超声波技术应用于针杆藻暴发的应急处理试验研究

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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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