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1、10申请公布号CN102344190A43申请公布日20120208CN102344190ACN102344190A21申请号201010246888922申请日20100806C02F1/52200601C02F1/7220060171申请人中国科学院生态环境研究中心地址100085北京市海淀区双清路18号72发明人曲久辉刘会娟刘锐平马敏54发明名称一种强化凝聚除藻并控制胞内物质释放的方法57摘要本发明属于饮用水处理技术领域，特别涉及高藻水处理过程中通过强化凝聚除藻并控制胞内物质释放的方法。本发明针对湖泊、水库等地表水源富营养化污染，提出了一种利用高锰酸钾与铁盐的共同作用提高水厂混凝、沉淀、。
2、过滤工艺对藻细胞去除效果的方法。其中，高锰酸钾的适度氧化作用灭活和抑制藻细胞活动并控制胞内代谢物的释放，高锰酸钾还原反应原位生成INSITUMNO2沉积在藻细胞表面提高藻细胞沉降性能；利用铁盐通过电中和作用提高藻细胞表面电位，且铁盐水解反应原位生成的INSITUFEOH3在藻细胞表面沉积提高藻细胞表面电位及沉降性能。本发明主要应用于饮用水厂净化，也可应用于以景观水体回用为目标的景观水处理以及富营养化水体的水源预处理以抑制藻细胞生长。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页CN102344209A1/1页21一种强化凝聚除藻并控制胞内物质释放的方法，。
3、其特征在于利用高锰酸钾与铁盐的共同作用提高水厂混凝、沉淀、过滤工艺对藻细胞的去除效果。其中，高锰酸钾的适度氧化作用灭活和抑制藻细胞活动并控制胞内代谢物的释放，高锰酸钾还原反应原位生成INSITUMNO2沉积在藻细胞表面提高藻细胞沉降性能；利用铁盐通过电中和作用提高藻细胞表面电位，且铁盐水解反应原位生成的INSITUFEOH3在藻细胞表面沉积提高藻细胞表面电位及沉降性能。2根据权利要求1所述的强化凝聚除藻并控制胞内物质释放的方法，其特征在于将高锰酸钾与铁盐组成的混合溶液投加至待处理水中，投加点可以是一级泵站取水口，或一级泵站出水管至水厂混合单元之前的任意一个可投加液体药剂的位置。3根据权利要求2。
4、所述的高锰酸钾与铁盐组成的混合溶液，其特征在于将高锰酸钾与铁盐在充分搅拌下进行溶解获得，其中高锰酸钾与絮凝剂的摩尔比为51110；所述的铁盐可选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚合硝酸铁等中的一种或大于一种以上的混合盐。4根据权利要求2和3所述的高锰酸钾与铁盐组成的混合溶液，其特征在于混合溶液投加量为以高锰酸钾的投量计，由高锰酸钾与铁盐组成的混合溶液投加至待处理水中后高锰酸钾的浓度在025MG/L之间。5根据权利要求14所述的强化凝聚除藻并控制胞内物质释放的方法，其特征在于，高锰酸钾与铁盐组成的混合溶液投加至水中并与藻细胞发生反应之后，表面沉积了INSITUMNO2与INSI。
5、TUFEOH3的藻细胞在水厂混凝单元中进一步脱稳凝聚，并最终通过沉淀、过滤单元中去除。权利要求书CN102344190ACN102344209A1/4页3一种强化凝聚除藻并控制胞内物质释放的方法技术领域0001本发明属于饮用水处理技术领域，特别涉及高藻水处理过程中通过强化凝聚除藻并控制胞内物质释放的方法。背景技术0002湖泊、水库等是常用地表水源。例如，我国北京、上海、哈尔滨、环太湖城市群、黄河沿线城市等均以湖泊或水库水作为地表水源。但是，由于氮、磷等营养源的排放，导致许多具备饮用水源地功能的湖泊、水库等呈现不同程度的富营养化趋势，并可能在环境条件适宜的条件下导致藻类爆发，成为影响水厂处理工艺。
6、过程和饮用水质安全的重要隐患。近年来，我国发生多起饮用水源地藻类爆发的现象，给城市正常供水带来负面影响。0003含藻水或高藻水对饮用水处理工艺、饮用水质安全的不利影响主要表现为1藻细胞为电负性，不易于通过混凝脱稳，尤其对于存活藻细胞，更是难以通过混凝、沉淀单元去除，可能导致藻细胞在反应池、沉淀池、滤池等构筑物中繁殖，并可能穿透滤池进入输配水管网；2穿透滤池的藻细胞可能在管网配水管、入户管、二次供水设施等繁殖生长，这将消耗管网末端余氯，并导致微生物繁殖和感官下降等不利影响；3预氧化工艺将藻细胞灭活，这对于混凝过程是有利的，但是预氧化或消毒工艺也可能将细胞壁结构破坏，并导致胞内物质释放，可能产生更。
7、大的水质风险。研究显示，藻细胞内部的藻毒素、致嗅物质等物质的浓度远远高于胞外的情况；此外，胞内物质往往具有很高的消毒副产物DBPS生成势，并在氯化过程中生成DBPS。因此，对于含藻水的处理而言，如何在不破坏藻细胞结构的前提下强化除藻并控制胞内代谢物释放，这成为饮用水厂面临的技术难题之一。0004国内外关于强化除藻的方法报导较多，主要有1采用氯、臭氧、高铁酸钾、高锰酸钾等进行预氧化；2提高混凝剂投量或投加高分子助凝剂；3投加粘土矿物等强化藻的沉降；4采用混凝/气浮工艺或混凝/气浮沉淀工艺；5采用超滤膜过滤技术截留藻细胞等。其中，氯、臭氧、高铁酸钾均可能导致藻细胞破裂和胞内物质大量释放，且臭氧、高。
8、铁酸钾成本很高；高锰酸钾具有一定灭活和抑制藻细胞活动的能力且氧化破坏藻细胞壁能力较弱，此外其还原产物二氧化锰能沉积在藻细胞表面而加速其沉降，但由高锰酸钾有颜色，投量不宜过高，且二氧化锰为电负性细小颗粒也需要一并去除。提高混凝剂投量能够提高藻细胞去除，但往往投量需要提高数倍以上，且污泥含量显著增加。投加粘土矿物往往也需要很高投量，且粘土本身为胶体，将大幅提高混凝剂投量。气浮或浮沉池工艺是最佳的除藻工艺，但绝大多数水厂都不具备相关构筑物，而要进行工程改造，则需要花费大量投资。采用膜分离技术则不仅需要大量投资，且运行成本更高。因此，如何以现有工艺为基础，在不进行或难以及时进行大规模工艺改造的条件下，。
9、解决高藻水处理难题或有效应对突发性藻类爆发导致的水质问题，具有重要应用价值。0005本发明围绕预氧化、混凝等两个关键过程，提出一种适度氧化并提高藻细胞表面电性的方法以强化提高藻细胞去除效率并控制藻细胞胞内物质释放。本发明主要应用于饮用水厂净化，也可应用于以景观水体回用为目标的景观水处理以及富营养化水源藻细胞生说明书CN102344190ACN102344209A2/4页4长抑制等。发明内容0006本发明目的是针对以高藻水为水源且混凝除藻效果欠佳的饮用水厂，提供一种经济、有效、易于在工程中应用的方法，以有效改善除藻效果并控制胞内代谢物释放，进而降低后续消毒过程中因胞内物质释放导致的消毒副产物升高。
10、的问题。0007本发明的技术原理在于，在水厂混凝单元之前投加高锰酸钾和三氯化铁的混合溶液与藻细胞进行反应。高锰酸钾具有一定的灭活和抑制藻细胞活动的能力，且高锰酸钾的氧化破坏藻细胞壁的能力较弱，不会显著导致藻类胞内物质释放；此外，高锰酸钾还原反应原位生成INSITUMNO2可沉积在藻细胞表面并提高其沉降性能。铁盐可直接通过电中和作用提高藻细胞表面电位，且铁盐水解反应原位生成的INSITUFEOH3也可在藻细胞表面沉积提高表面电位及沉降性能。经上述处理，藻细胞经适度氧化且提高表面电位，混凝单元对藻细胞去除效果将显著提高。0008本发明采取的技术方案如下00091、将高锰酸钾与铁盐在充分搅拌下溶解，。
11、形成由高锰酸钾与铁盐组成的混合溶液。其中高锰酸钾与絮凝剂的摩尔比为51110。所述的铁盐可选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚合硝酸铁等中的一种或大于一种以上的混合盐。00102、将由高锰酸钾与铁盐组成的混合溶液投加至待处理水中，投加点可以是一级泵站取水口，或一级泵站出水管至水厂混合单元之前的任意一个可投加液体药剂的位置。混合溶液投加量为，以高锰酸钾的投量计算，由高锰酸钾与铁盐组成的混合溶液投加至待处理水中后高锰酸钾的浓度在025MG/L之间。00113、高锰酸钾与铁盐组成的混合溶液投加至水中后，藻细胞在高锰酸钾的适度氧化作用下活性受到抑制；高锰酸钾还原反应原位生成INSIT。
12、UMNO2与铁盐水解反应原位生成的INSITUFEOH3极细小颗粒沉积在藻细胞表面。之后，表面沉积了INSITUMNO2与INSITUFEOH3的藻细胞在水厂混凝单元中进一步脱稳凝聚，并最终通过沉淀、过滤单元中去除。0012本发明实现的技术效果如下00131无需进行大规模工程改造即可有效强化提高含藻水处理效果，方法简单，工程投资成本低，易于在工程中实现；00142在强化除藻过程中不会导致胞内代谢物释放，在后氯化消毒过程中无消毒副产物升高之虞；00153使用操作过程简便，在水厂日常运行管理基础上无需增加复杂的额外操作；00164采用药剂为水处理中常用的净水药剂或净水材料，成本低廉；00175可明。
13、显提高水中胶体颗粒物去除效果，降低沉后水浊度与颗粒物浓度，降低滤池运行负荷，延长滤池过滤周期。具体实施方式0018实施例10019某水厂水源地发生富营养化污染，藻细胞浓度达到5000万个/ML，原水浊度为说明书CN102344190ACN102344209A3/4页510NTU，水厂采用的絮凝剂为聚合氯化铝。未发生富营养化污染时，絮凝剂投量为15MG/L即可达到良好去除效果，过滤周期为24小时。但是，发生富营养化污染后，絮凝剂投量增加至30MG/L，处理效果仍不理想，表现为沉后水、滤后水浊度升高，沉后水藻细胞去除率仅为50，滤池过滤周期缩短至20小时。0020采用本发明的方法强化除藻1将高锰酸。
14、钾与三氯化铁在充分搅拌下溶解，获得高锰酸钾与三氯化铁组成的混合溶液，其中高锰酸钾与三氯化铁的摩尔比为11。2将高锰酸钾与三氯化铁组成的混合溶液投加至水厂一级泵站取水口处，且混合溶液投加量为以高锰酸钾的投量计为10MG/L。3高锰酸钾与三氯化铁组成的混合溶液投加至水中后，通过高锰酸钾的氧化作用抑制藻细胞活动，且反应生成INSITUMNO2与INSITUFEOH3极细小颗粒沉积在藻细胞表面提高表面电位。4水厂混凝单元不发生明显变化，聚合氯化铝投加至水厂混合单元，投量仍保持30MG/L，经充分混合后在絮凝单元发生凝聚絮凝作用，表面沉积了INSITUMNO2与INSITUFEOH3的藻细胞进一步在沉淀。
15、、过滤单元中得到去除，沉后水藻细胞去除率显著提高至85，滤池过滤周期延长至24小时。0021实施例20022某水厂水源地发生富营养化污染，藻细胞浓度达到2亿个/ML，原水浊度为20NTU，水厂采用的絮凝剂为聚合氯化铝。未发生富营养化污染时，絮凝剂投量为15MG/L即可达到良好去除效果，过滤周期为24小时。但是，发生富营养化污染后，絮凝剂投量增加至30MG/L，处理效果仍不理想，表现为沉后水、滤后水浊度升高，沉后水藻细胞去除率仅为50，滤池过滤周期缩短至16小时。0023采用本发明的方法强化除藻1将高锰酸钾与硫酸铁在充分搅拌下溶解，获得高锰酸钾与硫酸铁组成的混合溶液，其中高锰酸钾与硫酸铁的摩尔比。
16、为51。2将高锰酸钾与硫酸铁组成的混合溶液投加至水厂一级泵站取水口处，且混合溶液投加量为以高锰酸钾的投量计为20MG/L。3高锰酸钾与硫酸铁组成的混合溶液投加至水中后，通过高锰酸钾的氧化作用抑制藻细胞活动，且反应生成INSITUMNO2与INSITUFEOH3极细小颗粒沉积在藻细胞表面提高表面电位。4水厂混凝单元不发生明显变化，聚合氯化铝投加至水厂混合单元，投量提高至60MG/L，经充分混合后在絮凝单元发生凝聚絮凝作用，表面沉积了INSITUMNO2与INSITUFEOH3的藻细胞进一步在沉淀、过滤单元中得到去除，沉后水藻细胞去除率显著提高至90，滤池过滤周期延长至22小时。0024实施例30。
17、025某水厂水源地发生一定程度富营养化污染，藻细胞浓度为400万个/ML，原水浊度为5NTU，水厂采用的絮凝剂为硫酸铝。未发生富营养化污染时，絮凝剂投量为12MG/L即可达到良好去除效果，过滤周期为24小时。原水中藻细胞浓度升高导致滤后水藻细胞数量升高至60万个/ML，滤池过滤周期缩短至22小时。0026采用本发明的方法强化除藻1将高锰酸钾与三氯化铁在充分搅拌下溶解，获得高锰酸钾与三氯化铁组成的混合溶液，其中高锰酸钾与三氯化铁的摩尔比为110。2将高锰酸钾与三氯化铁组成的混合溶液投加至水厂混合单元管式静态混合器前端的药剂加注口，且混合溶液投加量为以高锰酸钾的投量计为02MG/L。3高锰酸钾与三氯化铁组成的混合溶液投加至水中后，通过高锰酸钾的氧化作用抑制藻细胞活动，且反应生成INSITUMNO2与INSITUFEOH3极细小颗粒沉积在藻细胞表面提高表面电位。4水厂混凝单元不说明书CN102344190ACN102344209A4/4页6发生明显变化，硫酸铝投加至水厂混合单元，投量仍保持12MG/L，经充分混合后在絮凝单元发生凝聚絮凝作用，表面沉积了INSITUMNO2与INSITUFEOH3的藻细胞进一步在沉淀、过滤单元中得到去除，滤后水藻细胞数量降低至20万个/ML，滤池过滤周期延长至24小时。说明书CN102344190A。