本文關鍵詞：水源地電浮快速藻水分離技術研究，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,處理過程中藻細胞破裂釋放的藻毒素往往會帶來新的水質問題。傳統(tǒng)含藻水處理技術不僅效率低,能耗高,還存在著二次污染的風險。電浮(electro-flotation, EF),作為新興的水處理技術,在含藻水理中的應用逐漸受到重視。電浮藻水分離反應動力學的研究不僅可以了解分離的機制還可以預測分離的結果。藻水分離后水質的分析可以說明電浮影響水質的情況。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、渣水比和藻細胞受損情況,優(yōu)選最佳分離參數(shù)；并通過藻水分離反應動力學方程的建立,對反應機制進行初步探討；進一步研究電浮后現(xiàn)場水質的變化：最后根據(jù)實驗結果進行分離行裝置的構建。研究結果為藻水分離的工程應用提供了新的選擇。一、電浮技術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,當電流密度為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胞活性。結果顯示：隨著電流密度的增加,被染成紅色的藻細胞比重增加,表明藻細胞受損程度增加,到4mA/cm2時,藻細胞已全部染成紅色,且亮場下開始觀察到藻細胞破裂現(xiàn)象。應用高效液相色譜技術檢測胞外藻毒素。結果顯示,當電流密度為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,提示胞內藻毒素向外釋放。綜合各評價指標,藻水安全分離的最佳參數(shù)是3mA/cm2,20min。二、電浮技術藻水分離反應動力學的初步探討通過反應曲線可知：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。應用origin8.0對不同條件下的藻去除反應曲線進行擬合,結果顯示：當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動力學擬合曲線R2較高；當初始藻濃度在較高的水平(C≥8.1×108/L)時,按照零級反應動力學直接擬合的曲線要比按照一級反應動力學擬合的曲線的相關系數(shù)高。通過SPSS13.0對藻去除反應結果進行多元回歸分析,建立反應動力學方程：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)。由動力學結果分析可知,電浮除藻的反應速度是電流密度和作用時間的函數(shù),且二者為反比關系。初始濃度對電浮除藻速度的影響主要表現(xiàn)在反應形式上：在低濃度藻溶液中反應屬于一級反應,而在高濃度藻溶液中屬于零級反應。三、現(xiàn)場水源水樣的處理及水質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對水樣水質指標(包括溫度、色、臭和味、pH值、化學需氧量、總磷、氨氮)的變化進行分析。研究結果表明：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總氮的轉換。結合臭和味、化學需氧量、總磷的改變,認為電浮可以改善水質。四、反應裝置的構建為了降低電路負載和能耗,設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。結果顯示,當極板分布極數(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�；陔姼≡逅蛛x原理,并結合實驗研究結果和反應動力學研究,設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)為關鍵技術的反應裝置。在保證安全快速藻水分離的同時,擴大了裝置的使用規(guī)模。
【關鍵詞】：電浮 藻水分離 反應動力學 水質
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 藻水分離技術簡介14-16
• 3 電浮技術簡介16-18
• 4 本課題的研究目的、意義18
• 5 本課題的研究內容18
• 6 技術路線18-20
• 第一章 電浮技術快速安全藻水分離的實驗研究20-32
• 1.1 實驗目的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 實驗結果和討論23-31
• 1.6 本章小結31-32
• 第二章 電浮技術藻水分離反應動力學的初步探討32-44
• 2.1 實驗目的32
• 2.2 實驗材料32
• 2.3 實驗裝置32
• 2.4 實驗方法32
• 2.5 實驗結果和討論32-43
• 2.6 本章小結43-44
• 第三章 現(xiàn)場含藻水的處理及水質分析44-48
• 3.1 實驗目的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 實驗結果和討論45-47
• 3.6 本章小結47-48
• 第四章 反應裝置的構建48-52
• 4.1 改進型實驗裝置的構建48
• 4.2 處理效果48-49
• 4.3 中試裝置的構建49-50
• 4.4 本章小結50-52
• 第五章 結論和建議52-53
• 5.1 結論52
• 5.2 建議52-53
• 參考文獻53-58
• 綜述58-65
• 參考文獻62-65
• 致謝65-66
• 作者簡介66

【參考文獻】

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

本文編號：426046