[發明專利]一種去除水廠原水中藻類和微囊藻毒素的方法

有效

• 申請號: 201110063445.0
• 申請日: 2011-03-16
• 公開（公告）號: CN102167476A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 肖邦定;黃建團
• 申請（專利權）人: 中國科學院水生生物研究所
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及飲用水處理技術領域，更具體涉及一種去除水廠原水中藻類和微囊藻毒素的方法，尤其適用于受藍藻生長繁殖而污染的水源水體。

背景技術

中國的水環境污染日益嚴重，由此引發的飲用水安全問題日益增加。其中，頻繁發生的藍藻水華已成為水體富營養化的主要環境災害。中國的藍藻水華主要以產生微囊藻毒素(microcystin，MC)的微囊藻水華為主，微囊藻毒素是一類七肽單環物質，毒性較大，分布較廣，中國各大湖泊水庫已相繼檢出了微囊藻毒素。調查表明，中國東南沿海地區以及廣西綏遠地區居民的原發性肝癌與飲用水源中微囊藻毒素含量密切相關。美國、加拿大、日本、澳大利亞、芬蘭、新西蘭、印度、南非等十幾個國家和地區也有水華藻類污染引起野生動物、魚類、家禽和人類中毒、死亡現象的報導。研究結果顯示，微囊藻毒素的主要靶器官是肝臟，主要表現為使肝臟充血腫大，嚴重時可導致肝臟出血或壞死，其致毒機理是通過抑制肝細胞中蛋白磷酸酶的活性，誘發細胞角蛋白高度磷酸化，導致肝臟細胞微絲分解、破裂和出血。微囊藻毒素屬于細胞內毒素，在藻細胞破裂或衰老死亡時釋放到水體中。藻毒素在水中的存在形態為細胞內毒素和溶解性藻毒素，因此水處理工藝中既要去除水中的溶解性藻毒素，也要去除水中的藻細胞。

傳統的給水處理工藝對水源中的溶解性藻毒素去除效果有限。物理方法存在效率低下，成本高的缺點；化學氧化法可以很快去除水中的藻毒素，但通常存在二次污染問題；微囊藻毒素中存在Adda基團，可以微生物有效降解，但是生物降解作用具有一定的滯后性。另一方面，傳統的給水處理工藝主要以去除懸浮和膠體物質為主，以出水的濁度、色度和細菌總數為工藝控制的主要指標，雖然對含藻量低的水源水處理效果較好，但對含藻量較高的水源水處理效果不好。原水中的藻類對給水工藝的影響主要包括降低混凝效果、阻塞濾料層、腐蝕構筑物、穿透濾池進入管網形成二次污染、產生藻毒素和異味物質。

因此，針對含藻水對現有給水生產工藝的不利影響，開發切實可行、高效經濟的自來水廠藻類及其毒素的處理方法具有重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的是在于提供了一種去除自來水廠原水中藻類和微囊藻毒素的方法。該方法能有效去除微囊藻毒素且高效經濟，簡易可行。對藻細胞去除率可達到90-95％，微囊藻毒素去除率為95-100％。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種去除自來水廠原水中藻類和微囊藻毒素的方法，該方法是建立一套可調控的生物膜反應器，利用油酸與生物膜的共同作用提高對藻類及其毒素的去除效率，并聯合活性炭深度處理去除出水中殘留的微囊藻和毒素。其步驟是：

1)填料掛膜：將所選取的填料載體(Φ10×10～20mm的ZH型塑料懸浮填料)置于水源地，自然狀態下掛膜培養30-60天，轉移到生物膜反應器(生物膜反應器制備非常容易，本領域的技術人員均能制備，內徑300-1000mm，高1000-2000mm)中，運行1-3d使系統穩定。

2)生物膜反應器處理：利用填料上附著的土著生物膜對藻細胞的截留作用和生物膜中微型動物的攝食作用去除水中藻類；利用生物膜中微生物的降解作用去除溶解性微囊藻毒素。原水中葉綠素a為100-150μg/L，水力停留時間4-8h時，生物膜反應器對藻細胞和微囊藻毒素的去除率為60-70％和80-90％；由于原水中藻密度過大，現用油酸調控生物膜反應器對微囊藻和毒素的去除效果，調控過程為50-150mg/L油酸(十八碳-順-9-烯酸)浸泡生物膜2-4h，處理后的溶液經排泥管排空，原水平衡4-8h。調控完畢后生物膜反應器對藻細胞去除率達到90-95％，微囊藻毒素去除率達到95-100％。

3)活性炭處理：生物膜反應器的出水先經過預沉池處理，然后進入顆粒活性炭處理工藝(內徑300-500mm，高1000-1500mm，填裝Φ2-3mm，長4-8mm的顆粒活性炭)，利用活性炭的強烈吸附作用徹底去除未完全降解的微囊藻毒素以及降解過程中產生的小分子有機物，停留時間為2-4h條件下，出水中微囊藻毒素未檢出，達到國家《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)。