论文摘要：研究单一超滤膜（系统I）、人工湿地-超滤膜（系统II）、生物接触氧化-超滤膜（系统III）及人工湿地-生物接触氧化-超滤膜（系统IV）对太湖高藻源水的处理效果。结果表明，与其它3组系统相比，人工湿地-生物接触氧化-超滤膜组合工艺（系统IV）对好氧量、TN、NH -N、TP、TMC-LR（总藻毒素）及EMC-LR（胞外溶解性藻毒素）的去除效果最佳，对水体浊度、Chla(叶绿素a)及IMC-LR(胞内藻毒素)的去除率则无显著差异（p>0.05），系统IV出水在满足生活饮用水标准（GB5749-2006）的同时能有效解决超滤膜污染的问题，降低运行成本。
论文关键词：高藻源水,饮用水处理,人工湿地,生物接触氧化,超滤膜,微囊藻藻毒素
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我国饮用水水源约有25%是湖泊水或水库水，2007年无锡太湖蓝藻饮用水危机爆发后，广大分散式农村饮用水工程由于技术、成本等原因，往往无法处理高藻源水中藻类、蓝藻藻毒素，出水水质不能达标。
目前针对高藻源水藻类的去除研究多为单一方法研究，如物理方法（慢滤、粘土吸附等）、膜滤法、化学方法（臭氧、光化学催化氧化、高锰酸钾氧化等）及生物方法（植物、微生物处理）。实际上不同处理方法对不同分子量的颗粒态、溶解性污染物具有互补性，因此运用组合处理工艺，可有效提高处理效率、降低运行成本。但目前该方面研究较少，本研究拟植物-膜、微生物-膜及植物-微生物-膜组合处理工艺处理太湖高藻源水，并对3种组合工艺的处理效果及运行成本进行系统对比评价，为针对高藻源水的农村分散式饮用水处理技术应用提供理论依据。
1材料与方法
1.1实验区概况
实验设备位于中科院地理与湖泊研究所太湖站内，源水取自站内太湖边5×5m（水深2.5m）围隔内，取水用潜水泵位于水深0.5m处，实验期间围隔内呈蓝藻爆发状态，部分蓝藻已死亡，水体具有浓重的藻腥味。
1.2试验设计
比较单一超滤膜（系统I）、人工湿地-超滤膜（系统II）、生物接触氧化-超滤膜（系统III）及人工湿地-生物接触氧化-超滤膜（系统IV）4种系统对太湖高藻源水的处理效果，并比较4种系统超滤膜膜通量变化。试验共进行3次重复。
1.2.1人工湿地构建
选用体积1240L的圆形塑料桶（高度：113cm，上部直径：118cm，下部直径：118cm）作为人工湿地载体，桶底层（排水区）选用砾石，直径为3～5cm，厚度为15cm；中层选用炉渣及部分土壤，炉渣直径为0.5～1.0cm，厚度为50cm；上层选用砾石，直径为1cm左右，厚度为20cm。平均孔隙率约为0.40。
2010年6月4日，选择20～30cm株高的美人蕉为受试植物，种植于圆桶中，种植密度为20株/m。植物用太湖源水培养3月后，美人蕉密布于人工湿地（植株平均高度约90cm），开始正式实验，实验停留时间设计为24小时。
1.2.2生物接触氧化系统
2010年6月15日，选择由塑料颗粒与活性炭高温压制而成的改性填料为受试人工介质，该改性填料具有填料高孔隙度及活性炭高吸附性双重能力的特性，填料放入直径100cm的圆形钢罐中，导入太湖原水，曝气采用微曝气方式，每日曝气2小时用于挂膜，微曝气气水比例设计为5：1。
培养约3个月，开始正式实验，设计太湖高藻源水微曝气停留时间为6小时，测定生物接触氧化系统净化效果。
1.2.3超滤膜系统
超滤膜(U/FMembrane)选用浙江欧美环境技术公司OMEXELLSFD超滤膜。
1.3监测指标及方法
耗氧量（COD）：采用高锰酸钾氧化法。
水质中TN、TP、NH-N、NO-N、NO-N使用荷兰产SKALAR流动分析仪测定（TN采用紫外消解、镉柱还原a—萘胺盐酸盐法测定、TP采用钼酸铵显色法、NH-N采用水杨酸钠法测定、NO-N采用镉柱还原a—萘胺盐酸盐法测定、NO-N采用a—萘胺盐酸盐法测定）。
Chla：采用Lorenzen法测定，水样经GF/C滤膜(0.45μm)过滤，加入90％丙酮萃取24h后，在波长630、645、663、750nm下测定吸光值。
TMC-LR（总微囊藻毒素）、EMC-LR（溶解性胞外微囊藻毒素）测定采用高效液相色谱(HPLC)法：
IMC-LR（胞内微囊藻毒素）为TMC-LR（总微囊藻毒素）与EMC-LR（胞外微囊藻毒素）的差值。
超滤膜通量测定：膜通量（L/min）=超滤膜出水量（L）/时间（min），每次测定前用超滤膜出水进行反冲洗。
2结果与讨论
2010年9月13日至19日，对单一超滤膜（系统I）、人工湿地-超滤膜（系统II）、生物接触氧化-超滤膜（系统III）处理效果同时进行了比较实验，实验重复进行3次；9月22日至27日，对人工湿地-生物接触氧化-超滤膜（系统IV）处理效果进行了3次监测；人工湿地植物为美人蕉，水力停留时间24小时，生物接触氧化曝气时间为6小时，经t检验，两个时间段内太湖高藻源水水质无显著性差异（p>0.05）（表5-5~表5-8），因此可认为系统I、系统II、系统III、系统IV高藻源水水源一致（表1~表4）。
2.1对耗氧量处理效果比较
实验结果显示（表1~表4），系统IV的好氧量去除率明显高于系统I、系统II、系统III，系统II、系统III的好氧量去除率则无显著差异（p>0.05），具体表现为系统IV>系统II≈系统III>系统I（图1），在4个系统均有超滤膜处理的条件下，这主要与膜前处理工艺有关，人工湿地-生物接触氧化联用膜前处理系统对水体好氧量的去除率明显高于单一人工湿地系统、生物接触氧化系统（图3），而系统I无膜前处理系统，因而整体处理效果最差，从最终处理结果上看，系统I、系统II、系统III、系统IV出水好氧量浓度分别为6.295、3.860、3.584和2.562mg/L，只有系统IV出水达到了生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）3mg/L的标准。 1/3 1 2 3 下一页 尾页 |
