超声波除藻抑藻及藻渣最终处理系统研究
【摘要】：论文在全面综述水华应急处理技术研究和应用现状的基础上,分析了三峡库区以及其次级河流——澎溪河流域富营养化以及水华爆发特征,对适用于澎溪河水域水华应急处理技术进行了技术集成研究。研究内容包括:研究了固定式超声波对澎溪河流域藻类的抑制特性;构建了多功能移动抑藻与除藻平台,并在澎溪河示范基地进行了多功能移动抑藻与除藻平台的最佳除藻工况和运行效果的试验研究,最后构建了藻渣厌氧发酵工程平台对打捞上岸的藻渣进行资源化处理。研究结果表明。
①超声波可以抑制藻类的生长。水样经过超声处理后,在自然状态下培养7d后,随着辐照时间的延长,超声波抑藻具有饱和趋势,最佳抑藻时间出现在辐照后的5min;超声波辐照频率的增加,空化阈提高,空化难以进行,低频率20-50kHz抑藻效果最好,在系统输入总能量相同的条件下,提高频次、降低辐射量对藻类的生长抑制效果较佳。超声波在最佳工况条件下辐照藻类每天抑制其增长值与自然水体之间每天增长值符合幂指数关系y0 = 0.217y_5~(1.092),R~2 = 0.993,通过此关系式可以预测自然水体中藻类的增长情况,对水华爆发时间进行预警;藻密度增加的同时,叶绿素a量也随之增加,呈现出一定的线性关系,超声波对叶绿素a与对藻类的影响作用具有一致性。
②多功能移动抑藻与除藻平台主要包括超声波作用系统、JS11型双体船系统、充氧曝气系统和藻渣分离系统,该系统具有超声设备功率低、反应迅速、作用时间短、无二次污染等特点。多功能移动除藻平台航速为16km/h,能够在短时间内迅速到达水华爆发区域,并快速对藻类进行作用,5min超声辐照除藻效果明显。一次性投入后,运营成本为0.84元/m~2,适用于三峡库区次级河流的情况,可以起到较好的示范作用。
③围绕多功能移动抑藻与除藻平台系统,重点研究了研究超声波辐射时间、辐照频率、辐照距离等不同工艺参数对藻类即时去除效果的影响,并采用响应曲面分析法对各个影响因素进行了优化。结果表明对于藻类的去除,辐照频率A=20-50kHz,辐照距离B=0.5m,辐照时间C=5min为单一频率超声波辐照的最佳工况,对叶绿素a的影响则存在一定的滞后性,辐照时间要延长到7min,才会达到最佳的去除效果。在此工况下,采用3台同频段超声波设备协同作用,对藻类和叶绿素a的去除,则分别提高了23.2%和39.6%,但处理的经济成本也随之增加。
④论文还对超声波直接辐照对水体中藻毒素变化的影响进行了专题研究,发现在超声作用的整个10min内,水体中的藻毒素浓度没有明显的变化,略有升高,波动性很小;通过比较超声波辐照条件下的浮游动物、鱼类的生长情况,证明多功能移动抑藻和除藻平台的安全性,不会对水生生态系统造成影响。
⑤针对多功能移动除藻平台打捞藻渣的特性,在传统厌氧发酵和常规发酵设备基础上进行创新,构建了藻渣资源化和无害化强化处理处置技术体系,并且对体系的可行性进行了评价。
【关键词】：水华 应急处理技术 超声波 抑藻 多功能移动除藻平台 【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X52
【目录】：
- 中文摘要3-5
- 英文摘要5-10
- 1 研究背景10-26
- 1.1 三峡库区水体富营养化现状10-13
- 1.2 水华应急技术研究现状13-17
- 1.2.1 物理抑藻、控藻和除藻技术13-14
- 1.2.2 化学药剂杀藻、控藻技术14
- 1.2.3 微污染抑藻、溶藻控藻技术14-15
- 1.2.4 水华应急技术现状15-16
- 1.2.5 藻渣处理技术现状16-17
- 1.3 超声波技术在水处理中应用17-22
- 1.3.1 超声波作用原理17-19
- 1.3.2 超声波研究技术现状19-22
- 1.4 研究的主要内容、意义和课题来源22-26
- 1.4.1 研究主要内容22
- 1.4.2 技术路线22-23
- 1.4.3 研究意义23-24
- 1.4.4 课题来源24-26
- 2 材料与方法26-32
- 2.1 实验材料26-27
- 2.1.1 藻种选择和培养26
- 2.1.2 实验仪器与装置26-27
- 2.2 分析测试项目指标与方法27-32
- 3 超声波对藻类生长直接抑制作用32-44
- 3.1 超声波参数的影响32-37
- 3.1.1 超声辐射时间的影响32-34
- 3.1.2 超声辐射频率的影响34-35
- 3.1.3 超声模式的影响35-36
- 3.1.4 最佳抑藻工况与对照组变化值关系36-37
- 3.2 藻类参数的影响37-39
- 3.3 超声波对叶绿素a 含量变化的影响39-42
- 3.3.1 叶绿素a 的作用和结构39-40
- 3.3.2 叶绿素a 与藻密度相关性研究40-41
- 3.3.3 超声辐射对叶绿素a 的影响41-42
- 3.4 本章小结42-44
- 4 超声波抑藻和除藻平台的构建和试验研究44-68
- 4.1 实验场地水文概况和场地选择44-45
- 4.1.1 实验场地区水文概况44
- 4.1.2 实验场地选择44-45
- 4.2 多功能移动抑藻与除藻平台集成技术45-47
- 4.2.1 工程方案45-46
- 4.2.2 实验设计46-47
- 4.3 多功能抑藻和除藻平台对藻类即时去除效果47-59
- 4.3.1 单一频段超声波最佳工况探讨47-57
- 4.3.2 最佳工况下同频段超声协同作用效果研究57-59
- 4.4 多功能抑藻和除藻平台工艺安全和对水生生态安全影响59-65
- 4.4.1 藻毒素的产生、结构和性质59-60
- 4.4.2 超声波对藻毒素的影响作用60-63
- 4.4.3 超声波对浮游动物、鱼类及沉水植物影响63-64
- 4.4.4 移动除藻和抑藻平台效果64-65
- 4.5 多功能抑藻和除藻平台经济可行性65-66
- 4.5.1 工程设备投资费用65
- 4.5.2 日常运营管理费用65-66
- 4.6 本章小结66-68
- 5 藻渣最终处理系统的构建68-74
- 5.1 工程设计68-72
- 5.1.1 工程概况68
- 5.1.2 藻渣发酵处理方案68-71
- 5.1.3 主要构筑物和设备71-72
- 5.2 工程创新性72-73
- 5.3 本章小结73-74
- 6 结论与建议74-76
- 6.1 结论74-75
- 6.2 建议75-76
- 致谢76-78
- 参考文献78-83
- 附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录83
|
|
|
|
| 1 |
陈华,孙昌盛,胡志坚,汪家梨,王章敬;饮水微囊藻毒素在大鼠肝癌发生期间对细胞增殖与凋亡的影响[J];癌变.畸变.突变;2002年04期 |
| 2 |
李共国,魏崇德,裴洪平;引水对杭州西湖轮虫群落结构的影响[J];动物学杂志;1998年05期 |
| 3 |
万宏,张昀;降解稻草对蓝藻生长的抑制作用[J];北京大学学报(自然科学版);2000年04期 |
| 4 |
高学庆，任久长，宗志祥，蔡晓明;铜绿微囊藻营养动力学研究[J];北京大学学报(自然科学版);1994年04期 |
| 5 |
华锦彪，宗志祥;洋河水库“水华”发生的实验研究[J];北京大学学报(自然科学版);1994年04期 |
| 6 |
于明,周云龙;从浮游植物的变化看光合细菌在治理富营养化水体中的作用[J];北京师范大学学报(自然科学版);2001年05期 |
| 7 |
王红萍,夏军,谢平,窦明;汉江水华水文因素作用机理——基于藻类生长动力学的研究[J];长江流域资源与环境;2004年03期 |
| 8 |
刘建康,谢平;揭开武汉东湖蓝藻水华消失之谜[J];长江流域资源与环境;1999年03期 |
| 9 |
况琪军，夏宜，庄德辉;重庆地区酸化水体中的浮游生物[J];重庆环境科学;1994年05期 |
| 10 |
陈晔,赵纯勇,魏兴萍;重庆市沙坪坝区水资源用量趋势及保护措施[J];重庆师范大学学报(自然科学版);2005年01期 |
|
|
|
|
|
| 1 |
李修岭,李伟,李夜光,桂建平,耿亚红,胡鸿钧;几种植物去除高度富营养化湖水中氮磷及抑藻效果的初步研究[J];武汉植物学研究;2005年01期 |
| 2 |
廖平安,胡秀琳;流速对藻类生长影响的试验研究[J];北京水利;2005年02期 |
| 3 |
铁力;游泳池循环水抑藻方法研究[J];环境污染治理技术与设备;2001年01期 |
| 4 |
段松林;黄志刚;;新型超声波克藻技术治理水环境[J];技术与市场(园林工程);2007年03期 |
| 5 |
赵超;于宁楼;马万里;戴伟;刘丽萍;卜楠;李润楠;;超声波技术抑藻效果的研究[J];中国农学通报;2010年22期 |
| 6 |
龚良玉,王修林,李雁宾,张传松,梁生康,祝陈坚;铜绿假单胞菌产吩嗪类色素的分离纯化及其对赤潮生物生长的影响[J];复旦学报(自然科学版);2004年04期 |
| 7 |
姜登岭;倪国葳;高林;曹国凭;张树德;薄国柱;;低频、低功率超声波抑制藻类生长的效果[J];生态环境学报;2009年05期 |
| 8 |
温子燕;凡传明;;水绵处理富营养化景观水体的试验研究[J];科技情报开发与经济;2010年20期 |
| 9 |
马军;雷国元;;水绵(Spirogyra)的除磷特性及其对微藻生长的抑制作用[J];环境科学学报;2008年03期 |
| 10 |
叶德宁;贾金平;许云峰;王亚林;许东辉;;水力空化耦合电解抑藻工艺改进及抑藻机理分析[J];环境科学与技术;2008年10期 |
|
快捷付款方式
订购知网充值卡
订购热线
帮助中心