PDMDAAC殺生性能及其在含菌藻原水強(qiáng)化混凝處理中的應(yīng)用.pdf

1、聚季銨鹽是一種含有氮正離子結(jié)構(gòu)的聚合物，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生和日常生活等領(lǐng)域。在聚季銨鹽的諸多性能中，殺生性能是其重要特性之一。聚二甲基二烯丙基氯化銨(簡稱PDMDAAC)是聚季銨鹽中的一種，以其諸多優(yōu)點(diǎn)在水處理、石油開采、造紙、紡織印染、生物醫(yī)藥和日用化工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文采用特征黏度值([η])高且系列化的PDMDAAC樣品及以其為基的復(fù)合混凝劑，研究了PDMDAAC系列樣品的殺生性能和殺生機(jī)理：研究了復(fù)合混凝劑在模

2、擬含菌、藻原水處理中的除殺菌、藻效果，以及在實(shí)際含菌、藻原水強(qiáng)化混凝處理中的應(yīng)用效果。
　　 (1)PDMDAAC殺生性能研究
　　 以大腸桿菌、小球藻為受試物種，設(shè)計(jì)菌、藻含量明確的不同受污染、營養(yǎng)化程度的水樣，進(jìn)行靜態(tài)殺菌、滅藻實(shí)驗(yàn)，研究了PDMDAAC的用量、作用時間和特征黏度等因素對其殺菌、滅藻性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明：
　　 PDMDAAC([η]：0.48～3.99)對含10％有機(jī)培養(yǎng)基的微污染水(菌

3、含量104～105個/mL)和重污染水(菌含量106～107個/mL)的24h殺菌率達(dá)到90％時，其用量分別為8.54～8.76mg/L和11.95～12.41mg/L；對含10％無機(jī)培養(yǎng)基的微污染水和重污染水的24h殺菌率達(dá)到90％時，其用量分別為0.088～0.034mg/L和2.51～1.76mg/L。建立了一種通過消除培養(yǎng)基底物影響，求得PDMDAAC實(shí)際殺菌能力的研究方法，當(dāng)PDMDAAC([η]：0.48～3.99)對不含有

4、機(jī)和無機(jī)培養(yǎng)基的微污染水和重污染水的24h殺菌率達(dá)到90％時，其用量的計(jì)算值分別為0.026～0.017mg/L和2.45～1.75mg/L。
　　 PDMDAAC([η]：0.48～3.99)對中營養(yǎng)水(葉綠素a含量5～25gμ/L)的用量為0.5～5mg/L時，24h最大滅藻率(以葉綠素a去除率表達(dá))分別為50.72％～62.73％；對富營養(yǎng)水(葉綠素a含量50～500μg/L)的用量為10～100mg/L時，24h最大滅藻

5、率分別為51.51％～63.04％。建立了一種可明確滅藻率與藻細(xì)胞實(shí)際死亡率之間關(guān)系的研究方法，當(dāng)PDMDAAC的24h滅藻率達(dá)到65％以上時，受損藻細(xì)胞在此后6天內(nèi)不再有繼續(xù)繁殖能力，即藻細(xì)胞實(shí)際死亡率已達(dá)100％。
　　 PDMDAAC系列樣品的特征黏度越大，達(dá)到最大殺菌、滅藻率的作用時間越短，達(dá)到相同殺生效果時的用量越小。
　　 (2)PDMDAAC殺生機(jī)理研究
　　 以大腸桿菌、小球藻為受試物種，改進(jìn)設(shè)計(jì)

6、了多種胞內(nèi)酶活性檢測方法，結(jié)合顯微拍照技術(shù)，用于研究PDMDAAC對菌、藻細(xì)胞的作用位點(diǎn)和作用過程。結(jié)果表明：
　　 PDMDAAC對菌細(xì)胞最初的作用位點(diǎn)在細(xì)胞壁，繼發(fā)性作用位點(diǎn)在細(xì)胞膜，兩者均可導(dǎo)致菌細(xì)胞死亡。PDMDAAC的6步殺菌過程可描述為：(ⅰ)PDMDAAC吸附到菌體表面；(ⅱ)細(xì)胞壁外膜層破裂；(ⅲ)PDMDAAC穿透肽聚糖層：(ⅳ)損傷或破壞細(xì)胞膜；(ⅴ)胞內(nèi)物質(zhì)泄漏；(ⅵ)菌體死亡。
　　 PDMDAA

7、C對藻細(xì)胞最初的作用位點(diǎn)在細(xì)胞壁，繼發(fā)性作用位點(diǎn)在細(xì)胞膜等，兩者均可導(dǎo)致藻細(xì)胞死亡。PDMDAAC的6步滅藻過程可描述為：(ⅰ)PDMDAAC吸附到藻體表面；(ⅱ)細(xì)胞壁外層破裂；(ⅲ)PDMDAAC穿透纖維素層；(ⅳ)損傷或破壞細(xì)胞膜：(ⅴ)胞內(nèi)物質(zhì)泄漏；或抑制酶活性，膜脂發(fā)生過氧化；或破壞葉綠體，抑制光合作用；(ⅵ)藻體死亡。
　　 (3)模擬含菌藻原水處理中復(fù)合混凝劑的除殺菌藻效果研究
　　 采用混凝燒杯實(shí)驗(yàn)方法，

8、應(yīng)用聚合氯化鋁(PAC)/PDMDAAC、硫酸鋁(AS)/PDMDAAC、硫酸鋁復(fù)配三氯化鐵(A-F)/PDMDAAC等3個系列復(fù)合混凝劑處理模擬含菌、藻原水。結(jié)果表明：
　　 對菌含量為1.5×103個/mL的模擬含菌原水，當(dāng)沉淀出水余濁達(dá)到水廠的余濁控制標(biāo)準(zhǔn)(2NTU)時，PAC、AS、A-F對原水的除菌率分別為92.22％、90.72％、88.78％，對沉淀污泥的殺菌率分別為2.52％、0.13％、1.53％；PAC/PD

9、MDAAC(0.55/20:1～2.47/5:1)、AS/PDMDAAC(0.55/20:1～2.47/5:1)、A-F/PDMDAAC(0.55/20:1～2.47/5:1)復(fù)合混凝劑在分別比PAC、AS、A-F節(jié)省加藥量14.0％～45.0％、10.8％～41.3％、4.5％～31.2％的情況下，對原水的除菌率可達(dá)到91.35％～95.45％、92.28％～94.84％、90.66％～94.35％，對沉淀污泥的殺菌率可達(dá)到73.01

10、％～86.60％、74.29％～87.98％、80.29％～94.61％。
　　 對藻含量為3.0×104個/mL，葉綠素a含量為6.96μg/L的模擬含藻原水，當(dāng)沉淀出水余濁達(dá)到水廠的余濁控制標(biāo)準(zhǔn)(2NTU)時，PAC、AS、A-F對原水的除藻率分別為89.54％、83.16％、86.03％，對沉淀污泥的滅藻率分別為0.03％、0％、0.20％；PAC/PDMDAAC(0.55/20:1～2.47/5:1)、AS/PDMDAA

11、C(0.55/20:1～2.47/5:1)、A-F/PDMDAAC(0.55/20:1～2.47/5:1)復(fù)合混凝劑在分別比PAC、AS、A-F節(jié)省加藥量8.8％～56.9％、3.4％～41.0％、13.2％～54.5％的情況下，對原水的除藻率分別為89.28％～90.56％、84.74％～85.46％、84.28％～73.49％，對沉淀污泥的滅藻率可達(dá)到5.32％～10.40％、6.09％～19.06％、5.43％～12.27％。

12、r>　　 研究發(fā)現(xiàn)，PDMDAAC在沉淀污泥中的作用劑量已進(jìn)入其有效殺生的用量范圍，復(fù)合混凝劑的殺生效果緣于PDMDAAC的殺生作用，無機(jī)混凝劑本身在實(shí)驗(yàn)加藥量范圍內(nèi)無殺生功能。
　　 (4)復(fù)合混凝劑在含菌藻原水強(qiáng)化混凝處理中的應(yīng)用研究
　　 采用現(xiàn)場混凝燒杯實(shí)驗(yàn)方法，應(yīng)用聚合硫酸鐵(PFS)/PDMDAAC、PAC/PDMDAAC、AS/PDMDAAC等3個系列復(fù)合混凝劑處理低溫低濁河網(wǎng)含菌水和冬、夏季太湖含藻水。

13、結(jié)果表明：
　　 使用復(fù)合混凝劑可明顯提高PFS和PAC對低溫低濁河網(wǎng)含菌水的除菌效果。例如，使用PFS、PFS/PDMDAAC復(fù)合混凝劑處理菌含量為1.35×103個/mL的原水時，當(dāng)加藥量(以Fe3+計(jì))均為PFS余濁達(dá)標(biāo)的加藥量3mg/L時，PFS/PDMDAAC(0.48/5:1～2.97/5:1)復(fù)合混凝劑可比PFS提高除菌率7.43％～9.05％，降低余濁31.4％～53.8％。
　　 使用復(fù)合混凝劑可明顯提

14、高PAC和AS對冬、夏季太湖含藻水的除藻效果。例如，使用PAC、PAC/PDMDAAC復(fù)合混凝劑處理藻含量為1.98×104個/mL的冬季原水時，當(dāng)沉淀出水余濁達(dá)到2NTU時，PAC/PDMDAAC(0.55/20:1～3.99/5:1)復(fù)合混凝劑可比PAC節(jié)省加藥量4.59％～26.56％，提高除藻率1.43％～6.33％；當(dāng)加藥量(以Al2O3計(jì))均為PAC余濁達(dá)標(biāo)的加藥量3.05mg/L時，PAC/PDMDAAC(0.55/20: