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随着我国工农业的快速发展,工业污水、农业废水和生活污水不断排入湖泊水库和海洋流域,水体富营养化严重,有害藻华的爆发愈发频繁。有害藻华的频繁爆发,造成水体污染,破坏了淡水和海洋系统正常的生态平衡,对人体健康也有潜在的威胁。如何快速、高效、安全地杀灭有害藻华是解决水华和赤潮问题的重点和难点之一。本文基于大气压强电离放电协同气液混溶技术产生羟基自由基(·OH)的技术,通过制备高浓度的·OH,并建立·OH杀灭有害藻华的实验系统装置,对典型水华蓝藻铜绿微囊藻、赤潮甲藻锥状斯氏藻和东海原甲藻进行杀灭实验。探究了不同TRO浓度的·OH对有害藻华杀灭的影响,进行了·OH杀灭有害藻华的形态学分析,并对比了常规化学药剂的杀灭效果,主要研究内容及结果如下:(1)利用以·OH产生设备为核心构建的实验系统装置,以铜绿微囊藻和两种赤潮甲藻为杀灭对象,确定了·OH杀灭藻类的剂量-效应关系、时间-效应关系和CT阈值。结果表明,·OH对藻密度为1.02×106cells/mL的铜绿微囊藻的杀灭阈值、杀灭时间和CT阈值分别为1.37 mg/L、3 s和0.07 mg·min/L;对于藻细胞密度为1.08×104 cells/mL的锥状斯氏藻,·OH的杀灭阈值、杀灭时间和CT阈值分别为0.79 mg/L、6 s 以及 0.08 mg·min/L;对于藻密度为 1.05×104 cells/mL 的东海原甲藻,杀灭阈值、杀灭时间和CT阈值值分别为0.51 mg/L、6 s以及0.05 mg·min/L。在·OH的杀灭阈值处,藻细胞完全失去光合活性,铜绿微囊藻、锥状斯氏藻及东海原甲藻的叶绿素a的降解率分别为32.4%、68.0%、75.0%。(2)扫描电镜形态学观察结果表明,在·OH完全致死藻的杀灭阈值处,铜绿微囊藻和两种海洋甲藻的藻细胞整体结构保持完整,未见藻细胞明显变形和破裂的现象,水体中溶解性有机物DOC的含量基本未发生变化;而在2倍杀灭阈值下,观察到藻细胞变形严重,部分藻细胞发生破裂,水体中DOC含量增加明显,细胞内容物大量溢出。(3)·OH和常规化学药剂杀灭铜绿微囊藻的对比实验表明,在与·OH杀灭该藻剂量相同的情况下,ClO2的杀灭CT阈值是13.70 mg·min/L,是·OH的196倍;CuSO4 的杀灭 CT 阈值是 1972.8 mg·min/L,是·OH的的28144倍;H2O2的杀灭灭CT值为3945.6 mg·min/L时,对铜绿微囊藻的杀灭率是75.8%,不能完全杀灭藻。·OH和常规化学药剂杀灭东海原甲藻的对比实验表明,C1O2的杀灭CT阈值是 7.65 mg·min/L,是·OH 阈值的 153 倍;在 CT 值为 1468.8 mg·min/L 时,CuSO4的杀灭率为81.7%,H202的杀灭率为25.4%,都不能完全杀灭东海原甲藻。(4)在翔安水厂进行饮用水高藻水华·O]H预处理的试验结果表明,TRO浓度为1.03 mg/L,·OH在管路中强氧化杀灭高藻20 s后,活藻密度由1.79×105 cells/mL降至280 cells/mL,满足进厂水要求。相同剂量的NaClO预处理2 h后,活藻密度降为1.46×105 cells/mL,存活的藻类将进入管网,增加了后续工艺处理的难度。·OH预处理水源水后,死亡的聚团铜绿微囊藻细胞保持完整形态,四类微生物指标均达到国家饮用水标准,其他常规水质参数的值也明显降低,有利于后续工艺的进一步处理。综上,基于大气压下强电离放电生成的·OH,对有害藻华可以实现快速、高效、安全的杀灭,为防控水华和赤潮的爆发提供了一种新方法。