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水华暴发时产生藻毒素,该物质是一类具有生物活性的七肽单环肝毒素,毒性剧烈且稳定性好,对自然生态环境安全构成严重威胁。含藻毒素水体具有有机物含量高、藻毒素难降解、常规水处理工艺对其处理效果较差等特点。针对藻毒素的降解是目前保障水体水质安全一个研究热点。
非均相催化臭氧化工艺是一种针对传统工艺难处理或降解有机污染污水的工艺。它利用催化过程中产生的大量强氧化性自由基氧化降解污水中污染物,达到净化水质的目的。与传统工艺相比,非均相催化臭氧化工艺氧化性能更强,且对水质负面影响较小。首先在实验室条件下对产毒素微囊藻种进行培养,配制含藻毒素污水并进行相关指标测定。其次构建非均相催化臭氧化工艺体系并搭建该工艺处理装置进行含藻毒素污水的处理试验。最后通过试验设计与执行考察该工艺对该污水中各指标的去除率、各试验因素影响等,并评价该工艺对该类污水的处理效果,初步分析该工艺催化贡献作用与降解动力学。
非均相催化臭氧化工艺处理含藻毒素污水过程可分三个阶段:0~10min为目标溶液颜色褪去阶段;10~40min为目标溶液产生泡沫阶段;40~60min为目标溶液现象静止阶段。通过研究,CuO是该工艺处理含藻毒素污水的最适催化剂,处理效果显著。处理60min,MC-LR去除率均达到90%以上;COD去除率均达到50%以上。催化剂使用次数基本不影响工艺性能,催化剂回收率达到95.15%。各因素对该工艺各指标处理效果影响不一,其中影响MC-LR去除率因素强弱顺序为pH、原水浓度、催化剂投加量;影响COD去除率因素强弱顺序为pH、催化剂投加量、原水浓度。
非均相催化臭氧化工艺降解藻毒素研究表明,催化贡献作用使污水中MC-LR去除更为快速彻底、使污水中COD去除率较直接臭氧工艺提高3倍以上。通过直接代入法、微分法与混合动力学研究得出该工艺下MC-LR降解符合以该物质为底物的二级动力学级数响应;COD降解符合以该物质为底物的一级动力学级数响应。反应温度对非均相催化臭氧化工艺降解速率影响较小:随着催化剂投加量增加,该工艺对MC-LR、COD的降解速率提高;pH条件对该工艺影响较显著,pH=11.0时该工艺的氧化性能被抑制,各指标降解速率明显降低;pH=5.0、7.0、9.0时催化剂金属离子析出浓度相差较大,但各指标降解速率较接近。