一种饮用水中微囊藻毒素的去除净化方法技术

一种饮用水中微囊藻毒素的去除净化方法，属于水处理技术领域。本发明专利技术采用臭氧氧化－活性炭纤维联用去除饮用水中的藻毒素；１）从水源地取水，经过混凝、沉淀、过滤预处理降低源水中的ＣＯＤ、ＳＳ常规指标；２）采用臭氧氧化的方法有针对性的去除微囊藻毒素，降低水中ＤＯＣ，在该处理过程中采用射流混合的技术，使反应充分进行，液相臭氧投加量为１－５ｍｇ／Ｌ，ｐＨ　７．０，室温反应３０ｍｉｎ，达到微囊藻毒素去除率９５％以上，ＤＯＣ降解率８０％以上；３）臭氧氧化后出水进入活性炭纤维处理工艺，使用活性炭纤维吸附的方法去除未完全降解的微囊藻毒素和臭氧氧化带来的小分子有机物；出水达到国家２００６年《生活饮用水卫生标准》ＧＢ５７４９－２００６。

【技术实现步骤摘要】

，属于水处理

技术介绍
中国的水环境污染日益严重，由此引发的饮用水安全问题得到了越来越多 的关注。目前，水体的富营养化引起蓝藻水华爆发以及由此带来的藻毒素(主要是微囊藻毒素，MCs)的去除研究已经成为水环境和水污染领域的研究热点。大 量研究结果显示，这些污染物即使在"可接受"的低浓度下，仍然能够对人类 和生物造成显著的影响。因此，对饮用水中MCs的有效去除，已经成为饮用水 安全方面亟待解决的重要问题。富营养化水体藻类的大量繁殖引起水华的爆发，给地表水水质和生态系统带来严重的影响水质污浊发臭，透明度下降，感官性状恶化，同时导致水体溶解氧浓度的迅速降低，造成水生生物因缺氧而大量死亡，最令人担心的是， 当某些藻类(主要是铜绿微囊藻)破壁衰亡，其细胞溶解会导致胞内毒素的释放，给蓝藻的资源化带来了困难。研究结果显示微囊藻毒素(MCs)的主要靶器官 是肝脏，主要表现为使肝脏充血肿大，严重时可导致肝出血和坏死，其致毒机 理是通过抑制肝细胞中蛋白磷酸酶的活性，诱发细胞角蛋白高度磷酸化，导致 哺乳动物肝细胞微丝分解、破裂和出血；另据调查发现，饮用水中MCs的存在 与人群中原发性肝癌和大肠癌的发病率有很大的相关性；在最新研究中发现， MCs对于小鼠肺部的毒性作用也相当明显。传统的给水处理工艺(混凝、沉淀、过滤、消毒)只能去除水中的悬浮物、 胶体颗粒，而对于污染水源中的微量甚至痕量的溶解性污染物去除能力明显不 足。更加严重的是，水源水中普遍存在的腐殖酸等有机物在加氯消毒后容易反 应生成三致(致诱、致畸、致癌)物质以及前驱物(THMFP)，使水的毒理学安全 性下降。因此，对饮用水的深度处理，去除受污染原水和自来水中MCs对提高 饮用水水质和安全性具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，采用催化 高级氧化技术，提高MCs降解过程中的羟自由基(.OH)途径，增强去除效率； 使用高效的活性炭纤维对高级氧化降解产物进一步吸附去除，达到深度处理的 最佳效果。本专利技术的技术方案 ，采用臭氧氧化-活性炭纤维联用去除饮用水中的微囊藻毒素，过程如下1) 取水的预处理从水源地取水，经过混凝、沉淀、过滤预处理降低源水 中的COD、 SS常规指标，根据不同源水质量，(:00去除率在60%-80%之间， SS去除率控制为95%;2) 臭氧氧化处理采用臭氧氧化的方法有针对性的去除微囊藻毒素，降低水中DOC，在该处理过程中采用射流混合的技术，使反应充分进行，液相臭氧 投加量为1-5 mg/L， pH 7.0，室温反应30 min，达到微囊藻毒素去除率95%以上， DOC降解率80%以上；3) 活性炭纤维处理臭氧氧化后出水进入活性炭纤维处理工艺，使用活性炭纤维吸附去除未完全降解的微囊藻毒素和臭氧氧化带来的小分子有机物，水流速度为20L/h，停留时间为30min的条件下，出水达到国家2006年《生活饮 用水卫生标准》GB5749-2006。 本专利技术的有益效果1) 高级氧化技术，对水体中带有不饱和基团(具有供电性)的有机物有高 效的去除效果，对微囊藻毒素的去除针对性强。2) 本方法不带来二次污染，不产生加氯消毒后容易反应生成三致物质以及 前驱物(THMFP)。3) 水处理毒理学安全性高，可以完全去除水中的有毒害物质。4) 本法去除效果好，出水达到、优于2006年《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006)。5) 高级氧化-活性炭纤维技术具有相对低的一次性投入和明显的去除效果。6) 本方法具有较高的工业化应用前景，适合系列产品的开发。 传统的常规净水工艺主要以去除水中悬浮及胶体物质为主，以出水的浊度、色度和细菌总数为工艺控制的主要目标，而对溶解性有机物的去除率只有 10%~50%，平均30%左右。对于水中微量存在而且溶解性较好的MCs去除效率 相当低。另外，由于传统净水工艺中后续的加氯处理会产生比原来更具有内分 泌干扰作用的副产物，比如三氯甲烷、氯乙酸等三致物质。高级氧化可以有效 地降解MCs等这些环境难降解有机物，对它们进行脱毒或者去除毒性；接着， 高级氧化产生的一些小分子的醛、酮、酸类副产物可以通过活性炭吸附工艺进 一步去除，达到深度处理的效果。 附图说明图1饮用水中微囊藻毒素去除净化技术路线示意图。 图2不同臭氧浓度对MCs降解的影响。 图3 DOC浓度对03去除微囊藻毒素的影响。具体实施方式饮用水中微囊藻毒素的深度处理技术的整个过程主要通过高级氧化反应器 和活性炭纤维吸附系统完成，首先在高级氧化反应器中通过高效臭氧氧化反应 降解、脱毒；降低水中的DOC;然后通过活性炭纤维吸附系统去除前一步反应 的副产物，达到深度处理的要求。整个过程连续进行。在高级氧化反应器中通过对臭氧投加量调节寻找合适的运行条件比，提高 反应器运行效率；通过对整个耦合反应系统温度、进水DOC、离子强度、自由 基消除剂的条件优化，寻求最适反应条件。在此基础上，建立高级氧化-活性炭 纤维饮用水深度处理系统生产系统，做到处理效率高，操作自动化程度高，劳 动强度小和经济可靠的反应系统。实施例1液相臭氧浓度对原水深度处理的影响从图2中可以看出，随着液相臭氧投加量的提高，藻毒素的去除率也随之 提高。在相同条件下，MC-LR在反应温度25 °C， pH7.0，反应时间30min，液 相臭氧浓度为1 mg/L的条件下对MC-LR的去除率为80.3%，对MC-RR的去除 率为77.6%;当臭氧浓度提高为3 mg/L时，MC-LR的去除率为90.3%，对MC-RR 的去除率为85.7%;当臭氧浓度提高为5 mg/L时，MC-LR的去除率为95.7%， 对MC-RR的去除率为89.3%。其实整个反应在对藻毒素的去除过程中反应是一 个先快后慢的过程，以5mg/L臭氧浓度为例，在反应的前10 min对MC-LR的 去除效率已经达到94.4°/。， MC-RR的去除效率为87.6%。总体来说，在相同条件下MC-LR的去除效率比MC-RR要高。主要原因可 以总结为 一般来说臭氧氧化对藻毒素的去除主要是它对MCs上面Adda侧链 基团的降解导致断裂，而在MC-LR和MC-RR上面的Adda侧链数目是一样的。 那么主要可能的原因就是空间位阻效应，MC-RR上面有一个分子量比较大的 -Arg，致使臭氧对MC-RR的进攻要比MC-LR困难。实施例2DOC对藻毒素去除的影响由于地表水体中不可避免的会有很多有机物，那么有机物对藻毒素降解的 影响的研究也是非常必要的。以水体中本底含量比较大的腐殖酸作为代表性有 机物，考察了在不同DOC浓度下臭氧对藻毒素的去除效率。在考察DOC的影 响研究中，由于含藻培养集中有一定量的有机物干扰，造成对研究过程中添加 DOC量的浓度变化，所以本专利技术采用提取的纯藻毒素作为研究目标。图3表示 在臭氧投加浓度为3 mg/L的条件下不同初始DOC浓度对藻毒素降解的影响， 随着溶液体系中DOC浓度的增加，反应体系中MC的降解速率和效率越来越低。 同时，考察体系中的臭氧浓度变化发现，随着初始DOC浓度的升高，臭氧在体 系中的消耗速率明显加快。这说明了 DOC的存在能够消耗体系中的一部分03，5这就可以解释目标物降解速率和效率的降低。实施例3自由基清除剂(NaHC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种饮用水中微囊藻毒素的去除净化方法，其特征是采用臭氧氧化－活性炭纤维联用去除饮用水中的微囊藻毒素，过程如下：　１）取水的预处理：从水源地取水，经过混凝、沉淀、过滤预处理降低源水中的ＣＯＤ、ＳＳ常规指标，根据不同源水质量，ＣＯＤ去除率 在６０％－８０％之间，ＳＳ去除率控制为９５％；　２）臭氧氧化处理：采用臭氧氧化的方法有针对性的去除微囊藻毒素，降低水中ＤＯＣ，在该处理过程中采用射流混合的技术，使反应充分进行，液相臭氧投加量为１－５ｍｇ／Ｌ，ｐＨ　７．０，室温反应３０ ｍｉｎ，达到微囊藻毒素去除率９５％以上，ＤＯＣ降解率８０％以上；　３）活性炭纤维处理：臭氧氧化后出水进入活性炭纤维处理工艺，使用活性炭纤维吸附去除未完全降解的微囊藻毒素和臭氧氧化带来的小分子有机物，水流速度为２０Ｌ／ｈ，停留时间为３０ ｍｉｎ的条件下，出水达到国家２００６年《生活饮用水卫生标准》ＧＢ５７４９－２００６。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阮文权，缪恒锋，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]