利用低频低功率超声波强化混凝除藻的试验研究

摘要

水资源是社会发展和人类生活的重要资源，湖泊和水库是我国重要的淡水资源。随着社会的快速进步与发展，人类活动造成的地表水污染越来越多，使水体富营养化现象越来越严重，若不加以治理会造成极其严重的后果，不仅破坏水体生态平衡，而且对人类的健康构成威胁。目前，超声波技术具有其独特的优越性，因此在地表水去除藻类的研究中具有不可替代的应用前景。
　　本课题以实验室纯培养的藻类为研究对象，通过实验室试验，研究了环境因子和藻类自身因素对低频低功率超声波除藻效果的影响，并且在本试验条件下根据藻类生长曲线探究了最适超声功能因子对控藻效果的影响，最后还研究了超声强化混凝的影响因素。
　　试验结果表明:藻细胞浓度随着超声时间的延长呈现下降的趋势，在5min时出现突跃;对浊度的去除效果较好，均在60％以上，综合比较在本试验条件下，5min为最经济有效的处理时间。在功率与作用时间一定的情况下，本实验中40kHz的超声除藻效果好于20kHz和80kHz，对叶绿素a的去除效果也是一样。因此40kHz为低频范围内最适的超声频率。超声波除藻的效果随着超声功率的增强越来越好，但是当功率超过一定范围后，去除效果不再显著，而是趋于平稳，综合考虑经济性和去除效果，80W时可以达到满意的效果。四个不同的超声功率对浊度的去除率都能达到68％以上。
　　低频低强度超声波可以抑制藻类生长，并且相同能量的超声波多次作用于藻类比一次性连续处理的方式抑藻效果更佳明显。因此在总能量消耗相同的情况下，低剂量高频次的处理模式有利于提高抑藻效果。
　　超声波对铜绿微囊藻的去除率随着温度的升高呈现上升趋势，当温度为15℃时，藻浓度的去除率为24％，当温度为35℃时，藻浓度的去除率为24.5％。总体来说温度对超声波除藻有一定的影响。
　　超声波处理不同的藻类会得到不同效果。对蓝藻的去除效果优于硅藻和绿藻。试验中用40kHz，80W超声波处理5min的去除效果为铜绿微囊藻＞小环藻＞栅藻，去除率分别为47.27％、35.45％和13.8％。可见有气囊的藻类比没有气囊的藻类更容易被去除。
　　超声强化混凝对蓝藻的去除效果要好于绿藻和硅藻。试验中对铜绿微囊藻的处理效果最好，在超声作用5s时，铜绿微囊藻细胞的去除率为95.51％。超声波能够使藻类混凝去除效率得到提高，并且去除率相同的情况下减少了混凝剂的用量。当聚合氯化铝(PAC)的用量为16mg/L时，超声处理后的浊度比单独混凝的去除率还提升了80.42％。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 我国水体污染现状

1．1．2 水体富营养化的成因

1．1．3 水体富营养化的危害

1．2 超声波水处理技术

1．2．1 超声波的基本原理

1．2．2 超声波技术在水处理中的应用

1．2．3 超声组合技术的研究现状

1．3 混凝技术除藻效果

1．3．1 混凝机理

1．3．2 混凝技术在除藻中的应用

1．4 论文研究思路及内容

1．4．1 课题来源

1．4．2 研究意义

1．4．3 研究内容

第2章 试验材料与方法

2．1 试验材料

2．1．1 藻种的选择

2．1．2 培养基与培养条件

2．1．3 混凝剂的选择

2．1．4 试验仪器

2．1．5 试验主要药剂

2．2 主要的分析指标和测定方法

2．2．1 藻细胞浓度的测定

2．2．2 叶绿素a(Chl-a)的测定

2．2．3 浊度的测定

第3章 超声波功能因子对除藻效果的试验研究

3．1 试验材料与方法

3．1．1 藻种的培养

3．1．2 藻类的生长曲线

3．1．3 除藻试验方法

3．2 超声功能因子对藻类去除效果的影响

3．2．1 超声辐照时间对藻类去除效果的影响

3．2．2 超声频率对藻类去除效果的影响

3．2．3 超声功率对藻类去除效果的影响

3．2．4 超声辐照模式对藻类处理效果的影响

3．3 本章小结

第4章 环境因子对超声波除藻效果影响的试验研究

4．1 引言

4．2 环境因子对超声波除藻效果的影响

4．2．1 温度的影响

4．2．2 pH值的影响

4．2．3 光照的影响

4．3 藻类因素对超声波去除藻类的影响

4．3．1 藻种的影响

4．3．2 藻体初始浓度的影响

4．3．3 藻液生长阶段的影响

4．4 本章小结

第5章 超声强化混凝除藻的试验研究

5．1 引言

5．2 试验材料与方法

5．2．1 混凝剂

5．2．2 超声波反应器

5．2．3 除藻试验方法

5．3 试验结果与分析

5．3．1 超声时间对超声波强化混凝除藻效果的影响

5．3．2 超声频率对超声波强化混凝除藻效果的影响

5．3．3 超声功率对超声波强化混凝除藻效果的影响

5．3．4 pH值对超声强化混凝除藻效果的影响

5．3．5 超声波强化混凝对不同藻类的去除效果

5．3．6 混凝剂投加量的影响

5．4 本章小结

第6章 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢