羟基自由基快速杀灭典型水华蓝藻及赤潮甲藻的研究

发布时间：2020-06-17 15:27

【摘要】：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。
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X55
【图文】：

６３３５逡逑注：本表仅列出最大面积超过１００平方千米（含）的赤潮过程。逡逑典型的锥状斯氏藻和东海原甲藻如图１－２所示。锥状斯氏藻属于甲藻纲、多逡逑甲藻目、膝沟藻科、斯克里普藻属。适宜的生长温度为１７？２５邋°Ｃ，喜高强光，逡逑适宜的ｐＨ为７．０￣９．0１３９］。藻细胞呈梨形状，细胞直径跨度较大，长约１６？３６邋ｎｍ，逡逑宽约２０￣２３邋ｐｍ。上椎部有顶端突起，下椎部一般为半球形，表面包裹窄的唇瓣，逡逑中央包含宽的横沟，纵沟未达上壳及下端，细胞核通常位于中部。逡逑东海原甲藻属于甲藻纲、原甲藻科、原甲藻属，最适生长温度为２２邋°Ｃ，喜逡逑长光照，最适培养光照为３０００邋ｌｕｘ，最适盐度为２５？３１。东海原甲藻能利用硝酸逡逑盐、亚硝酸盐和铵盐，优先利用铵盐，其适宜生长的氮磷比范围为８？２０［４0１。藻逡逑细胞呈卵形

２．１邋？０！！杀灭有害藻华的实验系统逡逑２．１．１实验系统装置的构建逡逑实验室利用？０！！杀灭有害藻华的实验系统装置如图２－１所示，实验装置主逡逑要由进水水泵、流量计、高频高压电源、等离子体发生源、氧活性粒子检测器、逡逑气液混溶器、ＴＲＯ检测器以及反应主管路组成。逡逑尚温T佳

本文编号：2717806