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微生物是水环境突发性污染事件中常见的一类污染物。近年来,随着我国工农业的迅速发展,大量的氮磷营养物质、病原微生物进入水体,湖泊型水库的生态系统遭到严重破坏,水环境的突发性污染事故频繁发生,给许多以湖泊水库为城市集中式供水水源的饮水安全带来严重影响。
高级氧化技术是以产生羟基自由基为主要氧化剂的绿色氧化技术,羟基自由基具有氧化能力极强、反应速度快、不产生二次污染等特点。本文以铜绿微囊藻、大肠杆菌和枯草芽孢杆菌作为靶标微生物,采用大气压强电场电离放电产生高浓度羟基自由基进行去除饮用水中蓝藻和病原微生物研究,探讨了羟基自由基浓度、微生物初始浓度、反应时间、初始pH值和温度等因素对蓝藻和细菌灭杀效果的影响,进行了相关的单因素和正交实验,研究了羟基自由基杀灭铜绿微囊藻和细菌的剂.效关系,并通过电镜技术,对处理前后微囊藻和细菌的形态进行了观察,从而对羟基自由基杀灭和蓝藻细菌的机理进行了初步的探讨,进行处理量为1.5t/h羟基自由基处理饮用水中微生物的中试试验和水质分析试验,最后对5000m3/d饮用水应急处理工艺进行了初步的工程设计。为构建羟基自由基处理水源地突发性环境污染物的绿色技术模式提供了依据。主要研究成果如下:
(1)羟基自由基作为饮用水突发性微生物污染应急处理技术是可行的。
(2)羟基自由基可以有效去除饮用水中的细菌和蓝藻。在pH=7.1,羟基自由基浓度2.33mg/L,温度30℃的条件下,处理40s后,羟基自由基对细菌的杀灭率达到100.00%:处理20min后,羟基自由基对蓝藻的杀灭率达到99.99%。
(3)羟基自由基处理作为饮用水的最佳工艺条件是:初始pH值7.1,羟基自由基浓度2.33mg/L,反应时间20min时,细菌和蓝藻杀灭率为100.00%。
(4)羟基自由基主要通过对细胞膜和细胞壁的攻击、氧化辅酶A,破坏蛋白质、DNA、RNA等遗传物质来致使细菌死亡。
(5)羟基羟基自由基灭藻过程:主要通过脂质过氧化、氨基酸氧化分解、蛋白质空间结构改变、DNA的氧化分解、细胞色素脱色等生化反应过程完成对微生物的氧化破坏,从而使蓝藻彻底死亡。
(6)采用羟基自由基处理饮用水中蓝藻和病原微生物的中试试验,处理效果良好,处理后的水质符合国家饮用水卫生标准。
(7)通过对饮用水突发性污染的羟基自由基应急处理初步的工程设计,5000m3/d自来水厂新增羟基自由基处理单元做应急处理单元其设备一次性投资约为104.92万元,增加的运行成本费用约为0.41元/吨。这对今后羟基自由基饮用水应急处理的工程化推广具有一定的指导意义