氧化的處理之后形成。同時,溴酸鹽的形成取決于水中pH值,有機物和氨的濃度。所幸的是,分子態(tài)臭氧和溴離子及次溴酸根離子的反應相對緩慢。首先,這些數(shù)據(jù)使得世界健康組織按照對于人類致癌可能性將溴酸鹽分為H到B級,之后在美國和歐洲的飲用水法規(guī)中就包括了溴酸鹽,來作為一項水質(zhì)指標。此處的結(jié)果顯示,飲用水處理中天然水的臭氧化中溴酸鹽的形成的量直接和CT值成正比。2) 配制HOBr時,需加入稍過量的AgNO3溶液,抑制溴離子生成,否則溴離子初始濃度過高,UV輻射時,會影響實驗結(jié)果。這是因為二溴海因會分解為海因和次溴酸,海因中含有氨氮[45]黃鑫,蒲韻竹,丁國際等.水中二溴海因在紫外輻照下的分解和副產(chǎn)物的形成機理[J] .中南大學學報,2011,42(3):834839,因此溶液中氨氮的濃度增加源于二溴海因的不斷分解,而增加量則取決于二溴海因本身的濃度,同時氨氮和次溴酸反應生成溴胺,因此氨氮濃度的變化取決兩者變化共同作用。兩根UVC燈管的去除能力同樣好于兩根UVA燈管,可見光強對除藻效果影響很大,光強越強,除藻效果越好。原因與臭氧實驗對UV254相同,在于藻類的生長潛力差,容易破裂。 of ammonia nitrogen on the concentration of DBPs in ozone experiment觀察氯化消毒副產(chǎn)物的數(shù)據(jù),未加入氨氮的情況下DCAN和CF的含量很高,分別在75181。 of pH on the concentration of DBPs in ozone experiment 從溴化培養(yǎng)的消毒副產(chǎn)物來看,BF隨pH的增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢,這一點與學者的相關(guān)研究有所不同[40]李建渠,李靈芝.飲用水中鹵代消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生和影響因素的研究[J] .重慶環(huán)境科學,1998,20(3):5557.,該學者的實驗結(jié)果認為三鹵甲烷的生成量隨著pH的增加而增加,筆者認為這可能是由于實驗中藻類在pH=9的時候破損較少,DBPs前體物較少所導致,這與前文中提及的藻細胞是消毒副產(chǎn)物主要前體物的觀點一致。 pH的影響 of pH on OD in ozone experiment