工业水处理, 2020, 40(8): 48-50 doi: 10.11894/iwt.2019-0716

• 试验研究 •

二氧化氯对再生水中摇蚊幼虫的灭活效果研究

李小军,1, 李进2, 王旭东,2, 杨应明2

Inactivation effect on chironomid larvae in reclaimed water by chlorine dioxide

Li Xiaojun,1, Li Jin2, Wang Xudong,2, Yang Yingming2

通讯作者: 王旭东, 教授。E-mail:xudongw7904@126.com

收稿日期: 2020-06-29  

基金资助: 陕西省技术创新引导专项.  2018HJCG-18

Received: 2020-06-29  

作者简介 About authors

李小军(1979-),高级工程师E-mail:lixiaojun@tpri.com.cn , E-mail：lixiaojun@tpri.com.cn

Abstract

Chlorine dioxide was used to kill the fourth instar larvae in reclaimed water. Inactivation effect under the condition of different dosage of chlorine dioxide, pH, contact time, larvae density and coexisting organic compound were investigated. The results showed that the 100% inactivation rate was obtained at the dosage of 52 mg/L of chlorine dioxide with 60 min contact time. Contact time greatly affected the inactivation effect, while pH and larvae density had little influence. In practical applications, the insects in water can be concentrated and enriched and then concentrated inactivated

Keywords： chironomid larvae ; inactivation ; chlorine dioxide ; reclaimed water

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本文引用格式

李小军, 李进, 王旭东, 杨应明. 二氧化氯对再生水中摇蚊幼虫的灭活效果研究. 工业水处理[J], 2020, 40(8): 48-50 doi:10.11894/iwt.2019-0716

Li Xiaojun. Inactivation effect on chironomid larvae in reclaimed water by chlorine dioxide. Industrial Water Treatment[J], 2020, 40(8): 48-50 doi:10.11894/iwt.2019-0716

摇蚊幼虫是水体中分布范围很广的一类水生昆虫。2000年左右国内多地由于水源水恶化、水体富营养化、水处理工艺管理落后等原因出现摇蚊幼虫污染，成为当时的热点难题〔1〕。通过不断的研究试验，摇蚊幼虫污染问题得到很好地解决。

控制摇蚊幼虫污染的措施主要有物理法、化学氧化法、生物法〔2〕。其中最有效的方法是用化学氧化剂进行氧化消毒，效果最好且对外界环境适应最好的是二氧化氯〔3〕。早期研究结果表明，在蒸馏水中投加2~10 mg/L二氧化氯对摇蚊幼虫有明显的杀灭效果〔4-5〕。青海某热电厂以城市污水厂二级出水为再生水源，2017年其进水中出现大量摇蚊幼虫，初步试验发现投加10 mg/L二氧化氯对摇蚊幼虫的杀灭效果甚微。笔者就二氧化氯对原水中存在的4龄摇蚊幼虫的灭活效果及影响因素进行了研究，为水中摇蚊幼虫的灭活及工程应用提供依据。

1 材料与方法

试验所用摇蚊幼虫购自某鱼虫市场，取体色正常、反应敏捷的4龄幼虫进行试验。

每个二氧化氯浓度设2个重复，同时进行空白实验对照。在不同时段观察幼虫的反应和状态，记录死亡数。试验均在500 mL烧杯中进行，摇蚊幼虫初始虫密度为30 L-1。摇蚊幼虫的死亡标准以玻璃棒轻压尾部3次后不做“8”字运动为准〔6〕。二氧化氯浓度测定采用连续碘量法。

2 结果与讨论

2.1 接触时间对灭活效果的影响

以蒸馏水为底质，水温20 ℃，pH调节至7左右，二氧化氯投加量为48~54 mg/L，实验首先考察了不同接触时间下，不同质量浓度二氧化氯对水中摇蚊幼虫的灭活效果，结果如图 1所示。

图1

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图1   接触时间对二氧化氯灭活摇蚊幼虫的影响


由图 1可以看出，前20 min各质量浓度下均无幼虫死亡，说明二氧化氯接触微生物时，首先要对细胞壁进行穿透，先破坏细胞膜的蛋白质和油脂；20~60 min灭活速率明显提高，说明此时在二氧化氯作用下增大了细胞膜的渗透性，从而使蛋白质合成受到抑制〔7-8〕；60 min后灭活速率明显降低。二氧化氯投加量在52 mg/L以上时接触60 min即可达到100%灭活率，投加量为48 mg/L时达到100%灭活率则需要110 min，综合考虑处理效率，将后续试验接触时间定为60 min。

2.2 二氧化氯质量浓度对灭活效果的影响

在二氧化氯投加量为44~52 mg/L，pH调至7左右，接触时间为60 min的条件下，考察二氧化氯质量浓度对灭活效果的影响，结果见图 2。

图2

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图2   二氧化氯质量浓度对摇蚊幼虫灭活率的影响


由图 2可见，摇蚊幼虫的灭活率随着二氧化氯的增加而提高，二氧化氯为52 mg/L时，接触60 min可以达到100%的灭活率。

2.3 pH对灭活效果的影响

在二氧化氯投加量为50 mg/L下，用氢氧化钠或盐酸溶液调节pH，考察二氧化氯在不同pH下对摇蚊幼虫的灭活效果，结果见图 3。

图3

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图3   不同pH下二氧化氯的灭活效果


由图 3可以看出，pH对二氧化氯灭活摇蚊幼虫的效果有一定影响，pH越低，杀灭效果越好。pH为5，二氧化氯投加量为50 mg/L，接触60 min可实现100%的灭活率。一般认为二氧化氯对生命物质的氧化能力受pH影响较小〔9〕，出现这种情况可能是ClO2的氧化还原电位发生变化所致〔10〕。

2.4 幼虫密度对灭活效果的影响

考察了不同幼虫密度下，二氧化氯对摇蚊幼虫的灭活效果，如图 4所示。

图4

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图4   不同幼虫密度下44、52 mg/L二氧化氯的灭活效果


由图 4可以看出，二氧化氯对摇蚊幼虫的灭活效果未随幼虫密度的增加而明显下降，幼虫的死亡仍集中在接触30 min左右。由此得出接触时间是二氧化氯杀灭摇蚊幼虫的关键因素，也验证了二氧化氯对生命物质的灭活机理。

实验中不断增大幼虫密度至100、130、160 L-1，在pH=7左右、投加量52 mg/L条件下接触60 min，发现二氧化氯对摇蚊幼虫的灭活率分别为83%、81%、84%。由此看出，在一定范围的高幼虫密度条件下，幼虫密度对二氧化氯的杀灭效果影响较小，二氧化氯仍保持较高的杀灭效果。

2.5 原水中摇蚊幼虫的灭活效果

取城市污水厂二级出水进行摇蚊幼虫灭活试验。其中，原水pH为7.53、COD为30.43 mg/L、浊度为2.23 NTU、水温25 ℃左右。与蒸馏水配制的原水相比，在二氧化氯44~52 mg/L浓度梯度下，二级出水中的摇蚊幼虫在接触二氧化氯60 min内均无死亡。逐渐增大二氧化氯投加量，其质量浓度为66~74 mg/L时的灭活试验结果如图 5所示。

图5

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图5   二氧化氯对二级出水中摇蚊幼虫的灭活效果


由图 5可见，幼虫开始死亡的时间仍集中在接触30 min左右；摇蚊幼虫死亡率因有机物的存在而降低。对于二级出水中的摇蚊幼虫，当二氧化氯投加量达到68 mg/L，才能实现60 min内100%的灭活率。

2.6 水中摇蚊幼虫的截留效果

分别采用10、12、14、16、18、20目的筛网，考察不同孔径筛网对摇蚊幼虫的截留效果，通过观察发现18目的筛网（筛径为0.88 mm）可有效截留4龄期的摇蚊幼虫。

3 结论与建议

（1）投加52 mg/L二氧化氯、接触60 min，可实现对4龄摇蚊幼虫100%灭杀；二氧化氯对4龄幼虫的灭活率随着水中有机物含量的增加而降低。

（2）二氧化氯对4龄摇蚊幼虫的杀灭效果受pH影响较小，酸性条件下灭活效果更好；受接触时间影响较大，幼虫主要在接触30 min左右死亡。

（3）提高幼虫密度对二氧化氯的杀灭效果影响较小，在pH为7左右、接触时间60 min条件下，提高幼虫密度至160 L-1，灭活率仍可达到80%以上。

（4）孔径为0.88 mm的筛网可以有效拦截4龄幼虫，在实际应用中可采取先富集再灭活的方法，为解决污水再生过程水中摇蚊幼虫的爆发和污染提供参考。

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