澎溪河水环境及超声波除（抑）藻技术研究

论文摘要

三峡库区支流众多,自2003年三峡水库二期蓄水后三峡库区部分次级河流出现多次不同程度的“水华”现象。水华的发生是一个复杂、渐进的过程,因此在水华暴发前期,做好相应的预防措施,对减轻水体的富营养化程度、减小水华暴发的可能性有着重要的意义。本文对澎溪河水质的年季变化做了相关的分析,力求预警该流域水华的暴发;另外,对超声抑藻和除藻的效果进行了系统的研究,并建立了针对澎溪河水华的多功能移动抑藻和除藻平台,对该平台在实验场地内的运行效果展开试验;最后,对多功能抑藻和除藻平台的除藻理论和经济性进行分析,评价其示范推广的可能性。超声波可以抑制藻类的生长,低频率20-50kHz对澎溪河藻类的抑制效果较好,随着辐照时间的延长,超声波抑藻具有饱和趋势,最佳抑藻时间为5min。超声波在最佳工况条件下辐照,藻类每天的增长值（△Y 5）与自然水体藻类每天增长值（△Y0）符合幂指数关系y 0 = 0.2911x1.0283,R2 = 0.9771;藻密度增加的同时,叶绿素a也随之增加,超声波对叶绿素a与对藻密度的影响具有一致性。针对澎溪河流域水华特征,构建多功能移动抑藻与除藻平台,研究超声波辐照时间、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,实验采用响应曲面分析法对各个影响因素进行优化。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,采用多台超声波发射器作用,对藻类和叶绿素a的去除,均不同程度提高,但处理的经济成本也随之增加。多功能移动抑藻和除藻平台的超声设备功率低,运行费用较其它处理技术大为减少,具有费用低的优点。并且超声波抑藻技术能有效抑制水华的暴发,无副作用,不会对水生生态系统造成二次污染,日常管理及运行费用不高,实际运营成本在0.35元/102×m2左右,在整个三峡库区次级河流治理中具有较强的工程适用性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 三峡库区次级河流富营养化现状及特征
• 1.1.2 澎溪河流域富营养化现状及特征
• 1.2 水华应急技术研究现状
• 1.2.1 物理抑藻、控藻和除藻技术
• 1.2.2 化学药剂杀藻、控藻技术
• 1.2.3 生态修复抑藻技术
• 1.2.4 微生物抑藻、溶藻控藻技术
• 1.3 超声波除（抑）藻技术研究现状
• 1.3.1 超声波除（抑）藻机理研究
• 1.3.2 超声波除（抑）藻效果影响因素研究
• 1.3.3 超声波除（抑）藻国内外研究
• 1.4 课题研究目的与意义
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究意义
• 2 研究内容与方法
• 2.1 研究内容
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 多功能移动抑藻和除藻平台
• 2.2.2 监测指标及方法
• 3 澎溪河水质指标的变化规律
• 3.1 物理因子
• 3.1.1 水温
• 3.1.2 透明度
• 3.2 化学因子
• 3.2.1 pH 值
• 3.2.2 DO
• 3.2.3 TN
• 3.2.4 TP
• 3.2.5 NH3-N
• 3.3 各影响因子之间的相关关系
• 3.3.1 澎溪河DO 与水温的关系
• 3.3.2 澎溪河DO 与藻密度的关系
• 3.3.3 澎溪河pH 与藻密度的关系
• 3.3.4 澎溪河藻密度与叶绿素a 的关系
• 3.3.5 澎溪河DO 与叶绿素a 的相关性分析
• 3.3.6 澎溪河pH 与叶绿素a 的相关性分析
• 3.4 本章小结
• 4 超声波抑藻试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 超声波参数变化对藻密度的影响
• 4.2.1 超声辐照时间影响
• 4.2.2 超声辐照频率影响
• 4.2.3 最佳抑藻工况与对照组变化值关系
• 4.3 超声波对叶绿素a 含量变化影响
• 4.3.1 叶绿素a 的作用和结构
• 4.3.2 超声辐照对叶绿素a 的影响
• 4.4 本章小结
• 5 超声波除藻试验研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验场地水文概况和场地选择
• 5.2.1 实验场地区水文概况
• 5.2.2 实验场地选择
• 5.3 多功能移动除藻平台对藻类的即时去除效果研究
• 5.3.1 超声除藻动力学研究
• 5.3.2 水华期间超声波对藻类的即时去除效果研究
• 5.4 本章小结
• 6 多功能移动抑藻和除藻平台可行性分析
• 6.1 超声波除藻理论可行性
• 6.1.1 藻类气囊等结构的影响
• 6.1.2 藻细胞表面分泌物影响
• 6.1.3 藻细胞在超声场中迁移
• 6.2 澎溪河超声波抑藻与除藻效果评价
• 6.2.1 超声波抑藻效果评价
• 6.2.2 超声波除藻效果评价
• 6.3 多功能移动抑藻和除藻平台经济可行性
• 6.3.1 工程设备投资费用
• 6.3.2 日常运营管理费用
• 6.4 多功能抑藻和除藻平台示范可行性
• 7 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A 作者在攻读硕士期间发表的学术论文与研究成果
• B 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目