过滤介质Zeta电位对微塑料与大肠杆菌过滤效果的影响

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微塑料作为一种新型污染物,广泛分布于不同的环境介质当中,因其表面疏水性和较大的比表面积往往成为其它污染物的重要载体,造成严重的生态风险,甚至通过食物链传递进而威胁人体健康;以大肠杆菌为代表的病原微生物广泛存在于饮用水水源中,对水质安全造成严重威胁,同时生活污水、养殖污水等将大量具有致病性的病原微生物带入地下水环境中,其通过水传播会造成水源地污染,甚至大规模的疾病爆发。面对复杂的水污染形势和日益严格的饮用水水质要求,传统饮用水处理工艺需要满足居民更高用水要求的愿景,需要新一轮技术升级。过滤作为饮用水处理工艺中承上启下的环节,是保障供水水质的关键一环。随着过滤理论的深入发展,利用过滤工艺去除水体中微塑料与大肠杆菌成为可能。本文以微塑料与大肠杆菌为研究对象,通过过滤试验模拟实际快滤池工艺,填充石英砂滤料、玻璃球滤料、氧化锆球与氧化铝球,在改变过滤介质粒径与滤速的基础上,进一步研究了过滤介质Zeta电位对微塑料与大肠杆菌过滤去除效果的影响,同时研究了微塑料粒径对其过滤去除效果的影响,并与过滤理论相互印证。本研究主要成果如下:对于传统快滤池工艺,使用石英砂滤料与玻璃球滤料对水体中微塑料与大肠杆菌的过滤效果不好,二者差距不大,其中石英砂滤料过滤效果略微优于玻璃球滤料,去除率平均相差6%左右。缩小过滤介质粒径与降低滤速,可以抑制微塑料与大肠杆菌的迁移,总体而言过滤效果提升不高。在全部试验条件下,石英砂对于微塑料、大肠杆菌的去除率分别为7.23%~42.27%、0%~13.87%;玻璃球对于微塑料、大肠杆菌的去除率分别为2.31%~35.79%、0%~6.93%。其中采用40~42目规格的过滤介质时,微塑料过滤过程中发生筛滤效应,去除效果明显提升。滤速对微塑料与大肠杆菌过滤去除效果的影响很小,滤速越快,过滤效果越差,当筛滤效应作用提升时,滤速的影响更为明显。对于水体中的微塑料与大肠杆菌,改变过滤介质Zeta电位使其向着更正方向改变,可以大幅度提高过滤工艺对水体中微塑料与大肠杆菌的过滤去除效果,在相同条件下,氧化锆球对于微塑料、大肠杆菌的去除率比石英砂分别提高了55%、36%左右;氧化铝球对于微塑料、大肠杆菌的去除率比石英砂分别提高了67%、53%左右,在此过程中DLVO力对污染物沉积行为的影响占据主导作用。微塑料粒径的变化对于其过滤去除效果的影响较小,具体差异受到自身Zeta电位与过滤介质表面形态等其它因素的影响。
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