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本课题在气浮净水技术的基础上,提出依靠具有碰撞粘附及过滤截留作用的微气泡层进行水质处理的微气泡过滤水质净化技术,为上海世博园区内景观水体的水质保障提供技术支持,也为城市人工景观水体的水质保持提供借鉴。
为了对微气泡性质进行准确、快速的评价,研究建立了以摄像机、显微镜和观测水槽为主体的动态显微测试技术,该技术可以动态拍摄释气水中运动着的微气泡,获取其连续运动过程,准确反映释气水中微气泡直径分布情况。微气泡动态显微测试技术为微气泡净水技术的不断发展建立了重要的研究基础。
课题通过微气泡动态显微测试技术和微气泡稳定时间法,以微气泡平均直径作为评价指标,对气液混合泵、溶气罐以及释放器进行不同组合而成的四种微气泡产生系统进行了优选研究,并考察了压强和吸气量对微气泡直径的影响规律。结果表明,增加压强、减小吸气量均可以提高微气泡产生系统的紊流程度,从而增多气泡核位的总体数量,在释气量相同的条件下,气泡平均粒径将会减小,直径分布趋于集中。在压强为0.42MPa,吸气量为7%时,单独使用气液混合泵、组合使用气液混合泵和溶气罐、组合使用气液混合泵、溶气罐和释放器以及组合使用气液混合泵和释放器四种微气泡产生系统产生的微气泡平均直径分别是85.8微米、72.0微米、71.6微米和83.1微米。综合考虑工程应用中的实用性,后续试验选择气液混合泵和溶气罐作为微气泡产生系统。
课题在对最优微气泡产生系统的释气性能研究的基础上,以释气量、微气泡数量浓度等作为评价指标,对该微气泡产生系统的最佳工况进行了研究。结果表明,增加压强可以提高气泡数量浓度;减小吸气量,气泡数量浓度有一定提高,但是继续减小吸气量,气泡的数量浓度有所下降。该系统的最佳工况:压强为0.42MPa,吸气量为7%,此时系统产生的微气泡数量浓度最高,达到2.1×108个/L,平均直径最小,为72.0微米。
课题开展了微气泡过滤水质净化技术处理富营养化人工景观水体的试验研究,并对除藻机理进行了深入的探讨。结果表明,进水叶绿素a平均浓度约为15~95μg/L,当回流比达到130%,水力负荷为5m/h时,去除率达到93.4%,出水叶绿素a平均浓度为2.9μg/L,可达到贫中营养型水体要求。微气泡的平均直径的减小及数量浓度的提高有利于藻类的分离。同时,该技术对原水中的总磷、氨氮、浊度、有机物的去除率分别达到50.2%、57.0%、61.1%和59.3%,出水均满足Ⅳ水水质标准,水体富营养化程度可以得到有效控制。
课题开展了微絮凝/微气泡过滤水质净化技术处理富营养化人工景观水体的试验研究,试验结果显示,存回流比为50%,水力负荷为7m/h条件下,PAC投加量为3mg/L时,经过微絮凝/微气泡过滤水质净化处理后叶绿素a、总磷、浊度、有机物、氨氮等污染指标均满足Ⅳ类水水质标准,水体富营养化程度得到有效控制。水质净化