超声波强化混凝沉淀安全除藻水处理试验研究

摘要

水体富营养已成为全球性的水环境问题，湖泊水库等水源地藻类过渡繁殖，严重影响了城市的供水，威胁供水安全。目前水厂中采用的除藻方法，在工艺的经济性、安全性和除藻的效率方面都存在着弊端，已经不能满足城市供水的需求和要求，以及人们对饮用水水质的要求。随着超声波技术和声化学的不断推广和发展，将超声波技术用于除藻抑藻方面日益受到重视，超声除藻抑藻技术具有清洁、反应条件温和、高效和速度快等显著特点，所以在藻类控制领域有着广阔的应用前景。
　　本研究探究超声强化混凝沉淀除藻的效果以及其安全性，找出适当的频率、功率以及超声辐射的时间能够安全有效的去除藻类，保障供水安全。主要结论有以下几点:
　　(1)一定频率一定功率的超声波短时间辐射含藻水样，然后进行混凝沉淀可以去除大量藻类，超声波强化混凝除藻技术除藻效果明显。频率20KHz、强度10档、8档、6档、5档、4档的超声波作用20s;频率40KHz、强度10档和8档的超声波作用15s，强度5档和6档的超声波作用20s，强度3档超声波作用60s;频率68KHz、强度10档、8档和6档的超声波作用10s，强度5档和4档超声波作用15s，强度3档超声波作用50s;频率80KHz、强度10档、8档、6档、5档和4档的超声波作用10s;频率120KHz、强度10档、8档、6档、5档、4档和3档的超声波作用10s后，再进行混凝沉淀都能达到良好的除藻效果，沉淀水浊度小于1NTU，叶绿素a浓度小于1μg·L-1，藻类去除率98％以上。
　　(2)相同输入功率时，超声波频率越高，除藻效果越好。
　　(3)随着水深的增加超声波除藻的效果变差，在15cm水深范围内68KHz和120KHz的10档功率除藻效果受水深的影响较小，其余受水深影响较大。随着水深的增加需要辐射更长的时间才能达到良好的除藻效果。所以超声波强化混凝除藻的效果，不仅和超声波的频率、强度和辐射时间有关，同时也受到水量水深的影响。当水量和水深增加时，增加超声波辐射的时间可以保证较好的除藻效果。
　　(4)超声波辐射后藻毒素有一定量的增加，频率20～120KHz、强度3～10档超声波作用时间10s以内，藻毒素的增长率较小低于5％，并且都远低于WHO（世界卫生组织）推荐的饮用水水源中MC-LR的安全限值是1.0μg/L。短时间超声波作用后，水中DOC净减少，随着超声波作用时间延长，水中DOC浓度增加。频率68～120KHz的超声波作用10s以内，既能取得较好的除藻效果，又具有较高的安全性。
　　(5)短时间的超声波辐射后混凝沉淀除藻效果明显并且安全，是一种经济环保的除藻技术，具有巨大的发展潜力。

目录

摘要

1．绪论

1．1 研究背景

1．1．1 我国水资源和水污染现状

1．1．2 水体富营养化现状

1．2 超声波除藻技术的研究

1．2．1 现有的除藻技术

1．2．2 超声波技术在水处理中的运用

1．2．3 超声波对藻类的作用原理

1．2．4 国内外超声波抑藻技术研究现状

1．3 研究的主要内容及意义

1．3．1 研究目的和意义

1．3．2 研究内容

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验装置

2．1．2 水样

2．2 实验方法

2．2．1 水样超声波处理

2．2．2 混凝沉淀

2．2．3 浊度和叶绿素a的测试

2．2．4 DOC和藻毒素的测定

2．2．5 超声波强度的测定

3．超声波强化混凝沉淀除藻效果

3．1 超声作用时间和功率对除藻效果的影响

3．1．1 各频率的不同功率超声波强度的测定

3．1．2 频率20KHz不同强度超声波处理效果

3．1．3 频率40KHz不同强度超声波处理效果

3．1．4 频率68KHz不同强度超声波处理效果

3．1．5 频率80KHz不同强度超声波处理效果

3．1．6 频率120KHz不同强度超声波处理效果

3．2 超声波频率对除藻效果的影响

3．3 水深对超声波除藻的影响

3．3．1 超声波在水中的衰减规律

3．3．2 不同水深时超声波处理效果

3．4 本章小结

4．超声波处理蓝藻水质安全性

4．1 藻毒素的分类及危害

4．2 超声波作用后藻毒素释放规律

4．3 超声波作用后有机物释放规律

4．4 本章小结

5．超声波水处理经济性分析

5．1 各频率各功率档的实际功率

5．2 经济性分析

5．3 本章小结

6．结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

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