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蓝藻及其致嗅物在供水管网中的归趋规律研究

蓝藻及其致嗅物在供水管网中的归趋规律研究

作者：吴佳佳浙江大学

学位级别：硕士

饮用水异嗅异味问题的发生会对居民的正常生活造成困扰,尽管经水厂处理后的出厂水符合《生活饮用水卫生标准》,但依然可能存在龙头水含有嗅味的问题,因此供水管网的二次污染引发的嗅味问题不容忽视。藻类作为产生致嗅物的主要来源之一,... 详细信息

饮用水异嗅异味问题的发生会对居民的正常生活造成困扰,尽管经水厂处理后的出厂水符合《生活饮用水卫生标准》,但依然可能存在龙头水含有嗅味的问题,因此供水管网的二次污染引发的嗅味问题不容忽视。藻类作为产生致嗅物的主要来源之一,有许多研究发现有少量藻未被水厂完全去除而伴随出厂水流出,然而泄漏的藻进入供水管网后的生命活动缺乏研究。基于此,本研究选取藻类爆发时常见的两种蓝藻——铜绿微囊藻和假鱼腥藻作为研究对象,藻的数量为1×10 cells/L左右,依托浙江大学给水管网水质综合模拟平台,探究该两种藻在实际供水管道中水力条件、温度、光照、氯/氯胺、抗生素如四环素与诺氟沙星等因素的影响下其归趋及产生致嗅物和消毒副产物的规律和机理,寻找合适的控制策略以减少输配水工程中产生异嗅异味问题。试验结果显示,在管道0.05 m/s、0.6 m/s、1.5 m/s的流速下运行48 h后,铜绿微囊藻未被破坏,藻也未进一步生长繁殖,进出水的藻细胞数量变化不大,表明藻细胞是随着水流到达了用户端。而水流剪切力对假鱼腥藻的破坏程度较强,0.05 m/s的流速下已无法维持细胞形态,随时间延长出水细胞数量逐渐减少,胞内产生的致嗅物二甲基异莰醇(2-MIB)释放至水体,并稳定随水流到达末端。随流速增加细胞受破坏的速率及2-MIB释放速率加快,0.05 m/s、0.6 m/s、1.5 m/s流速下分别于48 h、28 h、24 h胞外2-MIB占比达到93%、99%、98%。但采用16S r RNA对长期试验前后的管壁生物膜的微生物群落进行分析发现,蓝藻门的OUT相对丰度占比为0.83%,其中微囊藻属与假鱼腥藻属的相对丰度分别为20.5%、1.5%,表明长期运行后铜绿微囊藻、假鱼腥藻可累积附着于管壁,且前者的附着能力强于后者。由于假鱼腥藻在管道内受水力作用破坏较为严重,因此探究光照与温度的影响时仅针对于铜绿微囊藻。温度与光照对管道内铜绿微囊藻的影响较小,球磨铸铁管透光性低,黑暗条件下藻细胞无法繁殖,但取出的含藻水受光照射后藻可大量繁殖,相较于自来水的贫营养环境,光照对于限制藻细胞繁殖的作用更强;低温至0℃左右时48 h后藻也未死亡,胞外β-环柠檬醛浓度占比维持较低水平。为减少供水过程中微生物对水质的影响,出厂水中存在氯/氯胺等消毒剂。本试验结果显示当不同浓度氯/氯胺与藻共存时,氯的衰减速率快于氯胺,氯、氯胺作用于各部分的占比大小顺序分别为:主体水>管壁>藻细胞、管壁>主体水>藻细胞。氯对β-环柠檬醛的降解效果强于氯胺,当投加氯的浓度为0.05 mg/L时,4 h后管道出水中β-环柠檬醛的降解率为81.52%,投加氯量大于0.1 mg/L时,出水无β-环柠檬醛检出;初始氯胺量为0.34 mg/L、0.7 mg/L、0.97 mg/L时,48 h后管道出水中β-环柠檬醛的降解率分别为14.9%、36.5%、52.9%,管道中部分氯胺作用于管壁,使得管道内β-环柠檬醛的降解率小于烧杯试验结果。氯或氯胺对假鱼腥藻所产致嗅物2-MIB的降解效果均很差,初始氯量为1.0 mg/L时,管道与烧杯中2-MIB降解率分别为19%、22%;初始氯胺量为0.97 mg/L时,降解率分别为21%、21%。氯消毒主要生成较多三氯甲烷、三氯乙酸,氯胺消毒主要生成三氯乙酸,管道由于生物膜的存在产生的消毒副产物的浓度大于烧杯试验,对比存在藻与否发现铜绿微囊藻、假鱼腥藻释放的微量藻源有机物对产生消毒副产物未做出较大贡献。除氯等无机物外,作为典型会影响藻细胞生命活动的有机污染物——抗生素,与藻共存于管道时,40μg/L四环素足以使铜绿微囊藻细胞数量下降,细胞受到破坏,48 h后管道、烧杯铜绿微囊藻的数量C/C分别降为0.80、0.72,而假鱼腥藻对四环素的耐受性更强,400μg/L四环素使其细胞破坏速率稍增加;而对于诺氟沙星即使增加浓度至400μg/L也对两种藻无较大影响。400μg/L四环素在管道与烧杯内的衰减动力学均符合拟一级反应动力学,与铜绿微囊藻、假鱼腥藻共存于管道内其衰减系数分别为0.023、0.025,均远大于烧杯试验;400μg/L诺氟沙星分别与两种藻共存于管道时其衰减亦符合拟一级反应动力学,但在烧杯内变化不显著,藻对两种抗生素的衰减速率均影响较小。

关键词：供水管网异嗅异味蓝藻致嗅物氯消毒抗生素

藻型湖泊大量藻类衰亡后致嗅物的分析以及水质变化的研究

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干旱环境监测 2014年第2期28卷 60-65页

作者：朱培瑜魏轲无锡市环境监测中心站江苏无锡214121

藻类大量死亡后极易产生致嗅物。我们模拟了藻类的生长死亡过程,观测除藻后水体理化性质和生物性质的改变情况以及致嗅物的成分及浓度,以确定致嗅物质产生的途径。由于藻类死亡后细胞解体,藻类细胞中的氮、磷物质释放到水体中,导致水体... 详细信息

藻类大量死亡后极易产生致嗅物。我们模拟了藻类的生长死亡过程,观测除藻后水体理化性质和生物性质的改变情况以及致嗅物的成分及浓度,以确定致嗅物质产生的途径。由于藻类死亡后细胞解体,藻类细胞中的氮、磷物质释放到水体中,导致水体的富营养化程度反而升高,而叶绿素-a也呈现下降趋势,整个试验过程后期溶解氧为0,水体产生嗅味物质,可采用吹扫捕集/固相微萃取—气相色谱—质谱法和顶空固相微萃取—气质联用法分析致嗅物质。实验证明,当藻型湖泊的藻类被基本去除后,整个水体的初级生产力受到严重的破坏,威胁到水生态系统的安全性,可导致水体进一步恶化。

关键词：藻型湖泊藻类除藻富营养化初级生产力致嗅物

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水中致嗅物电氧化处理法及机理研究

广东化工 2012年第6期39卷 33-34页

作者：彭敏范洪波肖媛东莞理工学院广东东莞523808

文章研究了利用电氧化法处理南方某运河水中的致嗅物的氧化机理及影响致嗅物去除率的因素。研究了影响电氧化去除效果的电解时间、极板距离和电解电压。氧化时间存在一个最佳值,达到最佳值后再延长反应时间,致嗅物的去除率不变。在电极... 详细信息

文章研究了利用电氧化法处理南方某运河水中的致嗅物的氧化机理及影响致嗅物去除率的因素。研究了影响电氧化去除效果的电解时间、极板距离和电解电压。氧化时间存在一个最佳值,达到最佳值后再延长反应时间,致嗅物的去除率不变。在电极板距离相差不是很大的情况下,极板间距对致嗅物的去除率影响较小。电极电压对致嗅物的处理效果的影响是呈现随着电压增加致嗅物的去除率降低,达到12 V时,除嗅效果达到极限值,电压继续增加去除率略有所变化。从实验现象和数据可判断电氧化机理是直接氧化,是水分子在阳极表面产生OH自由基,OH对吸附在阳极表面的有机物产生氧化作用,从而将还原性致嗅物分解。

关键词：致嗅物硫醚电氧化机理水

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某运河水致嗅物去除工艺研究

东莞理工学院学报 2012年第3期19卷 65-67页

作者：彭敏刘传生周亚民肖媛东莞理工学院化学与环境工程学院广东东莞523808

主要采用活性炭吸附法和高锰酸钾预氧化法对某运河水的致嗅物去除工艺进行了研究。研究表明粉末活性炭最佳投加量是50 mg/L,此条件活性炭吸附平衡时间为30 min;高锰酸钾最佳投加量为3 mg/L,这样有助于保持运河水体的平衡,避免对微生物... 详细信息

主要采用活性炭吸附法和高锰酸钾预氧化法对某运河水的致嗅物去除工艺进行了研究。研究表明粉末活性炭最佳投加量是50 mg/L,此条件活性炭吸附平衡时间为30 min;高锰酸钾最佳投加量为3 mg/L,这样有助于保持运河水体的平衡,避免对微生物产生影响;两种方法均能有效地去除水中的嗅味,使嗅阀值由42降至23以下,明显改善了水的嗅味问题。

关键词：致嗅物嗅阀值吸附处理氧化处理

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饮用水中嗅味物质的检测与去除研究进展

应用化工 2024年第4期53卷 955-958,963页

作者：宋连心王洪波薄其馨杨广森李晓辰山东建筑大学市政与环境工程学院山东济南250101 山东建筑大学资源与环境创新研究院山东济南250101

论述了水体中致嗅物的主要来源和产生的气味、生活饮用水水质卫生标准对嗅味物质的规定和我国水源及饮用水中嗅味物检出情况。讨论了嗅味物质的两种检验检测方法及各自特点以及局限性。介绍了嗅味物质的处理技术,如:吸附法、高级氧化法... 详细信息

论述了水体中致嗅物的主要来源和产生的气味、生活饮用水水质卫生标准对嗅味物质的规定和我国水源及饮用水中嗅味物检出情况。讨论了嗅味物质的两种检验检测方法及各自特点以及局限性。介绍了嗅味物质的处理技术,如:吸附法、高级氧化法、生物法,以及各自应用范围以及和优缺点。对未来嗅味物质处理技术的发展趋势进行了展望。

关键词：饮用水致嗅物土臭素二甲基异莰醇检测

固相微萃取结合气相色谱-质谱检测饮用水中5种异味化合物

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食品安全质量检测学报 2015年第3期6卷 968-973页

作者：张亚李泽仟刘梦娅刘建彬宋焕禄北京工商大学分子感官科学实验室北京100048

目的建立固相微萃取(SPME)结合气相色谱-质谱法检测饮用水中5种挥发性痕量异味化合物的分析方法。方法采用CAR/DVB/PDMS纤维涂层萃取头插入装有5种标准化合物的40 m L顶空瓶中,加入6 g Na Cl,80℃下平衡20 min,吸附40 min,经过气相色谱... 详细信息

目的建立固相微萃取(SPME)结合气相色谱-质谱法检测饮用水中5种挥发性痕量异味化合物的分析方法。方法采用CAR/DVB/PDMS纤维涂层萃取头插入装有5种标准化合物的40 m L顶空瓶中,加入6 g Na Cl,80℃下平衡20 min,吸附40 min,经过气相色谱-质谱检测,对饮用水中常见的5种致异味化合物(2-甲基异莰醇(MIB)、2,4,6-三氯茴香醚(2,4,6-TCA),土臭素(GSM),2-甲氧基-3-异丙基吡嗪(IPMP),2-甲氧基-3-异丁基吡嗪(IBMP))进行检测。分别优化固相微萃取的萃取头、加盐量、萃取温度以及萃取时间等因素。结果最优提取条件:65μm PDMS/CAR/DVB纤维头,30%(m/v)加盐量,萃取温度60℃,萃取时间40 min。5种异味化合物在1~100 ng/L范围内线性关系良好,R2>0.971,检出限分别为1.0、1.0、0.8、1.0、1.0 ng/L,精密度小于10%。结论本方法检测限低,灵敏度高,是检测饮用水样异味的良好方法。

关键词：饮用水固相微萃取气相色谱-质谱法致嗅物

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某南方运河水中致嗅微生物研究

东莞理工学院学报 2013年第1期20卷 92-94页

作者：彭敏王欢周亚民东莞理工学院化学与环境工程学院广东东莞523808

研究了某运河水中的致嗅微生物,发现引起嗅味的微生物主要是颤藻类,同时还含有少量螺旋藻、鱼腥藻、微囊藻类,pH=5.5的时候有利于微囊藻生长,pH=7和8.5的时候有利于颤藻、螺旋藻的生长,明显碱性环境更有利于颤藻的生长。颤藻对水的致嗅... 详细信息

研究了某运河水中的致嗅微生物,发现引起嗅味的微生物主要是颤藻类,同时还含有少量螺旋藻、鱼腥藻、微囊藻类,pH=5.5的时候有利于微囊藻生长,pH=7和8.5的时候有利于颤藻、螺旋藻的生长,明显碱性环境更有利于颤藻的生长。颤藻对水的致嗅作用是四种藻类中最明显的,喜欢在酸性环境下生长的微囊藻的致嗅作用最不明显。可以控制水体成偏酸性环境,延缓致嗅物的产生。致嗅微生物培养大约10天会达到一个峰值,培养前7天致嗅微生物会成指数的增长,随后放缓,达到一个极值。

关键词：致嗅微生物致嗅物嗅阀值 pH值