【摘要】：藍(lán)藻胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)有機(jī)含量高,游離態(tài)藍(lán)藻EPS因其大量釋放和不易去除更成為水源水中的一項(xiàng)重要污染源。本研究針對(duì)水華水體普遍存在的游離態(tài)藍(lán)藻EPS有機(jī)污染,以飲用水水質(zhì)安全分析為目標(biāo),主要關(guān)注并分析了不同環(huán)境條件下游離態(tài)藍(lán)藻EPS的自然分泌及釋放規(guī)律,以探究游離態(tài)藍(lán)藻EPS對(duì)水源水的污染特性;并對(duì)比考察了不同預(yù)氧化處理對(duì)游離態(tài)藍(lán)藻EPS的降解調(diào)控效果,同時(shí)探究了混凝、沉淀、過濾、消毒系列常規(guī)物化處理工藝對(duì)游離態(tài)藍(lán)藻EPS的截留去除效果,以評(píng)估飲用水處理工藝出水中殘留游離態(tài)藍(lán)藻EPS的潛在可能,優(yōu)選出基于游離態(tài)藍(lán)藻EPS降解去除和污染調(diào)控的飲用水處理工藝方法。本課題的研究?jī)?nèi)容如下:(1)研究了不同pH值、溫度、光照及攪拌強(qiáng)度條件下,游離態(tài)藍(lán)藻EPS在水源水中的釋放規(guī)律。在中性pH范圍內(nèi),游離態(tài)藍(lán)藻EPS會(huì)隨pH的升高而逐漸增產(chǎn),且最適宜藍(lán)藻EPS形成和分泌的pH值為7-8,酸性條件比堿性條件更有利于多糖組分的分泌,但也更易導(dǎo)致藻細(xì)胞破損;游離態(tài)藍(lán)藻EPS對(duì)光照具有趨向分泌現(xiàn)象,無(wú)光條件下,游離態(tài)藍(lán)藻EPS的產(chǎn)生分泌水平較低,有光條件較無(wú)光條件更有利于游離態(tài)藍(lán)藻EPS的形成分泌,然而光照強(qiáng)度的略微差別對(duì)藍(lán)藻EPS分泌量的影響區(qū)別不大;在光照一定的情況下,25℃最有利于藍(lán)藻EPS的形成和分泌釋放,高溫和低溫都對(duì)游離態(tài)藍(lán)藻EPS的形成分泌具有抑制作用,低溫100C條件比高溫40℃條件對(duì)其抑制效果更為顯著;攪拌作用力對(duì)游離態(tài)藍(lán)藻EPS形成及分泌的影響并不顯著,總體來(lái)說,高速攪拌相對(duì)于低速攪拌更能刺激藍(lán)藻EPS的分泌及釋放量。(2)選用KMnO4和NaClO預(yù)氧化劑,研究了不同預(yù)氧化條件對(duì)游離態(tài)藍(lán)藻EPS的降解去除效果。結(jié)果表明,KMnO4和NaClO均對(duì)游離態(tài)藍(lán)藻EPS具有明顯的降解調(diào)控作用,且降解調(diào)控效果隨著預(yù)氧化劑量的增加而提高。然而兩種預(yù)氧化劑的氧化效果具有明顯差別,相同劑量條件下NaClO的氧化強(qiáng)度高于KMnO4,其對(duì)藻細(xì)胞的破損強(qiáng)度也較大。KMnO4和NaClO對(duì)于游離態(tài)藍(lán)藻EPS組分結(jié)構(gòu)的優(yōu)先降解規(guī)律并不一致,但其對(duì)游離態(tài)藍(lán)藻EPS分子量分布表現(xiàn)出比較一致的規(guī)律,都有降解大分子鏈至小分子物質(zhì)的趨勢(shì)。通過綜合考量,對(duì)藍(lán)藻EPS和藻細(xì)胞共同存在的含藻水體采用KMnO4預(yù)氧化是更為安全有效的預(yù)處理方式。(3)研究了游離態(tài)藍(lán)藻EPS在混凝、沉淀、過濾、消毒系列飲用水常規(guī)物化處理過程中的截留去除效果�；炷に噷�(duì)游離態(tài)藍(lán)藻EPS的去除效率隨混凝劑投加量的增加而有所提高,然而原水直接混凝沉淀時(shí),藍(lán)藻EPS最優(yōu)去除率受到一定限制,相較而言預(yù)氧化后強(qiáng)化混凝對(duì)藍(lán)藻EPS的去除效率明顯增高;過濾前后含藻水中EPS的去除效率比無(wú)藻水中EPS的去除效率略高,是由于含藻水中部分藍(lán)藻EPS粘附于殘存藻細(xì)胞表面被共同截留去除;消毒工藝對(duì)游離態(tài)藍(lán)藻EPS具有明顯的去除效果,原理與預(yù)氧化降解機(jī)理相同。整體來(lái)看,預(yù)氧化+混凝沉淀+過濾+消毒工藝體系比直接混凝沉淀+過濾+消毒工藝體系去除游離態(tài)藍(lán)藻EPS效果更好。且對(duì)于含藻水EPS的處理,2.0mg/LKMnO4預(yù)氧化+40mg/L PAC混凝沉淀+過濾+1.5mg/LNaClO消毒工藝效果最優(yōu)。
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU991.2
【圖文】：

相對(duì)而言，堿性條件下藍(lán)藻ＥＰＳ釋放量的增加有更多的可能性，有可能是細(xì)胞在刺逡逑激性的生存條件中產(chǎn)生的應(yīng)激性分泌［１２６’邋｜３９］與長(zhǎng)時(shí)間的生長(zhǎng)環(huán)境中衰亡破裂的共同作用導(dǎo)逡逑致的結(jié)果。對(duì)比圖２－１中多糖組分含量可以看出，藍(lán)藻ＥＰＳ中多糖組分含量的變化與其逡逑ＥＰＳ分泌釋放量的變化趨勢(shì)并不一致。ＥＰＳ中多糖組分含量隨ｐＨ升高而降低，在強(qiáng)酸性逡逑條件下含量最高（６７．０％－７１．０％），而在強(qiáng)堿性條件下含量最低（５１．２％－５２．９％）。這說明藍(lán)逡逑藻ＥＰＳ的刺激分泌并不意味著其胞外多糖的刺激產(chǎn)生，有可能由其他有機(jī)或無(wú)機(jī)組分占據(jù)逡逑更多的ＥＰＳ刺激量。逡逑１００１逡逑．畫Ｉｄ逡逑Ｊ邋８０－邐Ｔ邐§邋Ｃ￣￣４ｄ逡逑３邋６０－邐ｉ邐Ｉ邐｝邋ｅ邋多糖逡逑．一邐６７．０％邐＾邐由邐￥邐ｘ＼邐爻逡逑茲邐＞§邋§＇６９．０％邐ｔ邐＾邐：交邐ｒ：邋§．邋５２．３／0逡逑饗４０－邐由邐＿邐灸邐ｉ邐４夕逡逑笑邋２０－邋Ｐｋ邋，邋痛邋６２．２％邐５１．２％々逡逑０邋ｊ邐灥圈邋Ａｍ邋成：．＿邋ｉｍ邋ｘｉ；Ｉ逡逑３４５６７８９邐１０逡逑ｐＨ值逡逑圖２－１不同初始ｐＨ條件下ＥＰＳ、多糖的含量變化逡逑通過圖２－２ａ中不同培養(yǎng)周期下多糖組分含量隨ｐＨ的變化趨勢(shì)進(jìn)一步分析，ＰＨ＝３條逡逑件下多糖含量急劇增高，且在２天后基本增至最高值。ＰＨ＝４條件下多糖含量在１天內(nèi)仍逡逑表現(xiàn)出比其他高ｐＨ體系更高的值，但隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，其分泌增量并不明顯。ｐＨ＝５－１０逡逑條件下多糖含量在１天后的測(cè)定值基本一致

相對(duì)而言，堿性條件下藍(lán)藻ＥＰＳ釋放量的增加有更多的可能性，有可能是細(xì)胞在刺逡逑激性的生存條件中產(chǎn)生的應(yīng)激性分泌［１２６’邋｜３９］與長(zhǎng)時(shí)間的生長(zhǎng)環(huán)境中衰亡破裂的共同作用導(dǎo)逡逑致的結(jié)果。對(duì)比圖２－１中多糖組分含量可以看出，藍(lán)藻ＥＰＳ中多糖組分含量的變化與其逡逑ＥＰＳ分泌釋放量的變化趨勢(shì)并不一致。ＥＰＳ中多糖組分含量隨ｐＨ升高而降低，在強(qiáng)酸性逡逑條件下含量最高（６７．０％－７１．０％），而在強(qiáng)堿性條件下含量最低（５１．２％－５２．９％）。這說明藍(lán)逡逑藻ＥＰＳ的刺激分泌并不意味著其胞外多糖的刺激產(chǎn)生，有可能由其他有機(jī)或無(wú)機(jī)組分占據(jù)逡逑更多的ＥＰＳ刺激量。逡逑１００１逡逑．畫Ｉｄ逡逑Ｊ邋８０－邐Ｔ邐§邋Ｃ￣￣４ｄ逡逑３邋６０－邐ｉ邐Ｉ邐｝邋ｅ邋多糖逡逑．一邐６７．０％邐＾邐由邐￥邐ｘ＼邐爻逡逑茲邐＞§邋§＇６９．０％邐ｔ邐＾邐：交邐ｒ：邋§．邋５２．３／0逡逑饗４０－邐由邐＿邐灸邐ｉ邐４夕逡逑笑邋２０－邋Ｐｋ邋，邋痛邋６２．２％邐５１．２％々逡逑０邋ｊ邐灥圈邋Ａｍ邋成：．＿邋ｉｍ邋ｘｉ；Ｉ逡逑３４５６７８９邐１０逡逑ｐＨ值逡逑圖２－１不同初始ｐＨ條件下ＥＰＳ、多糖的含量變化逡逑通過圖２－２ａ中不同培養(yǎng)周期下多糖組分含量隨ｐＨ的變化趨勢(shì)進(jìn)一步分析，ＰＨ＝３條逡逑件下多糖含量急劇增高，且在２天后基本增至最高值。ＰＨ＝４條件下多糖含量在１天內(nèi)仍逡逑表現(xiàn)出比其他高ｐＨ體系更高的值，但隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，其分泌增量并不明顯。ｐＨ＝５－１０逡逑條件下多糖含量在１天后的測(cè)定值基本一致

２１＿逡逑ｐＨ體系相比（圖２－１），邋ｐＨ＝４條件下藍(lán)藻細(xì)胞在長(zhǎng)時(shí)間的酸度作用下，藍(lán)藻ＥＰＳ出現(xiàn)了趨逡逑于ｐＨ＝３體系分泌量一致的現(xiàn)象，說明長(zhǎng)時(shí)間的較強(qiáng)酸刺激仍會(huì)產(chǎn)生藍(lán)藻ＥＰＳ的大量分泌，逡逑這可能是該ｐＨ條件持續(xù)作用下藍(lán)藻細(xì)胞不宜維持生存而破裂，大量釋放胞內(nèi)物質(zhì)所致。逡逑而堿性條件下（ｐＨ＝９－１０）藍(lán)藻ＥＰＳ及多糖分泌量較未校準(zhǔn)ｐＨ體系有所下降，這可能是逡逑堿性條件的持續(xù)作用對(duì)藍(lán)藻細(xì)胞的生長(zhǎng)產(chǎn)生了一定程度的抑制所致。圖２－３進(jìn)一步顯示出，逡逑藍(lán)藻ＥＰＳ的刺激分泌并不意味著其胞外多糖的刺激產(chǎn)生，ＥＰＳ中多糖組分含量仍表現(xiàn)出隨逡逑ｐＨ升高而降低，且在強(qiáng)酸性條件下含量最高（６９．７％－７１．０％），而在強(qiáng)堿性條件下含量最低逡逑（４８．５％－５５．７％）0逡逑８０邋ｎ邐邐逡逑WＩｄ逡逑＾邐ｉ邋１邐Ｔ邐Ｍ４ｄ逡逑６０－邋７邋丨〈。於邐＿邐肉邋＿邋南邋１０ｄ逡逑＂Ｓｂ邐１＾６９．７％邋＾邐自矣邋矣邋矣６多糖逡逑Ｓ邐Ｉ邋．邋Ｉ邋，邋Ｉ邋Ｉ邋＼邐卜８５％逡逑２３邋ｊ邋Ｂ邋１１邋ｉ６２ｉ邋ｉｆｃ邋ｉｌｒｌｉ逡逑Ｕ邐Ｉ邐ｉ邐ｉ邐邐Ｉ邐ｉ邐Ｉ邐Ｉ逡逑３４５６７８９邐１０逡逑ｐＨ值逡逑圖２－３不同持續(xù)ｐＨ作用下水體ＥＰＳ、多糖含量變化逡逑此外

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