水力空化與電解耦合抑藻工藝及其機(jī)理的初步研究.pdf

1、當(dāng)前我國淡水水體富營養(yǎng)化形勢日益嚴(yán)峻，對此，不僅要研究水體去富營養(yǎng)的方法，還要設(shè)計(jì)出高效、快捷、無二次污染的除藻抑藻技術(shù)，以減少水體中藍(lán)藻爆發(fā)對周邊人群的危害。本文嘗試?yán)盟栈c電解耦合的工藝抑除藍(lán)藻，以將其作為一種應(yīng)急性的抑藻措施來解決城市內(nèi)小型景觀水體中廣泛存在的藻類過渡生長問題。在總結(jié)課題組前人研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索了包括空化管徑、電解時(shí)間在內(nèi)的處理工藝參數(shù)，從空化管設(shè)計(jì)以及放置位置等方面優(yōu)化了處理裝置結(jié)構(gòu)，并分析了不同藻種

2、和不同生長周期對于抑藻效果的影響。試驗(yàn)選用天然水體優(yōu)勢藻種——銅綠微囊藻和水華魚腥藻為研究對象，在優(yōu)化后的水力空化條件下，水頭壓力0.33MPa，電流密度為2.13mA/cm2，處理10L密度為3.0×106/ml的銅綠微囊藻藻液。結(jié)果表明，該裝置具有顯著的抑藻效果，處理30min的水樣在處理后培養(yǎng)3天可以達(dá)到76.9％的抑藻率，4天后抑藻率上升到97.5％。而對藻液分別進(jìn)行單獨(dú)空化30min和單獨(dú)電解30min后培養(yǎng)4天的抑藻率分別為

3、27.7％、27.8％，表明空化耦合電解具有協(xié)同作用。通過改變空化器位置而進(jìn)一步提高了裝置的抑藻速率，在相同的水壓及電流密度下，處理10L藻密度為2.8×106/ml的銅綠微囊藻藻液20min，兩天后抑藻率即可達(dá)到72.5％。通過比較該裝置對不同藻種以及處于不同生長階段的藻種的處理效果，發(fā)現(xiàn)裝置對銅綠微囊藻的抑藻率顯著優(yōu)于水華魚腥藻；對于銅綠微囊藻而言，處于對數(shù)生長期的藻細(xì)胞比穩(wěn)定生長期更易被除去。通過TEM電鏡照片的分析，發(fā)現(xiàn)在受到水

4、力空化、電解的協(xié)同作用下，銅綠微囊藻細(xì)胞受到一定程度的破壞，外部細(xì)胞壁與細(xì)胞質(zhì)部分剝離，細(xì)胞內(nèi)氣泡體積變小。為了進(jìn)一步抑制處理后的藻的生長，進(jìn)行了處理藻的沉降能力以及低光照下存活能力的測定。沉降柱試驗(yàn)對比表明在藻細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞器受損的情況下其沉降能力提高，而隨后進(jìn)行的低光照培養(yǎng)對比試驗(yàn)結(jié)果說明經(jīng)過處理的藻細(xì)胞在無光照的條件下死亡率高于對照樣。試驗(yàn)結(jié)果表明采用該裝置通過破壞藻細(xì)胞結(jié)構(gòu)不僅直接殺傷藻細(xì)胞，而且可使其沉降到水體底部，在光照不足的

5、條件下來提高抑藻效果。最后對電解與空化的協(xié)同機(jī)制進(jìn)行了初探。通過分析許云峰所建立的水力空化數(shù)學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)其可以產(chǎn)生超聲場。因此本文特別在思源湖內(nèi)設(shè)計(jì)了測定超聲場的試驗(yàn)，結(jié)果表明空化確實(shí)可以產(chǎn)生超聲波，在20kHz-50kHz的頻率范圍有明顯的聲場。而單獨(dú)利用水力空化超聲場進(jìn)行抑藻的試驗(yàn)及結(jié)果表明其可以對藻細(xì)胞造成一定程度傷害，從而表明將空化管置于水面中就自然存在空化、電解、超聲相結(jié)合的抑藻方式，三者相互促進(jìn)，起到了單獨(dú)作用所不能達(dá)到的效