超声波技术应用于针杆藻暴发的应急处理试验研究

摘要

近年来由于水体环境污染，水华暴发时有发生，一系列环境问题产生的同时，净水厂的正常运行受到了极大影响。针杆藻作为水华藻种之一，因其针状结构的特殊性，较其它藻类更易堵塞滤池，造成水厂制水负担。因此，当针杆藻水华暴发时，各水厂急需一种有效的应急措施对其进行控制。超声波技术作为一种有效的除藻抑藻措施，现已有较多研究。但对针杆藻的控制研究还鲜有报道。本文利用超声波对针杆藻细胞的破坏和生长抑制两方面作用，分别进行单因素试验和响应面试验，对超声波作用于针杆藻的即时去除效果和生长抑制效果进行研究，为超声波应急处理针杆藻暴发提供试验支撑。
　　超声波即时去除针杆藻的单因素试验结果表明，超声波作用针杆藻后，藻密度和叶绿素的去除效果均表现出一定的规律：超声频率在200kHz到800kHz的范围中，去除效果与超声频率呈负相关，与超声功率，作用时间呈正相关。去除率随超声功率和作用时间的增长过程中均存在拐点，拐点后增加趋势趋于平缓，饱和效应明显。响应面优化试验得到超声波即时去除针杆藻的最佳参数组合为：超声频率300kHz，超声功率100W，作用时间11min。此参数组合下，实测藻去除率为78.17％。zeta电位从-34.13mV增加至-25.1mV，流动性增加，电导率下降，絮凝效果得到提升，能够有效减少絮凝工艺中絮凝剂的投加量。由此可见，超声波除藻技术应用于水厂预处理单元时，不仅有即时去除针杆藻的效果，还对常规絮凝工艺有促进作用。
　　超声波抑制针杆藻生长的单因素试验结果表明，抑藻率随超声频率，超声功率和作用时间成正比增长。但超过拐点后，存在明显的饱和趋势。通过响应面优化试验结果分析，超声波抑制针杆藻生长的最佳参数组合为：超声频率700kHz，超声功率100W，作用时间6.4min。此参数组合下的实测抑藻率可达到90.91%，去除效果明显。进一步对超声作用前后的藻液样品进行超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）、过氧化氢酶（CAT）检测，均说明在抑藻最佳参数组合下，针杆藻经过超声辐照后，大量藻细胞受到损伤，同时部分损伤的藻细胞具有一定的修复能力，并未立即死亡。所以超声作用两天以后，藻细胞数量出现回升。超声波对针杆藻生长的抑制作用能在短时间内抑制针杆藻疯长，该项技术除可应用于水体中控制水华。还可应用于水厂中，缓解因藻细胞在各构筑物中生长而产生的不利影响。

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1 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 超声波除藻抑藻技术

1.3 课题的提出与来源

1.4 课题研究的目的、内容与意义

2 试验材料与方法

2.1 试验材料与试验装置

2.2 考核指标及检测方法

3 超声波即时去除针杆藻试验研究

3.1 引言

3.2 超声辐照即时去除针杆藻单因素试验研究

3.3 超声辐照即时去除针杆藻响应面试验研究

3.4 超声作用后针杆藻zeta电位研究

3.5 本章小结

4 超声波抑制针杆藻生长试验研究

4.1 引言

4.2 超声辐照抑制针杆藻生长单因素试验研究

4.3 超声辐照抑制针杆藻生长响应面试验研究

4.4 细胞损伤情况研究

4.5 本章小结

5 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

致谢

参考文献

附 录