藻类污染控制及藻毒素的去除

蓝藻污染控制及藻毒素去除

1研究背景

1.1蓝藻污染的现状

蓝藻是一种单细胞水生生物，通常数百个蓝藻细胞聚在一起，由于细胞中含有气泡核，所以蓝藻能浮游在水面。浮游在水面的蓝藻群体增值到一定程度便形成水化现象。大规模的蓝藻爆发，被称为“绿潮”。据报道我国近几年蓝藻污染事件频发，导致大规模水体被污染。其中，滇池、玄武湖、太湖等淡水湖先后爆发蓝藻污染事件，引起各界的广泛关注。

蓝藻的泛滥, 会造成鱼虾死亡, 导致水体污染,水道堵塞,对人类的生产和生活造成严重的影响,除此之外, 蓝藻还会分泌产生藻毒素。

1.2藻毒素的危害

囊藻毒素是一类具有生物活性的七肽单环肝毒素，会严重地危害人类的健康. 有数据表明,蓝藻毒素是诱发肝癌的重要原因之一.我国的医务人员曾对蓝藻毒素做过相关的研究, 结果表明,蓝藻毒素与乙型肝炎、黄曲霉素三害联手,诱发肝癌的概率远大于单一因素或双害因素的致癌概率.实验表明,携带以上三种毒素的转基因鼠肝癌发病率半年达到了32% , 而一年后更是高达56%以上.而且,蓝藻毒素能引起学龄儿童的肝损伤, 从小埋下罹患肝癌的祸根.

1.3研究的目的和意义

综上所述，蓝藻大范围的爆发会对水体造成严重影响。首先富营养化会影响水体的水质，会造成水的透明度降低，使得阳光难以穿透

水层，从而影响水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的过饱和状态。溶解氧的过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物有害，造成鱼类大量死亡。同时，因为水体富营养化，水体表面生长着以蓝藻、绿藻为优势种的大量水藻，形成一层“绿色浮渣”，致使底层堆积的有机物质在厌氧条件分解产生的有害气体和一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害鱼类。其次暴发的蓝藻多数具有毒性，其释放的藻毒素是强烈的肝脏肿瘤促进剂，会对人体及牲畜的健康产生影响，更有报道有动物或人类饮用或接触含藻毒素水而中毒甚至死亡。所以，蓝藻污染控制的技术及藻毒素的去除技术对保证安全用水及人体身体健康具有重要意义。

2蓝藻类污染物的控制技术

目前蓝藻污染控制单元技术可归结为物理、化学和生物方法等三种。

2.1物理法

2.1.1微滤机过滤法

对于低浊高藻的湖泊水可用微滤机除藻。微滤是一种简单的物。过滤方法，采用滤网以除去水中大于或等于滤网孔径的浮游动物和藻类。1980～1981年，湖南大学与抚顺自来水公司对大伙房水库水行微滤机除藻试验【1351，使用国产II号网(径100，纬700)，微滤机产水量可达30．7～127．2 m3／m2h，藻类去除率平均为61％，浮游动物去除率可达99．7％。虽然滤网对藻类的去除效果优于混凝沉淀，但对浊度、色度、CODM。的去除率都很低，远不及混凝沉淀。

2.1.2气浮法

藻类密度一般较小，其絮体不易沉淀，采用气浮法可克服这一不利因素。武汉东湖水厂1975年改建的气浮池，除藻效率在60％～70％，1980年该厂又建造了一个4万m3／d气浮-移动罩滤池，除藻效率达90％左右。溶解气浮fDIAF)的除藻率达90％，溶气气浮(DAF)对18种藻类的去除率达80％以上。气浮法的主要问题是藻渣难以处理，气浮池附近臭味重，操作环境差。另外，藻类可依赖其浮沉调节机制对气浮工艺造成影响。故为达到较好的除藻效果，气浮前需进行预加氯，破坏藻细胞，由于水中有机物含量高，预氯化过程易产生大量THMs和TOX等，会降低饮水安全性。同时气浮池对浊度的去除效果较差，进水浊度高时，会影响后续工艺如滤池的处理。

2.1.3磁分离技术

高梯度磁分离技术将磁场力与藻细胞表面的负电性结合起来而除藻。大梯度磁滤器占地省，对藻类及有机物的去除均优于砂滤器。张朝升的试验表明，含藻量1．366×10 7个／L的原水直接通过磁滤器(磁场强度0,201T)，去除率可达55。6％。

2.1.4直接过滤法

当湖泊水浊度较低时，可采用直接过滤处理。武汉工业大学进行的辐射流滤池直接过滤试验中，原水在含藻量不超过40000万个／升时，经加矾、加助凝剂聚丙烯酰胺后，进入旋流反应池反应5min，再经辐射流均粒滤料过滤器减速过滤，除藻率可达70．5％一89％。活性砂絮凝沉淀试验中，悬砂浓度在12000mg／L，液面上升速度不

大于3mm／s，PAM与砂粒的投量比为3：10000时，除藻率可达80％以上。工艺实质是流化床接触絮凝澄清(过滤)试验，上升水流中的微粒在微涡体运动场中，依靠活性砂表面吸附的高分子絮凝剂，利用其较大的表面和吸附力，通过架桥和网捕作用，截流水中藻类和其他微粒。

2.2化学法

2.2.1除藻剂法

化学药剂可与构成微生物蛋白质的半觥氨酸的SH基反应使以SH基为活性点的酶钝化，并可破坏某些藻类的细胞壁、细胞膜及细胞内含物而使其灭活甚至解体，从而可杀灭活体藻细胞。目前常用的除藻剂有硫酸铜、氯、二氧化氯等。另外合成和筛选出的杀藻剂还有松香胺类、三连氨衍生物、有机酸、醛、酮和季胺化合物，高锰酸钾、磷的沉淀剂等无机物。

应用最广泛的杀藻剂是硫酸铜，多用于源水杀藻。但控制藻类生长的硫酸铜浓度一般须大于0．1mg／L，这会导致水中铜盐浓度上升，危害人体健康。另外，在源水体中施用杀藻剂后，死藻仍留在水体中营养物质不能移出水体，必须连续或间歇加注，因此耗药量大。且费时费力，应用并不是十分普遍。同时有资料表明：使用硫酸铜会破坏藻细胞，使细胞内大部分藻毒素释放进入水体中。为提高硫酸铜的功效，减小硫酸铜的毒害作用，尹澄清等经研究发现在围隔中用铁热、铝盐作增效剂后，0.2～0.3m∥L的铜离子就可控制微囊藻水华的生长。

2.2.2臭氧氧化法

臭氧在水处理中可起到脱色、除昧、消毒、助凝等多种作用。Sukenik等对比了氯、二氧化氯、臭氧对微小藻类混凝的影响，结果表明：臭氧能起到很好的杀藻作用，死亡的藻细胞易于在后续工艺中去除。由于臭氧可改变藻类分泌物的性质，使藻类胞外分泌物分子量变小，经臭氧处理后的水所需混凝剂用量最低。另外当臭氧的投加量达到或超过4．0mg／L时可使水的致突变性减小甚至消失，但水中的AOC会大量增加。故臭氧可作为预处理并需与传统水处理工艺结合使用。

2.3生物法

生物处理工艺由于操作方便、易于管理、处理效率高、占地面积小成本低等优点近几年来已逐渐受到国内外研究者的重视，但相关研究还不深入。

2.3.1有效微生物除藻试验

吕锡武等发现，水体中一些微小动物对藻类及其有毒副产物的生物降解起着十分重要的作用。现己发现多种粘细菌、蓝藻嗜菌体和真菌能裂解藻类营养细胞或破坏细胞的某一特定结构。李雪梅等人通过从自然界筛选出各种以光合细菌、放线菌、酵母菌和乳酸菌为主的微生物，用特定的方法混合培养形成有效微生物群进行降解研究并发现：当在水体中投加有效微生物群后，水表面和水下0.5m.水体中的Chl-a 含量、总氮、总磷和高锰酸钾指数都下降，而水中的溶解氧和水体透明度相应的上升。故用有效微生物群可控制富营养化湖泊的蓝藻效