臭氧预氧化对藻细胞完整性的影响及可同化有机碳的形成规律

中国土木工程学会水工业分会给水委员会第13届年会论文集臭氛预氧化对藻细胞完整性的影响及可同化有机碳的形成规律危有达(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海加092)摘要:本研究选择一种最为常见的蓝藻一铜绿微囊藻作为研究对象,主要研究了不同臭氧投量、碱度及水质背景对氧化含藻水过程可同化有机碳形成的影响。研究表明:臭氧氧化含藻水过程,可以短时间大幅增加水中Aoc的含量,主要是臭氧氧化过程破坏藻细胞结构诱导胞内物释放,增加水中OAC的浓度。臭氧投量增加,加剧氧化过程藻细胞的破坏程度,释放了更多的胞内有机物到水中,OAC的浓度也提高;重碳酸盐能够捕获水中的盛基自由基,将体系中自由基的浓度降到最低,削弱了狂基自由基对藻细胞的破坏作用,10M的释放受到抑制,Aoc的形成也被削弱。含藻水在原水背景下经过臭氧氧化,形成较少的AOC,是由于原水本底成分比较复杂,消耗在基自由基,削弱其氧化含藻水形成Aoc的作用。关键词:臭氧;预氧化;藻细胞;可同化有机碳生活污水及工业废水不经处理或只是简单处理后排入自然水体,导致自然水体(主要是湖泊水和水库水)的富营养化问题严重,引发大规模的蓝藻爆发。藻细胞在天然水体中呈现负电【`l,具有静电力作用、亲水性效应以及立体效应2[],同时藻类代谢产生的部分有机物会附着在细胞表面增加其负电性,更提高藻细胞的稳定性131,这些都增加常规水处理工艺对藻类的去除。臭氧是目前水处理中常用的氧化剂,有研究表明臭氧预氧化,可以改变藻细胞的表明结构,影响它的稳定性,进而提高藻类在混凝过程的去除4IJ。但是臭氧氧化处理藻细胞时,会破坏藻细胞的结构,使得藻类的胞内有机物(Intracellularorganiemater,IoM)释放出来l5]。胞内有机物与藻细胞生长过程释放到水中的胞外有机物(Extraceuularogranicmater,EOM)难以通过常规净水工艺有效去除,进入管网造成细菌繁殖,影响管网的生物稳定性6[]。可同化有机碳(Assimilableo吧aniceahton,AoC),是指水中可以被微生物降解并转化为自身菌体的有机物。、恤nderkooij教授认为水中AOC的含量可以直接反应微生物再生长的潜能。一般情况下,AOC的浓度是管网中细菌再生长的限制因素;投加消毒剂后,有学者建议Aoc的浓度应该控制低于50一10林gL/,中国土木工程学会水工业分会给水委员会第13届年会论文集微生物的再生长将受到抑制17,8]。可同化有机碳通常只占总有机碳(Toc)的很小一部分(0.1%一9.0%),它的成分主要包括一些小分子的含氧有机物,例如:小分子有机酸(甲酸、醋酸、草酸等),小分子醛酮类物质(甲醛、乙醛、丁酮等),还包括各种糖类、核酸和氨基酸。这类有机物可以作为非自养菌的“食物,,来源,被微生物有效降解并最终转化到自身体内。目前,关于臭氧氧化处理含藻水过程AOC的形成规律的研究还较少,本研究选择一种典型的蓝藻一铜绿微囊藻,实验室培养至稳定期后:首先研究臭氧投量及碱度对氧化过程藻细胞完整性的影响规律;再研究臭氧投量、碱度及水质背景对氧化过程可同化有机碳形成的影响规律。材料与方法实验材料1.1.1蓝藻细胞的培养本实验选用的是中国科学院水生所生物研究所培养的铜绿微囊藻(藻种编号:HB905)。蓝藻细胞的培养选用哈尔滨工业大学方晶云博士提出的改进型BG一1培养基9[],采用序批式的培养方式,接种好的藻液放置在光照培养箱中进行培养,温度为28OC,光照条件为200l0ux,光照和黑暗的周期为12/12小时。采用直接计数法,利用血球计数板计数藻细胞9[,’0],待蓝藻细胞生长达到稳定期后期,浓度为14.0x10“个/mL,采用此藻液进行后续实验。1.1.2含藻标准溶液的配制用超纯水分别配制O.Zmol的NaZHPO;溶液和NaHZPO;溶液,再按照一定比例(NaZHPO4:NaHZPO4=39%:61%)配制成磷酸盐缓冲溶液储备液(0.2M)。实验时,将储备液稀释到10mM,磷酸盐缓冲溶液控制溶液的pH=7.肚0.1,并提供一定的离子强度。取实验室培养至稳定期的藻细胞溶液,测定溶液的TOC含量(MulitNC/310,德国耶拿公司),用配制好的磷酸盐缓冲溶液(1OmM)将藻液稀释到ToC=2.omg几。1.1.3饱和臭氛水的制备采用普通纯氧通过臭氧发生器制备臭氧,臭氧发生器系得利满公司生产,型号为ToGcZ,原料采用高纯氧,臭氧产量约为160m留min。氧气通过臭氧发生器后产生臭氧气体,臭氧气体进入一个装有约1L超纯水的反应装置中制备饱和臭氧水,利用低温恒温槽控制反应装置的温度为.4oC(臭氧溶解性最大),反应器置于一个磁力搅拌器上,以保证反应器中的臭氧水浓度均匀。开启臭氧发生器中国土木工程学会水工业分会给水委员会第13届年会论