一种物化强化灭藻的方法
【技术领域】
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[0001]本发明属于饮用水处理技术领域，特别涉及一种铜盐与氯联用强化灭藻的方法。【背景技术】:
[0002]由于氮、磷等营养源的排放，导致许多具备饮用水源地功能的河流、湖泊和水库等水源呈现不同程度的富营养化趋势，并可能在环境因素适宜的条件下导致藻类爆发，成为影响水厂处理工艺过程和饮用水质安全的重要隐患。
[0003]含藻水或高藻水对饮用水处理工艺、饮用水质安全的不利影响主要表现为:1)藻细胞为电负性，不易于通过混凝脱稳，尤其对于存活藻细胞，更是难以通过混凝、沉淀单元去除，可能导致藻细胞在反应池、沉淀池、滤池等构筑物中繁殖，并可能穿透滤池的过滤膜进入输配水管网；2)穿透滤池的过滤膜的藻细胞可能在输配水管网的配水管、入户管、二次供水设施等中进一步繁殖生长，这将消耗管网末端的余氯，并导致微生物繁殖和感官下降等不利影响；3)预氧化工艺将藻细胞灭活，这对于混凝过程是有利的，但是在高氯投量下，预氧化也可能将细胞壁结构破坏，并导致胞内物质释放，可能产生更大的水质风险。因此，对于含藻水或高藻水而言，如何强化灭藻提高混凝效率，将成为饮用水厂面临的技术难题之一。
[0004]因此，开发高效、成本低廉、使用方便且可有效抑制水源水中的藻细胞活性和繁殖数量的灭藻方法，提高絮凝除藻效率，是目前研宄与工程应用中亟需解决的难点问题。本案发明人针对该问题，提出在水源水进入水厂单元之前抑制水体中的藻细胞活性和繁殖数量的灭藻方法，也即本发明所论述的一种物化强化灭藻的方法。
【发明内容】
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[0005]本发明的目的是针对作为饮用水源的高藻水，提供一种性能高效、经济可行、易于在工程中大规模应用的一种物化强化灭藻的方法；该方法可在投加药剂剂量都比较低时达到高效灭藻的目标。
[0006]本发明的一种物化强化灭藻的方法技术原理在于:当与铜离子共存时，氯在铜离子的催化作用下会缓慢生成具有强氧化能力的氯自由基，氯自由基和残留的氯可破坏藻细胞完整性，改变藻细胞壁通透性，利于藻细胞壁外的铜离子进入藻细胞内破坏细胞器，进一步灭活藻细胞。本发明的方法能有效抑制自来水厂进厂水中藻细胞活性和藻细胞数量。
[0007]本发明的一种物化强化除藻的方法包括以下步骤:将铜盐的水溶液和氯的水溶液同时与含藻水混合，其中铜离子与氯胺的摩尔数的比例为0.04?0.5，反应时间大于5min即可；经铜盐和氯联合处理后的藻细胞活性和繁殖数量得到有效抑制。
[0008]所述的含活性氯的水溶液是将选自液氯、次氯酸钠和次氯酸钙的一种或几种溶于水中而成。
[0009]所述的铵盐选自氯化铵、硫酸铵和硝酸铵中的一种或几种。
[0010]所述的铜盐选自氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或几种。
[0011]本发明的技术优势、可取得如下预期的技术效果:
[0012](I)本发明针对湖泊、水库等地表水富营养化水体，提出了一种同时投加铜盐与氯的物化强化灭藻方法，氯自由基和氯可破坏藻细胞壁的完整性，利于铜离子作用于细胞质，进而有效抑制藻细胞活性和藻细胞繁殖数量。本发明主要应用于富营养化水体的水源预处理，也可应用于以景观水体回用为目标的景观预备水处理。
[0013](2)在应用本发明的铜盐与氯联用抑制藻细胞活性和藻细胞繁殖时，可在水源地取水口投加或在自来水厂进厂水管道中投加。
[0014](3)应用本发明的铜盐与氯联用抑制藻细胞活性和藻细胞繁殖的方法，适用于水华爆发时的高藻水预处理，对铜绿微囊藻、硅藻和黄丝藻等的生长抑制率能达到80?99.
[0015](4)本发明的铜盐与氯联用抑制藻细胞活性和藻细胞繁殖的方法，所用的化学试剂为水处理中常用的净水药剂或净水材料，方法简单，成本低廉，使用操作简便。本发明涉及的铜盐与氯联用方法具有优异的抑藻性能，仅需向含藻水中加入氯的水溶液和铜盐的水溶液等，操作过程简单，易于实现。
[0016](5)本发明的铜盐与氯联用抑制藻细胞活性和藻细胞繁殖的方法仅需将铜盐的水溶液和氯的水溶液同时投加含藻水中，之后进行充分混合、反应即可，工程施工操作过程简单。
【具体实施方式】
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[0017]实施例1
[0018]某自来水厂水源地发生富营养化污染，藻细胞浓度达到1.0X 18个/L，原水浊度为15NTU，水厂采用的絮凝剂为硫酸铝。水源未发生富营养化污染时，絮凝剂的投量为20mg/L即可达到良好去除效果，滤池的过滤周期为24小时。但是，水源发生上述富营养化污染后，絮凝剂的投量增加至30mg/L，处理效果仍不理想，表现为沉后水、滤后水浊度升高，沉后水的藻细胞的去除率仅为80%，滤池的过滤周期缩短至12小时。
[0019]采用本发明的方法对上述发生富营养化污染的水源水进行强化灭藻:
[0020]I)将次氯酸钠与水混合，获得次氯酸钠的水溶液；将硫酸铜与水混合，在充分搅拌下溶解，获得硫酸铜的水溶液；将液体硫酸铝与水混合，获得硫酸铝的水溶液；
[0021]2)将次氯酸钠的水溶液和硫酸铜的水溶液同时加入到水源地取水口，水源地到自来水厂水力停留时间为4小时。其中氯与藻细胞的比例为0.6mg氯:108个藻细胞，铜离子与氯的物质的量比为0.1 ；
[0022]3)处理过的含藻水进入水厂单元后，通过混凝池混凝沉淀，沉后水中的藻细胞的去除率显著提高至99%，滤池的过滤周期延长至24小时。过滤水达到生活饮用水卫生标准。
[0023]实施例2
[0024]某水厂水源地蓝藻水华爆发，藻细胞浓度达到1.0 X 19个/L，原水浊度为40NTU，水厂采用的絮凝剂为硫酸铝。水华爆发前，絮凝剂投量为20mg/L(以铝计)即可达到良好去除效果，滤池的过滤周期为24小时。但是，水源发生水华时，絮凝剂投量增加至40mg/L，处理效果仍不理想，表现为沉后水、滤后水浊度升高，沉后水的藻细胞去除率仅为70%，滤池过滤周期缩短至10小时。
[0025]采用本发明的方法对上述发生水华的水源进行强化灭藻:
[0026]I)将次氯酸钙与水混合，获得次氯酸钙的水溶液；将硫酸铜与水混合，在充分搅拌下溶解，获得硫酸铜的水溶液；将液体硫酸铝与水混合，获得硫酸铝的水溶液；
[0027]2)将次氯酸钙的水溶液和硝酸铜同时投加在水源地取水口，水源地到自来水厂水力停留时间为10小时。其中氯与藻细胞的比例为2.5mg氯:19个藻细胞，铜离子与次氯酸根的物质的量比为0.2 ；
[0028]3)处理过的含藻水进入水厂单元后，通过混凝池的硫酸铝混凝沉淀，沉后水中的藻细胞的去除率显著提高至98.9%，滤池的过滤周期延长至24小时。过滤水达到生活饮用水卫生标准。
[0029]实施例3
[0030]某水厂水源地发生富营养化污染，藻细胞浓度达到5.0X 19个/L，原水浊度为200NTU，水厂采用的絮凝剂为聚合氯化铝。未发生富营养化污染时，絮凝剂投量为25mg/L(以铝计)即可达到良好去除效果，过滤周期为24小时。但是，发生富营养化污染后，絮凝剂投量增加至50mg/L，处理效果仍不理想，表现为沉后水、滤后水浊度升高，沉后水藻细胞去除率仅为40%，滤池过滤周期缩短至6小时。
[0031]采用本发明的方法对上述发生富营养化污染的水源进行强化灭藻:
[0032]I)将次氯酸钠与水混合，获得次氯酸钠的水溶液；将硝酸铜与水混合，在充分搅拌下溶解，获得硝酸铜的水溶液；将聚合氯化铝与水混合，在充分搅拌下溶解，获得聚合氯化销的水溶液；
[0033]2)将次氯酸钠的水溶液和硝酸铜的水溶液同时投加在水源地取水口，水源地到自来水厂水力停留时间为8小时。其中氯与藻细胞的比例为3.0mg氯:5.0 X 19个藻细胞，铜离子与次氯酸根的物质的量比为0.5 ；
[0034]3)处理过的含藻水进入水厂单元后，通过聚合氯化铝混凝沉淀，沉后水中的藻细胞的去除率显著提高至97.5%，滤池的过滤周期延长至18小时。过滤水达到生活饮用水卫生标准。
【主权项】
1.一种物化强化灭藻的方法，其特征是涉及一种铜盐与氯联用强化灭藻的方法，所述的方法包括: 将铜盐的水溶液和氯的水溶液同时投加到自来水进厂水管道中，与含藻水充分混合并发生反应，处理时间大于5min即可，其中铜离子与氯反应可生成氧化能力极强的氯自由基，氯自由基和余氯可破坏藻细胞完整性，改变藻细胞壁通透性，利于藻细胞壁外的铜离子进入藻细胞内破坏细胞器，抑制藻细胞的活性和藻细胞的繁殖，其中铜离子与氯的物质的量比为0.04?0.5。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述的含活性氯的水溶液是将选自液氯、次氯酸钠和次氯酸钙的一种或几种溶于水中而成。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述的铜盐选自氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或几种。
【专利摘要】本发明属于饮用水处理技术领域。本发明针对湖泊、水库等地表水富营养化水体，提出了一种在水厂处理前同时投加铜盐与氯的物化强化灭藻的方法，氯自由基和氯可破坏藻细胞壁的完整性，利于铜离子作用于细胞质，进而有效抑制藻细胞活性和藻细胞繁殖数量。本发明主要应用于富营养化水体的水源预处理，也可应用于以景观水体回用为目标的景观预备水处理。
【IPC分类】C02F1/50
【公开号】CN104925920
【申请号】CN201510373125
【发明人】兰华春, 苗时雨, 戚菁, 李建斐, 刘锐平, 刘会娟, 曲久辉
【申请人】中国科学院生态环境研究中心
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月30日