文档介绍：哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
工农业的高速发展及污水排放管理的不完善导致水体富营养化,并问题引
起的藻类爆发随着工农业的高速发展以及污水排放管理的不完善而日益加剧,
已经严重地影响了生态环境、经济发展和人类的身体生活健康。藻类具有负电
性、亲水性、空间位阻效应、比重小等特点,因此在水中十分稳定,难以去除;
同时藻类在代谢过程中还可以产生嗅味物质、藻毒素,生成提供消毒副产物的
前驱物,从而影响饮用水水质安全。
化学预氧化可以有效地改变藻类的表面形态、Zeta 电位、细胞比重等特性,
从而有效地强化混凝过程除藻,因此得到了广泛的应用。但是不同于天然有机
物,人们对预氧化后藻类的氯化消毒副产物生成规律的研究却非常少,且不系
统,甚至存在相互矛盾的地方。
本文针对预氧化除藻这一传统工艺,采用 TOC 测定、浊度测定等检测手段
分析了预氧化强化混凝的效果;并通过 GC-EDC 详细分析了三氯甲烷(TCM)、
一氯乙酸(MCAA)、二氯乙酸(DCAA)、三氯乙酸(TCAA)、1,1-二氯-2-丙
酮(1,1-DCP)、1,1,1-三氯-2-丙酮(1,1,1-TCP)、二氯乙醛(DCA)、水合三氯
乙醛(CH)共八种含碳的消毒副产物(C-DBPs),以及二氯乙腈(DCAN)、三
氯乙腈(TCAN)、三氯硝基甲烷(TCNM)共三种含氮的消毒副产物(N-DBPs),
揭示了预氧化对藻类性质及氯化消毒副产物的影响;还通过对比高锰酸钾和臭
氧对预氧化后藻类氯化消毒副产物的影响规律后,探讨了预氧化除藻的安全性
以及如何合理选择氧化剂。
通过研究单纯高锰酸钾预氧化时不同氧化剂投量、预氧化 pH 值、Ca2+对藻
类性质及氯化消毒副产物的影响,以及高锰酸钾强化混凝时藻类氯化消毒副产
物的生成的变化规律得出了,高锰酸钾预氧化可在一定程度上提高藻细胞氯化
消毒副产物的生成;高锰酸钾预氧化 pH 值对藻细胞氯化消毒副产物生成影响
较大,大部分消毒副产物(DBPs)在酸性条件下生成量有所降低,而在中性和
碱性条件下生成量有所升高;Ca2+的存在可在一定程度上抑制一些消毒副产物
(如 TCM、TCAA、N-DBPs)的生成,并且这种抑制作用经过高锰酸钾预氧化
后可得到强化。适量的高锰酸钾预氧化既可强化混凝/沉淀除藻,又不会导致
DBPs 增高。
-
通过研究单纯臭氧预氧化时不在不同氧化剂投量、预氧化 pH 值、HCO3
碱度对藻类性质及氯化消毒副产物生成的影响,以及臭氧预氧化强化混凝时,
藻类氯化消毒副产物随臭氧投量增高的变化得出了如下结论:臭氧预氧化可明
- I -
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
显提高藻细胞氯化消毒副产物的生成,随着臭氧投量的增高,藻细胞氯化消毒
副产物逐渐增高,其中 TCM、HAs 和 N-DBPs 升高程度尤为明显;臭氧预氧化
时,无论是以臭氧直接氧化为主还是以 HO﹒氧化为主,都可促进藻细胞氯化
消毒副产物的生成,但对于不同的消毒副产物,不同氧化方式所产生的作用效
果差异较大;通过影响消毒和臭氧预氧化过程,碱度对藻细胞氯化消毒副产物
- -
的影响也十分明显,总 DBPs 随着 HCO3 浓度的增高而降低,并随着 HCO3 浓
度的增高,臭氧预氧化后总 DBPs 增高的幅度逐渐降低。臭氧预氧化可在一定
程度上强化对藻细胞、浊度的去除,但同时可引起 DOC 明显增高;低浓度的臭
氧预氧化即可明显地提高混凝沉淀后的藻细胞的氯化消毒副产物。
高锰酸钾和臭氧预氧化均可在一定程度上强化混凝除藻。高锰酸钾在预氧
化时,对藻细胞破坏能力较小,从而对后续氯化影响较小,生成的消毒副产物
较少。臭氧预氧化可明显破坏藻细胞,导致细胞壁、细胞膜消融,释放大量难
去除的溶解性有机物;同时还可氧化降解有机物,生成大量易于和氯反应的产
物,从而显著可以提高氯化消毒副产物生成量。
在实际中,采用预氧化处理高藻水时,为了在除藻的同时也能控制氯化消
毒副产物的生成,不宜选用臭氧为预氧化剂,而采用高锰酸钾作为氧化剂更为
合适。

关键词:铜绿微囊藻;预氧化;高锰酸钾;臭氧;含碳消毒副产物(C-DBPs);
含氮消毒副产物(N-DBPs)
- II -
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
The incidence of algal blooms assoiated with eutropication which has already
affected environment, economic development and human helth dramatically has
inc