太阳光催化氧化对复合污染水源中藻类的控制效能及机理研究

水体富营养化与有机污染构成的复合污染已成为国内部分饮用水源必须面对的问题之一，其给饮用水处理工艺带来了巨大的挑战。太阳光催化氧化技术作为一种较新的控藻工艺目前广受关注，但在复合污染条件下，其对藻类的控制性能及相应机理尚未系统开展。本项目以以有效控制复合污染水源中的藻类数目及其代谢产物为目标，研究水源水质条件对太阳光催化氧化控藻效能的影响，建立有机物、无机离子对工艺控藻性能的影响模型，确定工艺的控藻功效；研究藻类在太阳光催化过程中的种类交替行为及产毒藻类的产毒性能的变化，探讨太阳光强、催化剂性能对上述生物行为的影响，确定该控藻工艺对饮用水安全性的影响；通过研究处理前后藻类基本组分、形态结构的变化，探讨复合污染条件下太阳光催化氧化控藻的基本机理，建立太阳光催化氧化控藻技术原理和工艺模式。通过本项目研究，为富营养化和有机复合污染水源利用太阳光催化氧化工艺控制藻类过度繁殖提供科学依据。

水体富营养化与有机复合污染是国内部分城市饮用水源地所必须面对的问题之一，太阳光催化氧化控制藻类的方法是近期出现的研究热点之一。.本研究以有效控制水源水中的藻类数目及其代谢产物为目标，分别利用模拟太阳光、自然太阳光为光源，以实验室纯培养的铜绿微囊藻为处理对象，考察了太阳光催化氧化对藻类的控制效能，分析了太阳光催化氧化控藻的基本机理及其影响因素；同时以小型复合污染水体为对象探讨了太阳光催化氧化在实际工程中的应用技术模式。.采用氙灯为模拟太阳光源的光催化氧化技术对藻类有很好的控制效能。处理8小时后，叶绿素a降解率达到89%，细胞内藻胆蛋白、总可溶性蛋白含量也大幅降低，SOD和POD两类酶的活性也受到明显抑制。细胞活性检测(FDA-PI双色荧光染色法)结果表明，随着处理时间的延长，藻细胞逐渐失去活性；扫描电镜检测结果表明催化氧化会破坏藻细胞的细胞壁和细胞膜，致使诸如藻毒素、嗅味物质、DOC等在内的胞内物质释放入水中，使其在水溶液中的含量增加；随着反应的进行，上述物质也可被光催化氧化降解，经过10小时的处理后，藻毒素、嗅味物质基本被全部降解。对处理后藻液持续培养过程中，叶绿素a含量逐渐减少，经过12天培养，藻细胞彻底死亡。.而以自然太阳光为光源对藻类的控制效能的研究结果表明，自然太阳光催化氧化对藻类的控制效能要明显弱于模拟太阳光的控藻效果。藻细胞密度和活性对杀藻效果均有较大影响。细胞密度的提高导致杀藻效果明显下降；细胞本身活性状态和生理状态好的藻细胞在太阳光催化氧化杀藻过程中比较难以杀灭，而对于活性比较弱的藻细胞则相对容易灭活。水中存在的有机物、无机离子会在一定程度上降低太阳光催化氧化控藻的效能。.太阳光催化氧化控藻的基本机理在于主要通过催化氧化过程中产生的羟基自由基对藻类细胞的攻击，造成藻类细胞结构的破坏，从而导致藻类的灭活。.针对小型富营养化水体的太阳光催化氧化应用研究结果表明，太阳光催化氧化工艺可以有效抑制富营养化水体中藻类的生长，但对于高藻期原水中藻类的直接杀灭作用有限，需要投加过氧化氢等物质来强化处理效果。总之，太阳光催化氧化技术对于复合污染水源水中藻类具有较好的控制效能。.课题研究过程中，严格按照申请书所列研究内容进行，项目成果符合考核指标要求。共发表论文10篇，其中SCI、EI检索7篇；申请相关发明专利4项，授权2项；完成了课题研究技术总结报告。