微气泡气浮清除水体中暴发藻类的试验研究

微气泡气浮(微气浮)是快速高效清除水体暴发藻类的一条新途径。在不投加絮凝剂前提下利用微气浮技术清除藻水中的藻细胞。结果表明,气浮装置在进气量0.2~0.3mL/min、溶气水流量400L/h、压力0.65~0.70MPa时,气浮时间较长,微气泡直径最小。以自来水作为溶气水时,微气浮技术对藻水叶绿素a的去除率为62.0%~73.0%,产生的藻渣含水率为96.5%~98.8%。利用微气浮技术进行实际水体除藻时,宜将气浮装置进水口布设在藻类暴发层以下的清水层。综合考虑处理能耗成本及处理效果,溶气水和藻水体积比宜控制在1.4左右,藻类最佳气浮时间为3~6min,藻渣最佳收集时段为微气浮完成后的14min内。     

固载型TiO2光催化反应器对富营养水体杀藻作用研究

以泡沫镍作为载体,利用电沉积技术将纳米TiO2负载在泡沫镍上,制成固载型TiO2光催化反应器.研究表明,经过光催化反应器处理的富营养水体,30 h内叶绿素a由96.2 mg/m3降至2.2 mg/m3,下降率达97.6%,而未负载纳米TiO2普通泡沫镍材料,在同样光强的紫外灯照射下,叶绿素a下降率为74.3%,表明紫外光照射虽然也具有一定的杀藻功能,但是光催化反应才是藻类被杀灭的主要原因.利用9.54 m3景观喷水池进行杀藻中试,光催化反应器也同样表现出优异的杀藻性能,12 d内叶绿素a由18.7 mg/m3降至1.9 mg/m3,下降率达到89.8%,水体由浓绿变为清澈见底,这表明光催化反应器具有很强的杀藻能力,通过有效杀灭富营养水体中藻类、控制藻类基数,对应急处理城市景观水、湖泊等富营养水体和突发性藻华,提高生物-生态法处理效率,改善城市水环境具有十分重要的意义.     

溶藻细菌对富营养化水体藻类群落结构的影响

向富营养化水体投放3株溶藻细菌(蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)L7、L8和短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)L18)的菌液.在试验期内,3株溶藻细菌显示出很好的控藻效果,使叶绿素a(Chl-a)和藻类密度分别比初始值降低87%以上和72%以上;藻类Shannon-Weaver多样性指数维持在2～3,Pielous均匀度指数介于0.60～0.81,其中,溶藻细菌L7效果最明显.而未投加菌液的水体Chl-a未发生明显上升,但藻类密度自9.55×104个/mL上升到2.09×105个/mL,藻类Shannon-Weaver多样性指数由2.17降到1.11,Pielous均匀度由0.60降到0.33.3株溶藻细菌并非简单地杀灭水体中的全部或某些藻类,而是能明显地调节藻类群落结构,使其朝着较为稳定的方向发展,在修复藻型富营养化水体水生生态系统方面有很好的应用前景.     

不同水动力条件下鲴、三角帆蚌的组合对富营养化水体的净化作用

采用恒温循环水槽,研究了在不同水动力条件下,鲴(Xenocyprinae)和三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)组合对铜绿微囊藻的控制作用及对水质的影响。结果表明,在光照度2 700 lx、光暗比12 h∶12 h,26.8~27.6℃条件下,中流速(0.06m/s)最适宜铜绿微囊藻生长;低流速(0.02 m/s)组控藻效果最优,对藻细胞的去除率高达(86.11±0.30)%,其次为中流速(0.06 m/s)组,高流速(0.10 m/s)组相对最差,但对藻细胞去除率仍可达到(41.37±0.13)%;水动力条件(流速)对DO浓度影响较大,流速越大,DO浓度越大;对TP、氨氮有明显(P0.05)的去除作用,最大去除率分别为(60.4±5.5)%、(66.4±1.4)%;但对TN的去除效果不明显(P0.1),甚至一定程度上增加了水体中的氮负荷,3种(低、中、高)流速下TN浓度相对于初始值增加了(2.1±0.2)%~(19.8±0.2)%。     

曝气对遮光条件下藻类消亡的影响

以斜生栅藻和铜绿微囊藻为材料,分析低光照度范围内藻类光合作用特性和呼吸速率,研究曝气对遮光条件下藻类消亡过程的影响.结果表明,(25±1) ℃时斜生栅藻和铜绿微囊藻的光补偿点分别为600、720 lx,呼吸速率分别为89、57 μmol/(mg*h);光照度低于光补偿点,藻类内源呼吸导致水体DO浓度降低;单纯遮光(光照度为0 lx)处理7 d,斜生栅藻和铜绿微囊藻生物量去除率(以OD650计)分别为17.2%和39.1%;增加曝气措施后,斜生栅藻和铜绿微囊藻去除率分别上升到71.3%和92.0%,曝气能有效促进藻类消亡.实验数据拟合结果证明,藻细胞消亡符合藻细胞内源呼吸-衰减模型.     

扬水曝气技术在水源水质改善中的应用

扬水曝气技术是新开发的水质改善技术,用于混合上下水层、控制藻类生长、增加水体溶解氧、抑制底泥污染物释放.将该技术应用于某水源地,其提水效率达到同类设备--同温层曝气器的两倍;控制了水体表层的藻类数量,抑制了藻类的生长,将藻类叶绿素a含量降低了13.96%.扬水曝气技术的适用条件:用于控制藻类生长时,水深应不小于10 m;用于抑制底泥污染物释放时,水体应存在溶解氧小于1～2 mg/L的厌氧条件.     

小型CAF气浮设备处理滇池含藻水的试验研究

采用自制的小型涡凹型气浮(CAF)设备处理滇池含藻水,结果表明,在气浮时间为1min,分离时间为6min的条件下,聚硅硫酸铁铝(PFASSI)用量为40mg/L时,对藻类和浊度的净化效率最大分别为801%和786%;在聚丙烯酰胺(PAM)的用量为2mg/L时,对藻类和浊度的净化效率分别为959%和932%。使用PFASSI(20mg/L)和PAM(1mg/L)的组合絮凝剂时,滇池含藻水的含藻量由557mg/L降到557mg/L,浊度由375度降到27度,二者的去除率分别为99%和928%。     

基于常规饮用水工艺羟基自由基处理高藻水

我国水体的富营养化日益严重,水源地出现季节性藻类爆发现象,严重威胁饮用水安全。以厦门市莲坂水厂各工艺段出水为研究对象,采用大气压强电离放电产生羟基自由基(·OH),分别对水源水、混凝沉淀出水、砂滤出水进行处理,处理时间为4.5 s。当注入总氧化剂浓度为1.8 mg·L~(-1)时,高藻浓度从25.3×104cells·m L~(-1)降到800 cells·m L~(-1);对混凝沉淀出水注入总氧化剂0.6 mg·L~(-1)、砂滤出水注入0.2 mg·L~(-1)时,藻细胞都未检出;·OH处理后CODMn、TOC及UV254均有明显降低,砂滤出水三卤甲烷小于8μg·L~(-1);检测的各项指标均达到国家《生活饮用水卫生标准》(GB 5479-2006)。因此,·OH可快速有效安全地杀灭高藻,为我国高藻水源地饮用水卫生安全保障提供技术支撑。     

聚合氯化铝铁去除微污染水体中藻类的研究

以聚合氯化铝铁(PAFC)为絮凝剂,H2O2为预氧化剂,用正交实验研究了PAFC处理微污染水体中藻类和降低浊度,得出正交实验中各因素的主次关系及对除藻和除浊度的影响,研究表明,ρPAFC是影响除藻和除浊度的重要因素.在最佳处理条件,即ρPAFC为20 mg/L,ρH2O2为6 mg/L,pH为7,搅拌时间为4 min,能使水体中藻细胞街度从9.4×107 cells/L降至3.16×106 cells/L,除藻率为96.6%,浊度降至0.70 NTU,除浊度率达93.0%.     

利用电液压脉冲技术控制水体藻类的研究

针对传统的物理、化学和生物除藻技术的缺陷,提出了利用电液压脉冲技术控制水体中藻类的新方法.基于电液压脉冲技术的工作原理,利用水泵抽取湖泊中的水体,在电液压脉冲产生的高压和高温作用下,对控制水体藻类的工艺流程进行了详细分析.理论分析和实验研究表明:电液压脉冲的除藻效果与其作用次数呈指数关系,放电产生的电磁场、等离子体、空化流和在放电区域内所发生的复合作用对液体具有强大的综合作用,它们瞬间同时对水体发生作用,因此可以杀菌和控制湖泊水体中的藻类,以达到保护环境的目的.同时,利用电液压脉冲技术控制水体中的藻类,根据水的污染程度,能耗仅为0.1～0.5 kWh/m3.     

再生水补水河道中流速对浮游藻类生长影响的模拟实验

以再生水为主要补给水源的城市河道中,避免藻类水华是河道调控的重点之一。实际调控中,在控制藻类数量增长的同时,还应关注藻类群落的多样性,降低由于优势藻种的生长而导致水华的可能。在3种水深下各设置7组流速条件,利用环形水槽模拟研究不同组合条件下河道单元水体中浮游藻类的生长情况,通过计算藻类比生长率和藻类群落的香浓-威纳(Shannon-Wiener)指数描述藻类增长速率和群落生物多样性,从而对浮游藻类生长情况进行综合评价。实验结果显示,相同水深下浮游藻类比生长率在0.05~0.08 m·s~(-1)流速范围内出现最大值,而适当降低水深有利于提高水体浮游藻类的群落多样性。综合分析比生长率和多样性得到,在0~0.05 m·s~(-1)流速附近产生水华的潜势较高。     

再生水补水景观湖浮游藻类群落结构特征及与环境因子的关系

在2014年6月至2015年5月,对以再生水为补水水源的天津临港生态湿地公园景观湖区的浮游藻类和水质指标进行逐月监测,应用典范对应分析(CCA)研究了浮游藻类与环境因子之间的关系,评价了湖区的水环境状况。结果表明:共鉴定出浮游藻类7门67属115种(包括变种),硅藻门种类最多,其次为绿藻门和蓝藻门,浮游藻类丰度范围为3.5×106~49×106cells·L~(-1),平均丰度为25.7×106cells·L~(-1),优势藻种主要为链状假鱼腥藻、梅尼小环藻、四尾栅藻、颤藻、项圈藻和卵形隐藻;多样性分析显示,藻类物种多样性一般,结合优势指示种评价水体为中污染富营养型水体;典范对应分析表明,水温、盐度、TN/TP等是影响临港再生水补水景观湖藻类群落结构的主要因素。     

固载型TiO2光催化反应器对富营养水体杀藻作用研究

以泡沫镍作为载体，利用电沉积技术将纳米TiO₂负载在泡沫镍上，制成固载型TiO₂光催化反应器。研究表明，经过光催化反应器处理的富营养水体，30 h内叶绿素a由96.2 mg/m³降至2.2mg/m³，下降率达97.6％，而未负载纳米TiO₂普通泡沫镍材料，在同样光强的紫外灯照射下，叶绿素a下降率为74.3％，表明紫外光照射虽然也具有一定的杀藻功能，但是光催化反应才是藻类被杀灭的主要原因。利用9.54 m³景观喷水池进行杀藻中试，光催化反应器也同样表现出优异的杀藻性能，12 d内叶绿素a由18.7 mg/m³降至1.9mg/m³，下降率达到89.8％，水体由浓绿变为清澈见底，这表明光催化反应器具有很强的杀藻能力，通过有效杀灭富营养水体中藻类、控制藻类基数，对应急处理城市景观水、湖泊等富营养水体和突发性藻华，提高生物-生态法处理效率，改善城市水环境具有十分重要的意义。     

势能增氧生物控藻技术研究

势能增氧生物控藻利用生物控藻技术,结合生态学、水力学和污水生物处理原理,由势能增氧生态床和循环系统组成.势能增氧生态床内投加填料,自行挂膜.通过虹吸,利用水流势能进行大气复氧,逐层增加水体溶解氧浓度,创造好氧环境,降解有机污染物.同时,给藻类的上一营养级轮虫创造优势好氧环境,使其大量繁殖,吃掉藻类,恢复生态系统食物链,恢复局部生态平衡.实际测试结果表明,COD最大去除率达到72.4%,对氨氮、磷也有一定的去除率;除藻效果良好.湖水循环区域藻类最大去除率超过93%;经济高效.直接运行费用低,仅为0.15元/m~3.     

臭氧对河道典型藻类的影响研究

为探究臭氧工艺应用于河道等污染水体控制藻类的可行性,分别针对水体浮游藻类和附着藻类开展臭氧投加影响实验。结果表明:(1)投加臭氧30min后,浮游藻类铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和尖针杆藻(Corynebacterium albicans)藻细胞密度随臭氧浓度的增加而下降,臭氧胁迫影响的质量浓度阈值为4mg/L,此浓度下,细胞出现大量死亡,且此后15d内很难得到恢复。(2)附着藻类受臭氧胁迫的质量浓度阈值为3mg/L。3mg/L臭氧水中藻生物膜的总生物量、叶绿素a、胞外多糖和脱氢酶活性均较原水低,但随着时间的延长,各项指标基本都表现出了与原水差距缩小的趋势,说明附着藻类有较强的恢复能力。     

小型CAF气浮设备处理滇池含藻水的试验研究

采用自制的小型涡凹型气浮(CAF)设备处理滇池含藻水，结果表明，在气浮时间为1min，分离时间为6min的条件下，聚硅硫酸铁铝(PFASSI)用量为40mg／L时，对藻类和浊度的净化效率最大分别为80．1％和78．6％；在聚丙烯酰胺(PAM)的用量为2mg／L时，对藻类和浊度的净化效率分别为95．9％和93．2％。使用PFASSI(20mg／L)和PAM(1mg／L)的组合絮凝剂时，滇池含藻水的含藻量由557mg／L降到5．57mg／L，浊度由375度降到27度，二者的去除率分别为99％和92．8％。     

藻类生物膜脱氮除磷动力学研究

将水华鱼腥藻附着固定在改性的弹性聚氯乙烯载体表面形成藻类生物膜,用于研究其脱氮除磷动力学过程。保持氮磷比约为11∶1,配制NH+4-N和PO3-4-P初始浓度变化范围分别为4.31~229.91和1.70~69.15 mg/L的模拟废水,在废水p H为6.8~7.2、室温、光照强度3 500 lx、连续光照条件下培养藻类生物膜,利用Michaelis-Menten模型测定产率系数Y、反应速率常数k与半饱和常数Km。结果显示,藻类生物膜对氮、磷的去除速率随着营养物质浓度的升高而增加;与磷相比,藻类生物膜对氮的利用效率更高。藻类生物膜脱氮除磷动力学系数分别为:1 N:Y=0.72(mg/m2chla)/(mg/L NH+4-N),k=1.24(mg/L NH+4-N)/((mg/m2chla)·d),Km=17.88 mg/L;2 P:Y=2.50(mg/m2chla)/(mg/L PO3-4-P),k=0.35(mg/L PO3-4-P)/(mg/m2chla)/d,Km=7.29 mg/L。     

纤维直接过滤去除原水藻类

以丙纶丝为滤料 ,以自制转鼓装置对高藻原水进行直接过滤除藻试验。结果表明 ,对Chl a及藻总数的去除率分别为 64 %— 95 % (平均 91% )和 82 %— 96% (平均 92 % ) ,对主要藻种的平均去除率均在 85 %以上 ,除藻效果明显。原水中藻类特征、试验运行工况条件直接影响对藻类的去除效果。筛分截留与吸附 -絮凝是试验装置过滤除藻的主要机理     

藻类打捞对水体营养循环的影响及其生态效果研究

富营养化水体中的藻华是氮磷的富集器,太湖打捞藻样中的总氮、总磷、游离磷及有机物含量分别为98.87g/kg、3.25 g/kg、0.21 g/kg和95.65%。在底泥中沉降藻类的矿质化周期随着温度的升高而缩短;且其向上覆水中释放氮、磷的强度具有随水温升高而增强的趋势。但在水层厚/底泥比不同的区域,这种营养物释放强度又存在显著的差异。实验证明,藻类的打捞是一种人工延长食物链去除氮磷等污染物的有效方法。     

海河干流天津段氮磷对藻类生长的影响及动力学分析

本实验以海河干流天津段水体为对象,对其中四种典型共存藻类(即铜绿微囊藻、小球藻、卵囊藻和席藻)在不同氮磷营养盐环境条件下的响应生长规律进行了过程表征及动力学研究。实验结果表明,N/P在10~40范围适宜藻类生长,N/P为10时藻类比增长率最大;氮浓度水平在2.0~15 mg·L~(-1)、磷浓度水平在0.2~1.5 mg·L~(-1)内,藻类比增长率随着氮磷浓度的升高而增大,当氮浓度为15 mg·L~(-1),磷浓度为1.5 mg·L~(-1)时达到最大,优势藻为卵囊藻;通过Monod藻类生长动力学分析得出,藻类最大比增长率为0.050 8,半饱和常数为0.157,表明目标河段水华暴发风险相对较低,且磷是藻生长限制性因子。