一种去除高藻水中藻类及有机物的方法技术

本发明专利技术属于水处理技术领域，具体涉及一种去除水中藻类及天然有机物的方法。该方法首次预氧化将源水中藻类灭活并氧化消除部分DBPs前驱体，二次预氧化去除由于藻细胞破损产生的藻毒素、胞内有机物等有害物质及DBPs前驱体；最终将经过高锰酸钾预氧化后含天然有机物及Mn2+的余液通过含锰氧化细菌的生物滤池进行水质优化，将预氧化所产生的可溶性Mn2+转化为不可溶的Mn4+氧化物，同时通过Mn4+氧化物与锰氧化细菌结和所产生的生物氧化锰有效的氧化吸附天然有机物及藻细胞破裂所产生的胞内有机物，操作简单，能够有效的一站式去除可溶性Mn2+、藻类及其胞内物质、MC‑LR以及酪氨酸等天然有机物。

A method for removing algae and organic matter from high algal water

The invention belongs to the technical field of water treatment, in particular to a method for removing algae and natural organic matter in water. This method inactivates algae and oxidizes some precursors of DBPs in source water for the first time, and removes harmful substances such as algae toxin, intracellular organic matter and precursors of DBPs caused by damage of algae cells by secondary pre-oxidation. Finally, after pre-oxidation by potassium permanganate, the residual liquid containing natural organic matter and Mn2+ will pass through the manganese-oxidizing bacteria. The water quality of biofilter was optimized. The soluble Mn2+ produced by pre-oxidation was transformed into insoluble Mn4+ oxides. At the same time, Mn4+ oxides were combined with manganese-oxidizing bacteria and bio-manganese oxides were used to effectively oxidize and absorb natural organic matter and intracellular organic matter produced by algal cell rupture. One-stop removal of soluble Mn2+, algae and their intracellular substances, MC_LR and tyrosine.

【技术实现步骤摘要】
一种去除高藻水中藻类及有机物的方法
：本专利技术属于水处理
，具体涉及一种去除水中藻类及天然有机物的方法。
技术介绍
：在世界范围内，由富营养化引起的饮用水源中藻类大量繁殖受到广泛关注，它给饮用水厂过程运行与水质安全带来的负面影响，已经成为保障饮用水安全的重要问题。高藻水源中富大量含藻细胞，在饮用水厂前期常规混凝过程中，由于藻细胞的电负性，不易通过混凝脱稳去除，可能会造成藻细胞在反应池、沙滤池中生长繁殖，并最终进入到输配水管网中。而配水管网中的藻细胞可能在管网配水管、入户管、二次供水设施等繁殖生长，这将消耗管网末端余氯，并造成微生物繁殖和感官下降等不利影响。其次，高藻水水源中一般含富含大量天然有机物，其中部分有机物在饮用水后期消毒过程中会与氯发生反应，生成具遗传效应、致突变和致癌活性的消毒副产物(DBPs)，带来潜在的饮用水水质风险。对高藻水进行前期化学预氧化能有效的将藻细胞灭活，并氧化水中天然有机物，控制后期DBPs的产生，并且有利于后续的混凝过程。但是预氧化、混凝除藻手段会破坏藻细胞的完整性，导致胞内代谢物质包括藻毒素、嗅味物质等有害有机物的释放，可能产生更大的饮用水水质风险。其中，高锰酸钾是饮用水厂中较为常见的预氧化试剂。高锰酸钾作为氧化剂可去除饮用水中的微量有机污染物、致突变物质、氯仿前质，但在预氧化的同时会生成具有遗传毒性效应的二价锰离子。本专利技术将提供一种化学预氧化耦合生物滤池技术，通过化学预氧化对高藻水中藻细胞灭活并消除DBPs前驱体与藻细胞破碎所产生的微囊藻毒素(MC-LR)，利用接种了锰氧化细菌的常规生物滤池去除预氧化所产生的Mn2+以及藻细胞破裂后所产生的胞内有机物，并通过生物滤池中锰氧化细菌产生的生物氧化锰对水质进行深度净化，使该组合工艺达到同时去除藻细胞及其胞内物质、MC-LR、水中有机污染物与Mn2+的目的。为饮用水处理提供了一种新的思路。
技术实现思路
:为了实现上述目的，本专利技术将提供一种去除水中藻类及天然有机物的方法，该方法将含天然有机物的高藻水经过两次高锰酸钾预氧化后，其预氧化余液通过含锰氧化细菌的生物滤池进行水质优化。在生物滤池中锰氧化细菌可以利用前期高锰酸钾预氧化所产生的锰离子生成生物锰氧化物，对预氧化后剩余的天然有机物和藻细胞胞内有机物进行氧化吸附，以达到二次去除的水质净化效果。上述锰氧化菌具体为恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)QJX-1，该菌株于2012年9月27日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC，中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，邮编：100101)，保藏号为CGMCCNo.6630。本专利技术将高锰酸钾预氧化-生物锰氧化联合应用于高藻水处理，从而去除饮用水中的藻类及胞内物质、MC-LR、天然有机物、Mn2+离子。具体方法是:将含有大量藻类的源水首先在取水口经过初次高锰酸钾预氧化，将源水中藻类灭活并氧化消除部分DBPs前驱体，随后在源水流入生物滤池前再次高锰酸钾预氧化，去除由于藻细胞破损产生的藻毒素、胞内有机物等有害物质及DBPs前驱体；最终将经过高锰酸钾预氧化后含天然有机物及Mn2+的余液通入含有锰氧化菌-恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)QJX-1的生物滤池中，该锰氧化细菌能够利用氧化余液中泄露的藻细胞胞内物质与其他有机物进行正常生长，将高锰酸钾预氧化所产生的可溶性Mn2+转化为不可溶的Mn4+氧化物，同时通过Mn4+氧化物与锰氧化细菌结和所产生的生物氧化锰有效的氧化吸附天然有机物及藻细胞破裂所产生的胞内有机物，其操作温度(15-35℃)在常温范围，pH值(6.5-8.5)在中性范围，操作简单，能够有效的一站式去除可溶性Mn2+、藻类及其胞内物质、MC-LR以及酪氨酸等天然有机物。所述方法包括下述步骤：(1)高锰酸钾预氧化在pH6.5-8.5，15-35℃条件下，将高锰酸钾投加至待处理水中进行预氧化，初次预氧化，高锰酸钾投加浓度范围为0.5-2.0mg/L，预氧化时间为20-40min；二次预氧化，高锰酸钾投加浓度范围为1.5-2mg/L，预氧化5-7min得预氧化水；高锰酸钾在初次预氧化过程中对藻类进行灭活，并氧化酪氨酸(Tyr)及其他有机物并产成Mn2+；二次预氧化过程中，主要氧化去除藻类破损所产生的MC-LR以及藻类胞内物质并产生Mn2+。(2)生物滤池挂膜与锰氧化细菌的驯化①将待处理水(源水)泵入曝气生物滤池装置的进水管中循环至曝气生物滤池中的填料表面生成生物膜；②对恶臭假单胞菌QJX-1进行扩大培养，得锰氧化细菌菌液；③取待处理水，添加5mg/L的Mn2+，将步骤②所得菌液与含5mg/LMn2+的待处理水交替泵入生物滤池中填料的表面，监测生物滤池中的滤料变为红褐色并监测出水水质，待出水检测到Mn2+低于0.05mg/L且滤料红褐色明显时即完成驯化；所述恶臭假单胞菌扩大培养的方法如下：采用PYG培养基：蛋白胨0.25g/L、葡萄糖0.25g/L、酵母膏0.25g/L，CaCl2·2H2O8mg/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，MnCl2100μM，补水至1L，pH7.5，121℃灭菌15min；30℃，170rpm培养48h；(3)去除待处理水中藻类、天然有机物、Mn2+当生物滤池完成挂膜与驯化后，将步骤(1)经过预氧化的预氧化水通入曝气生物滤池中，水力停留时间为20h-30h，15-35℃，pH6.5-8.5，锰氧化细菌在生物滤池中降解Tyr、藻类胞内物质及其他有机物并利用前期预氧化所产生的Mn2+形成生物锰氧化物，形成的生物锰氧化物可以有效的进行对有机物的二次氧化吸附，达到净化水质效果，最终达到藻类及其胞内物质、MC-LR、天然有机物(Tyr)、Mn2+的一站式去除。本专利技术所述的组合工艺可用于有效地去除水体中藻类及其胞内物质、MC-LR、天然有机物、Mn2+离子。其中所述水体主要针对饮用水，同时也可包括含地表水、地面水及工业废水。有益效果：1、本专利技术采用的组合工艺，在高锰酸钾预氧化阶段，以2mg/L的高锰酸钾投加量进行初次预氧化，在20℃，pH值为7的条件下，可以在5分钟内将待处理污水中浓度为20μg/L的Tyr氧化到9μg/L的浓度水平，水中有机物浓度下降49.7％。同时随着高锰酸钾对藻类、Tyr及污水中其他有机物的的氧化，会产生浓度为0.3932mg/L可溶性Mn2+，而由于藻类破损MC-LR外泄，源水中MC-LR浓度由0.81μg/L上升至1.14μg/L。随后在进入生物滤池前的二次高锰酸钾预氧化阶段，以1.5mg/L的高锰酸钾投加量进行二次预氧化，可以在5分钟内将待处理污水中浓度为9μg/L的Tyr氧化到4μg/L的浓度水平，源水中MC-LR浓度由1.14μg/L下降至0.1974μg/L，达到82.7％去除效率，Mn2+浓度为0.4335mg/L。2、在生物滤池阶段，在20℃，pH值为7的条件下，进行挂膜。随后投加5g/L的锰氧化细菌QJX-1菌液进行驯化。生物滤池稳定启动后通入前期预氧化后污水，在12h内将浓度为4μg/L的Tyr降至0μg/L，去除率100％，总有机物去除率68.1％；0.4335mg/L可溶性Mn2+降至0mg/L，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种去除水中藻类及天然有机物的方法，其特征在于，待处理水经高锰酸钾两次预氧化后使用锰氧化细菌‑恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)QJX‑1进一步净化水质，所述恶臭假单胞菌QJX‑1保藏号为CGMCC No.6630。

【技术特征摘要】
1.一种去除水中藻类及天然有机物的方法，其特征在于，待处理水经高锰酸钾两次预氧化后使用锰氧化细菌-恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)QJX-1进一步净化水质，所述恶臭假单胞菌QJX-1保藏号为CGMCCNo.6630。2.如权利要求1所述的一种去除水中藻类及天然有机物的方法，其特征在于，初次预氧化，高锰酸钾投加浓度为0.5-2.0mg/L；二次预氧化，高锰酸钾投加浓度为1.5-2mg/L。3.如权利要求1所述的一种去除水中藻类及天然有机物的方法，其特征在于，恶臭假单胞菌净化水质的调条件为：水力停留时间为20h-30h，15-35℃，pH6.5-8.5。4.如权利要求1所述的一种去除水中藻类及天然有机物的方法，其特征在于，具体如下：(1)高锰酸钾预氧化在pH6.5-8.5，15-35℃条件下，将高锰酸钾投加至待处理水中进行预氧化，初次预氧化，高锰酸钾投加浓度为0.5-2.0mg/L，预氧化时间为20-40min；二次预氧化，高锰酸钾投加浓度为1.5-2mg/L，预氧化5-7min得预氧化水；(2)生物滤池挂膜与锰氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏耀辉，菅之舆，常洋洋，梁金松，曲久辉，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11