本文關(guān)鍵詞：水源地電浮快速藻水分離技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：富營養(yǎng)化水體中藻類的快速增長仍舊是一個世界性的問題。在含藻水處理過程中,新鮮的藻渣因為其較高的含水率使得運輸和后期處理成本很高。同時,處理過程中藻細(xì)胞破裂釋放的藻毒素往往會帶來新的水質(zhì)問題。傳統(tǒng)含藻水處理技術(shù)不僅效率低,能耗高,還存在著二次污染的風(fēng)險。電浮(electro-flotation, EF),作為新興的水處理技術(shù),在含藻水理中的應(yīng)用逐漸受到重視。電浮藻水分離反應(yīng)動力學(xué)的研究不僅可以了解分離的機(jī)制還可以預(yù)測分離的結(jié)果。藻水分離后水質(zhì)的分析可以說明電浮影響水質(zhì)的情況。因此,本研究通過探討不同實驗室條件下的藻去除率、藻渣含水率、渣水比和藻細(xì)胞受損情況,優(yōu)選最佳分離參數(shù)；并通過藻水分離反應(yīng)動力學(xué)方程的建立,對反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行初步探討；進(jìn)一步研究電浮后現(xiàn)場水質(zhì)的變化：最后根據(jù)實驗結(jié)果進(jìn)行分離行裝置的構(gòu)建。研究結(jié)果為藻水分離的工程應(yīng)用提供了新的選擇。一、電浮技術(shù)快速安全藻水分離的實驗研究通過測定不同電流密度(1mA/cm2、2mA/cm2、3mA/cm2、4mA/cm2)、不同作用時間(5min、10min、 15min、20min)、不同初始濃度(1.5×109/L、1.4×108/L、1.5×107/L、1.5×106/L)下的OD值、殘渣、渣水體積,計算相應(yīng)的藻去除率、藻渣含水率、渣水比,評價藻水分離的效果,優(yōu)選最佳的分離參數(shù)。研究結(jié)果表明：隨著電流密度的增加,藻去除率升高,藻渣含水率逐漸降低,渣水比緩慢上升；隨著初始藻濃度的升高,除藻率總體上呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,藻渣含水率逐漸越低,而渣水比緩慢上升；隨著作用時間的延長,藻去除率升高,藻渣含水率逐漸越低,而渣水比緩慢上升。綜合各評價指標(biāo),當(dāng)電流密度為3mA/cm2,作用時間為20min時為藻水快速分離的最佳參數(shù)。應(yīng)用FDA-P I雙色熒光法檢測上述電流密度和作用時間條件下的藻細(xì)胞活性。結(jié)果顯示：隨著電流密度的增加,被染成紅色的藻細(xì)胞比重增加,表明藻細(xì)胞受損程度增加,到4mA/cm2時,藻細(xì)胞已全部染成紅色,且亮場下開始觀察到藻細(xì)胞破裂現(xiàn)象。應(yīng)用高效液相色譜技術(shù)檢測胞外藻毒素。結(jié)果顯示,當(dāng)電流密度為1mA/cm2-3mA/cm2時,隨著作用時間的延長,胞外藻毒素濃度水平不斷下降；而電流密度為4mA/cm2時,隨著時間的延長,胞外藻毒素逐漸上升,提示胞內(nèi)藻毒素向外釋放。綜合各評價指標(biāo),藻水安全分離的最佳參數(shù)是3mA/cm2,20min。二、電浮技術(shù)藻水分離反應(yīng)動力學(xué)的初步探討通過反應(yīng)曲線可知：電流密度、作用時間和初始藻濃度都會影響電浮去藻的速度；電流密度值越大,電浮除藻的速度越快；作用時間越長,電浮除藻的速度越慢；在低藻濃度水平,電浮除藻速度逐漸減慢,在高藻濃度水平,電浮除藻速度穩(wěn)定不變。應(yīng)用origin8.0對不同條件下的藻去除反應(yīng)曲線進(jìn)行擬合,結(jié)果顯示：當(dāng)初始藻濃度在較低的水平(C≤8.1×108/L)時,不同電流密度下藻去除率的一級反應(yīng)動力學(xué)擬合曲線R2較高；當(dāng)初始藻濃度在較高的水平(C≥8.1×108/L)時,按照零級反應(yīng)動力學(xué)直接擬合的曲線要比按照一級反應(yīng)動力學(xué)擬合的曲線的相關(guān)系數(shù)高。通過SPSS13.0對藻去除反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行多元回歸分析,建立反應(yīng)動力學(xué)方程：Ct=C0-C=C0-C0e(-0.01-0.041)t(C≥8.1×108/L),Ct=C0(1.135-0.015it)(C≤8.1×108/L)。由動力學(xué)結(jié)果分析可知,電浮除藻的反應(yīng)速度是電流密度和作用時間的函數(shù),且二者為反比關(guān)系。初始濃度對電浮除藻速度的影響主要表現(xiàn)在反應(yīng)形式上：在低濃度藻溶液中反應(yīng)屬于一級反應(yīng),而在高濃度藻溶液中屬于零級反應(yīng)。三、現(xiàn)場水源水樣的處理及水質(zhì)分析在太湖某水域取樣,通過上述電浮最佳參數(shù)條件對水樣進(jìn)行處理,并于電浮處理前、電浮處理后即刻、電浮處理后24h對水樣水質(zhì)指標(biāo)(包括溫度、色、臭和味、pH值、化學(xué)需氧量、總磷、氨氮)的變化進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明：水樣中的藻被完全去除；電浮處理后即刻的溫度比處理前上升了0.6℃；色度降低,且24h后無變化；臭和味消失；pH值有所上升；化學(xué)需氧量從120mg/L降為60mg/L,去除率為50%；總磷從0.068mg/L降至0mg/L,被完全去除；氨氮含量處理后即刻濃度從0.1mg/L上升為0.11mg/L,出現(xiàn)了略微的上升,但是24h后恢復(fù)到初始水平。雖然電浮處理過程會使水體溫度和pH值升高,但都未造成新的污染；氨氮的短暫改變也是因為水體內(nèi)總氮的轉(zhuǎn)換。結(jié)合臭和味、化學(xué)需氧量、總磷的改變,認(rèn)為電浮可以改善水質(zhì)。四、反應(yīng)裝置的構(gòu)建為了降低電路負(fù)載和能耗,設(shè)計了分布式脈沖電源電浮的除藻方式,并對比直流電浮、脈沖電浮以及分布式脈沖電源電浮方式下的除藻率、電流和能耗。結(jié)果顯示,當(dāng)極板分布極數(shù)為4時,在除藻率幾乎不變的情況下,能耗和電流明顯降低；且隨著分布極數(shù)的增加,電流和能耗呈下降趨勢。基于電浮藻水分離原理,并結(jié)合實驗研究結(jié)果和反應(yīng)動力學(xué)研究,設(shè)計了以分布式脈沖電源電浮系統(tǒng)和一體式藻渣去除系統(tǒng)為關(guān)鍵技術(shù)的反應(yīng)裝置。在保證安全快速藻水分離的同時,擴(kuò)大了裝置的使用規(guī)模。
【關(guān)鍵詞】：電浮 藻水分離 反應(yīng)動力學(xué) 水質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X52;TU991.2
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• Abstract7-13
• 前言13-20
• 1 污染概況13-14
• 2 藻水分離技術(shù)簡介14-16
• 3 電浮技術(shù)簡介16-18
• 4 本課題的研究目的、意義18
• 5 本課題的研究內(nèi)容18
• 6 技術(shù)路線18-20
• 第一章 電浮技術(shù)快速安全藻水分離的實驗研究20-32
• 1.1 實驗?zāi)康?/span>20
• 1.2 實驗材料20-21
• 1.3 實驗裝置21-22
• 1.4 實驗方法22-23
• 1.5 實驗結(jié)果和討論23-31
• 1.6 本章小結(jié)31-32
• 第二章 電浮技術(shù)藻水分離反應(yīng)動力學(xué)的初步探討32-44
• 2.1 實驗?zāi)康?/span>32
• 2.2 實驗材料32
• 2.3 實驗裝置32
• 2.4 實驗方法32
• 2.5 實驗結(jié)果和討論32-43
• 2.6 本章小結(jié)43-44
• 第三章 現(xiàn)場含藻水的處理及水質(zhì)分析44-48
• 3.1 實驗?zāi)康?/span>44
• 3.2 實驗材料44
• 3.3 實驗裝置44
• 3.4 實驗方法44-45
• 3.5 實驗結(jié)果和討論45-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第四章 反應(yīng)裝置的構(gòu)建48-52
• 4.1 改進(jìn)型實驗裝置的構(gòu)建48
• 4.2 處理效果48-49
• 4.3 中試裝置的構(gòu)建49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 第五章 結(jié)論和建議52-53
• 5.1 結(jié)論52
• 5.2 建議52-53
• 參考文獻(xiàn)53-58
• 綜述58-65
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 致謝65-66
• 作者簡介66

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：水源地電浮快速藻水分離技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：426046