常规净水工艺及超声协同臭氧对水中隐孢子虫的去除灭活研究

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1、二〇一七年二月羹轟分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文常规净水工艺及超声协同臭氧对水中隐孢子虫的去除灭活研究作者姓名：侯阳阳入学年份：2014年9月指导教师：唐玉兰教授学科领域：建筑与土木工程申请学位：工程硕士所在单位：市政与环境工程学院论文提交日期:2016年12月论文答辩日期：2017年3月学位授予日期:2017年3月答辩委员会主席：李亚峰答辩委员会组成：李亚峰张吉库赵玉华刘强晁雷杨辉黄彦论文评阅人：李绍峰杨辉士戸明本人声明,所呈交的学位沿文是在早用的指早下独立完成的。沿文中取得的研究成果除加以林注和致洲的地方外,不包含其他人己径友表或撰写辻的研究成果,也不包括本

2、人力荻得其他学位而使用辻的材料。埼我共同工作辻的同志対本研究所徴的任何貢献均己在沿文中作了明碗的悦明井表示洲意。儒鶴イ久とPぃ日期:レ11年;月学位沿文版枚使用授枚ギ本学位沿文作者和指早教りT完全了解沈陶建筑大学有美保留、使用学位沿文的規定:FNF学校有枚保留井向国家有美部「]或机杓送交沿文的夏印件和磁盆,允斉沿文被査1凋和借岡。本人授杖沈附建筑大学(或其授枚机杓)可以将学位浴文的全部或部分内容編入有美数据庫井通道同絡提供栓索、波J覧。(如作者和早りT同意沿文交流,着在下方釜名;否只J祝力不lHl意。)作者和早りT同意lXXl上交流的吋同力作者荻得学位后:不限□半年□一年□一年半□両年蜂□

3、巳押焚名儲釜名:燿、ゃ彎寸ユaｒ期期:砂呻年3月一硕士研究生学位论文摘要I摘要饮用水的微生物致病风险一直是供水行业关注的一个重要问题，隐孢子虫作为一种水源中广泛分布的致病性原生动物，可以感染人体引起发热、呕吐、腹泻等症状，对于免疫力较低的患者尤为严重。而由于隐孢子虫对环境因素和传统的氯消毒剂均有较强的抗性，传统净水工艺很难彻底去除水中的隐孢子虫，而一旦其进入城市供水系统中，极易造成严重的公共健康风险。因此，加强隐孢子虫的灭活、去除及检测的研究对于供水安全具有重要意义。本文首先考察了常规净水工艺对隐孢子虫的去除情况，其次研究了超声协同臭氧灭活隐孢子虫的效果及其影响因素，最后，针对目前病原微生

4、物活性检测耗时、准确度低等问题，初步探索了使用RT-qPCR（reversetranscription-quantitativepolymerasechainreaction）技术检测病源微生物灭活效果的方法。实验室条件下研究了混凝、沉淀、过滤常规工艺对水中隐孢子虫的去除效果及其影响因素。分别采用混凝-沉淀、过滤、混凝-沉淀-过滤去除水中的隐孢子虫，并探究了混凝剂投加量、pH、水力条件、滤料厚度对隐孢子虫去除率的影响以及CODMn、浊度与去除率的关系。结果表明，随着pH的升高，隐孢子虫残余率先降低后升高，pH值在8.0-9.0范围内时，隐孢子虫去除效果达到最佳；随PAC的投加量增加（0-1

5、0.0mg/L），隐孢子虫残余率先降低后升高，PAC投加量在4.0-6.0mg/L范围内，隐孢子虫去除效果达到最佳；浊度可以作为净水过程中隐孢子虫去除率的指示指标；隐孢子虫去除率随滤料厚度增加相应提升；混凝、沉淀和过滤联用对隐孢子虫的去除率可达99%以上。通过超声耦合臭氧与单独超声、单独臭氧灭活水中隐孢子虫的效果比较发现，超声和臭氧两种方式耦合作用会产生协同效应；继续研究了超声协同臭氧三种不同作用次序下灭活水中隐孢子虫的效果，结果发现超声与臭氧耦合（同时）作用对隐孢子虫的灭活率高于先超声后臭氧和先臭氧后超声两种作用方式；在此基础上，继续考察了臭氧投加量，超声频率，超声功率、温度、pH值、浊

6、度、有机物浓度、水中常见离子等条件因素对超声耦合臭氧灭水中隐孢子虫的影响规律，结果发现，在一定范围内，隐孢子虫灭活率随臭氧通气量的加大先升高后降低；超声功率在30W-150W时，灭活率随超声功率的升高而增加；超声频率在低频区（20kHz-60kHz）时的灭活率高于高频区（200kHz-800kHz）；水温在5-35℃范围内，隐孢子虫灭活率先升高后降低；pH降低、浊度和有机物的升高不利于隐孢子虫灭活率的提升；水中少量二价金属离子Ca2+和Cu2+有助于提高隐孢子虫灭活率，NO-3对隐孢子虫的灭活有一定的促进作用，SO2--4对隐孢子虫的灭活几乎无影响，HCO3对隐孢子虫的灭活有抑制作用。通过

7、超声耦合臭氧作用下水中臭氧的分解、叔丁醇对自由基的抑制作用探究了超声耦合臭氧灭活的协同效应，并通过扫描电镜、蛋白质试验对超声耦合臭氧灭活水中隐孢子虫机理进行了初步研究。结果表明，超声作用下，水中臭氧的分解速度大大提升，并且促进II摘要硕士研究生学位论文臭氧分解产生更多的·OH，提高了灭活率；超声耦合臭氧作用下，由于超声的空化作用以及自由基的氧化作用，隐孢子虫的结构受到严重破坏。基于热诱导hsp70mRNA的表达，建立一种