给水厂不同工艺对微囊藻毒素到底有什么影响？

时间：2017-09-19 来源：给水排水 作者：

摘要：针对常规处理和深度处理给水厂，研究夏季水源高藻期和冬季水厂各工艺段微囊藻毒素的浓度变化，讨论不同水处理工艺对微囊藻毒素的去除效果。本研究以3个具有代表性处理工艺的给水厂为对象，针对冬季和夏季水源高藻期两种典型原水特征，分析微囊藻毒素在水厂处理过程的变化特征，讨论不同处理工艺对微囊藻毒素的去除效果，为给水厂制水工艺的优化改进提供依据和参考。

1材料与方法

1.1仪器与试剂

液相色谱-三重四极杆串联质谱仪（Agilent，USA）；自动固相萃取装置（Auto trace 280，Caliper，USA）；氮气自动浓缩仪（Turbo Vap II，Caliper，USA）；HLB固相萃取小柱（500 mg/6 mL，Waters，USA）；0.22 μm PVDF针式滤膜（Millipore，USA）。

微囊藻毒素标准品（Alexis，Switzerland）；乙腈、甲醇、甲酸（HPLC级，Merck，Germany）；超纯水（Millipore，USA）。

1.2试验方法

研究对象为3个具有代表性工艺的大型给水厂，A水厂和B水厂采用深度处理工艺，C水厂采用常规处理工艺，工艺流程见图1。3个水厂的原水取自相同的水库水源。采样点选择在水厂各工艺段出水，采样时间为8月和9月（夏季水源高藻期）及1月和2月（冬季），检测水样微囊藻毒素含量，分析处理工艺对微囊藻毒素的去除作用。

1.3微囊藻毒素测定

水样（1 L）经玻璃纤维滤膜过滤，采用HLB固相萃取小柱对微囊藻毒素进行富集（至1 mL），浓缩后样品以液相色谱-三重四极杆串联质谱对微囊藻毒素进行检测。共检测7种微囊藻毒素，包括微囊藻毒素-LA（MC-LA）、微囊藻毒素-LF（MC-LF）、MC-LR、微囊藻毒素-LW（MC-LW）、微囊藻毒素-LY（MC-LY）、微囊藻毒素-RR（MC-RR）和微囊藻毒素-YR（MC-YR）。

1.4数据分析

采用Excel进行数据分析，Origin 8.0进行图表处理。

2结果与讨论

2.1给水厂微囊藻毒素的总体特征

7种微囊藻毒素在水厂均有检出，其中，MC-LR和MC-RR为主要藻毒素种类。不同水厂各工艺单元的微囊藻毒素分布见图2。

进厂原水中，夏季微囊藻毒素总浓度为14.59～102.13 ng/L，冬季微囊藻毒素总浓度为13.42～29.37 ng/L，同一采样时间，3个水厂原水中藻毒素浓度没有明显差异。夏季进厂原水微囊藻毒素浓度高于冬季，这与水源地水库的藻类生物量季节规律和水库微囊藻毒素的时间特征一致。

出厂水分析可见，夏季水源高藻期，深度处理A水厂出厂水中微囊藻毒素总浓度为5.40～7.31 ng/L，B水厂为4.66～5.91 ng/L，进厂原水中MC-LA和MC-LW在出厂水中未检出；采用常规工艺处理的C水厂出厂水微囊藻毒素总浓度为67.83～237.80 ng/L，远高于两个深度处理出厂水，尤其是MC-LR和MC-RR，在C水厂出厂水中最高分别为117.22 ng/L和105.37 ng/L。冬季原水微囊藻毒素较低，A水厂和B水厂出厂水微囊藻毒素总浓度分别为3.91～4.04 ng/L和4.08～4.64 ng/L，C水厂出厂水微囊藻毒素总浓度为7.43～15.29 ng/L，差距较夏季缩小。总体而言，3个水厂出厂水的微囊藻毒素均未超标（MC-LR不得超过1.0 μg/L）。

2.2给水厂对微囊藻毒素的去除率

不同水厂对微囊藻毒素的平均去除率如图3。A水厂深度处理工艺（预氯化—混凝沉淀—砂滤—臭氧—GAC—氯消毒）夏季对不同微囊藻毒素的去除率为59.2%～100%；冬季为42.34%～100%。B水厂深度处理工艺（预臭氧—混凝沉淀—砂滤—臭氧—GAC—紫外消毒）夏季对不同微囊藻毒素去除率为58.80%～100%，冬季为38.97%～100%；常规处理C水厂（混凝沉淀—砂滤—氯消毒）夏季的微囊藻毒素去除率为-684.54%～68.13%，冬季为28.36%～59.49%，相对较低。

从整体工艺来看，两个深度处理水厂对微囊藻毒素的去除效果大致相当，常规处理水厂去除较差，深度处理对微囊藻毒素的去除明显优于常规处理。尤其在夏季原水藻类较高时，预氯化和砂滤后出水有微囊藻毒素增高现象（见图2），两个深度处理水厂均可以通过后续的臭氧活性炭将增多的藻毒素有效去除，但是常规处理水厂由于无后续有效应对措施，导致夏季出厂水的微囊藻毒素含量比进厂水要高，尤其是MC-LR和MC-RR，出厂水中的浓度为进厂原水的2～6倍，去除率为负值，因此夏季藻类较高时深度处理工艺的优势更加明显。

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