CN114671546B - 一种消除藻源有机物抑制的水体中藻类强化混凝去除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除藻源有机物抑制的水体中藻类强化混凝去除方法，包括藻源有机物活性官能团钝化、混凝剂选择性吸附、强化混凝、藻细胞去除四个步骤，藻源有机物活性官能团钝化是指向含藻原水中加入适量一定浓度的官能团活性钝化溶液，通过快速搅拌使水体中藻源有机物的活性官能团钝化处理；混凝剂选择性吸附是指在在对原水中的藻源有机物活性官能团钝化后，加入混凝剂，通过快速搅拌使混凝剂与藻细胞进行选择性吸附，本发明的方法不仅可以消除藻源有机物对混凝的抑制作用，显著降低混凝剂的用量，减少混凝剂对水体的二次污染，还可以强化藻细胞混凝，提高水体中藻类的去除效率，且工艺流程简单，容易实现推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及自然水体水质净化技术领域，具体为一种消除藻源有机物抑制的水体中藻类强化混凝去除方法。
背景技术
随着水体富营养化的日益严重，国内外众多水库、湖泊、河流等自然水体面临蓝藻水华季节性暴发的威胁，造成水生态环境破坏，并威胁到广大群众的饮用水安全。蓝藻水华在暴发后会由于风浪、天气等因素快速聚集，从而加速藻细胞的腐败，导致水体中藻毒素和异味物质超标，严重威胁水生生物，以及人畜的生命安全。因此，在蓝藻暴发后需要高效的蓝藻应急处理措施，以减轻或避免其对水生态环境和饮用安全造成严重的影响。
目前，在众多蓝藻水华应急处理技术中，通过混凝气浮或混凝沉降法从水体打捞出蓝藻被广泛认为是一种最直接、有效的蓝藻应急防控措施；也是被国内外藻水分离站广泛采用的一种蓝藻打捞方法，该方法不仅可以清除水体中的蓝藻，同时还可以带走大量的N、P等营养盐，以及避免藻毒素等对水体的二次污染。因此，在太湖、滇池、巢湖等周边建设有几十座混凝气浮/沉降工艺的藻水分离站。然而，藻细胞代谢会向水体释放大量的藻源型有机物，同时藻细胞腐败也会加速细胞内有机物的溶出。这类藻源有机物对混凝具有非常强的抑制作用，大大增加混凝难度，显著提高混凝剂用量，增加处理成本；并且由于大量混凝剂的使用容易造成混凝剂残留对水体的二次污染；同时，还会由于藻类生物质中混凝剂严重超标，限制其资源化利用的途径，给藻类水华的高效率、低成本、可持续处理带来极大的挑战。
基于此，本发明设计了一种消除藻源有机物抑制的水体中藻类强化混凝去除方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消除藻源有机物抑制的水体中藻类强化混凝去除方法，以解决上述背景技术中提出了现有技术缺点的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种消除藻源有机物抑制的水体中藻类强化混凝去除方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、藻源有机物活性官能团钝化：向含有藻类的原水中加入钝化溶液，并通过快速搅拌使钝化溶液与原水中的溶解性藻源有机物充分混合，生成藻源有机物活性官能团钝化后的含藻细胞的水溶液；
S2、混凝剂选择性吸附：在钝化处理后，立即加入常规水处理的混凝剂，并快速搅拌使混凝剂与藻细胞充分接触；
S3、强化混凝：在上述处理步骤后，通过碱溶液将原水的pH调节至中性左右，并利用搅拌器进行慢速搅拌使藻细胞混凝，在消除了原水中藻源有机物的抑制作用后，通过pH活化藻细胞表面的混凝剂，实现藻细胞的强化混凝，生成絮体；
S4、藻絮体去除：在生成藻细胞絮体后，通过藻类去除工艺去除水中的藻类。
作为本发明的进一步方案，所述藻源有机物活性官能团钝化溶液为浓度为0.1-1mol/L的盐酸、硫酸、硝酸的任一一种或多种组合酸性溶液。
作为本发明的进一步方案，所述藻源有机物活性官能团钝化时间在10秒到1分钟范围。
作为本发明的进一步方案，所述混凝剂为硫酸铝、聚合氯化铝或聚丙烯酰胺的任一一种或多种组合。
作为本发明的进一步方案，所述混凝剂加入时间在钝化处理完成后30秒内完成，并通过200rpm快速搅拌30秒。
作为本发明的进一步方案，所述碱溶液为浓度为0.1-1mol/L氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙的任一一种或多种组合。
作为本发明的进一步方案，所述S3中强化混凝的pH范围为6.5到7。
作为本发明的进一步方案，所述藻类去除工艺为沉降或气浮的任一一种或多种组合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1. 本发明工艺流程简单，易于工业化操作，可以大规模、低成本、高效率的对水体中藻类进行混凝去除，降低藻类对水环境的破坏风险。
2. 本发明通过调控原水中藻源有机物主要抑制混凝的官能团的活性，阻断其与混凝剂间作用，增加混凝剂与藻细胞的选择性作用机率，强化混凝效果，显著降低混凝剂的用量，避免大量混凝剂对水体和生物质的污染，同时，还可以降低处理成本，提高混凝效率，为水体中藻类水华的高效去除提供了新的解决思路，具有较大的实际推广应用价值。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的藻源有机物活性官能团被钝化前后核磁对比图；
图3为本发明的强化混凝与传统混凝清除蓝藻效率对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：
实现本发明目的的具体技术方案，依次包括下列步骤：
实施例1
（1）藻源有机物活性官能团钝化：向含藻原水中添加浓度为0.5 mol/L的硫酸对原水中的藻源有机物活性官能团进行钝化处理，钝化时间为30秒，使原水中的藻源有机物上抑制混凝的活性官能团失去活性。
（2）混凝剂选择性吸附：在钝化结束后，30秒内，加入4mg/L的PAC作为混凝剂，并立即通过200rpm快速搅拌30秒，使混凝剂与藻细胞充分接触并吸附。
（3）强化混凝：在混凝剂选择性吸附在藻细胞上后，通过加入0.5mol/L的氢氧化钠溶液使原水的pH调节于6.5，改变混凝剂的形态，使其更容易与藻细胞进行混凝作用，然后通过50rpm的慢速搅拌2min，使藻细胞混凝，生成尺寸较大的絮体。
（4）藻絮体去除：在强化混凝生成絮体后，再配合气浮方法，使水体中的藻类絮体进行快速去除，实现对水体中藻类的去除，藻细胞去除效率为95.73%，而未经处理的原水在混凝用量4mg/L时，藻细胞的去除率只有52.33%；同时，同样达到95%以上的藻细胞去除率时，本发明处理后的可以节约近50%的混凝剂用量。
该实例步骤如图1所示，含藻原水中藻源有机物上抑制混凝的活性官能团钝化处理变化如图2所示，与传统混凝对水体中蓝藻的去除效率对比曲线如图3所示。
实施例2
（1）藻源有机物活性官能团钝化：向含藻原水中添加浓度为0.1 mol/L的盐酸对原水中的藻源有机物活性官能团进行钝化处理，钝化时间为60秒，使原水中的藻源有机物上抑制混凝的活性官能团失去活性。
（2）混凝剂选择性吸附：在钝化结束后，60秒内，加入5mg/L的硫酸铝作为混凝剂，并立即通过300rpm快速搅拌30秒，使混凝剂与藻细胞充分接触并吸附。
（3）强化混凝：在混凝剂选择性吸附在藻细胞上后，通过加入0.1mol/L的氢氧化钠溶液使原水的pH调节于7，改变混凝剂的形态，使其更容易与藻细胞进行混凝作用，然后通过50rpm的慢速搅拌5min，使藻细胞混凝，生成尺寸较大的絮体。
（4）藻絮体去除：在强化混凝生成絮体后，再配合气浮方法，使水体中的藻类絮体进行快速去除，实现对水体中藻类的去除，藻细胞去除效率为99.32%。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个操作与另一个操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种消除藻源有机物抑制的水体中藻类强化混凝去除方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、藻源有机物活性官能团钝化：向含有藻类的原水中加入钝化溶液，并通过快速搅拌使钝化溶液与原水中的溶解性藻源有机物充分混合，生成藻源有机物活性官能团钝化后的含藻细胞的水溶液；
S2、混凝剂选择性吸附：在钝化处理后，立即加入常规水处理的混凝剂，并快速搅拌使混凝剂与藻细胞充分接触；
S3、强化混凝：在上述处理步骤后，通过碱溶液将原水的pH调节至中性左右，并利用搅拌器进行慢速搅拌使藻细胞混凝，在消除了原水中藻源有机物的抑制作用后，通过pH活化藻细胞表面的混凝剂，实现藻细胞的强化混凝，生成絮体；
S4、藻絮体去除：在生成藻细胞絮体后，通过藻类去除工艺去除水中的藻类；
所述藻源有机物活性官能团钝化溶液为浓度为0.1-1mol/L的盐酸、硫酸、硝酸的任一一种或多种组合酸性溶液；
所述藻源有机物活性官能团钝化时间在10秒到1分钟范围；
所述混凝剂为硫酸铝、聚合氯化铝或聚丙烯酰胺的任一一种或多种组合；
所述混凝剂加入时间在钝化处理完成后30秒内完成，并通过200rpm快速搅拌30秒；
所述S3中强化混凝的pH范围为6.5到7。
2.根据权利要求1所述的一种消除藻源有机物抑制的水体中藻类强化混凝去除方法，其特征在于：所述碱溶液为浓度为0.1-1mol/L氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙的任一一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种消除藻源有机物抑制的水体中藻类强化混凝去除方法，其特征在于：所述藻类去除工艺为沉降或气浮的任一一种或多种组合。
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