盐酸改性粉煤灰强化混凝除藻研究

发布时间：2020-03-26 05:50

【摘要】：近年来,我国饮用水源水污染问题逐渐加剧,湖库富营养化现象严重,使得蓝藻水华频发,影响群众供水安全。因此,研究卓效、经济的除藻技术十分迫切。本课题以传统混凝工艺为基础,研究了盐酸改性粉煤灰(Hydrochloric acid modified fly ash,FA-HCl)强化混凝除藻效果,主要考察了投加量、藻密度、胞外分泌物(EOM)、沉降时间、藻类生长期等因素对其除藻效果的影响,优化其除藻条件,分析其除藻机理,得到以下研究结论:(1)以水华微囊藻悬液为对象,选用不同方法对粉煤灰改性,开展了粉煤灰除藻改性方法的筛选研究。实验表明,单独粉煤灰的藻去除率在10%~15%;对比不同的方法改性后粉煤灰除藻效果:盐酸硫酸高温超声波NaOH,其中盐酸溶液浓度为15.0%,投加量为90 mg/L,FA-HCl的藻去除率达到最佳,藻密度、浊度和Chl-a去除率分别为100%、98.87%和100%。(2)分析FA-HCl强化混凝除藻效果研究发现,投加量为80 mg/L,藻密度A_(680)≈0.1时,FA-HCl的藻去除率达到93%以上;在此条件下,沉降时间为40 min时,藻密度、浊度和Chl-a去除率分别为97.67%、97.89%和100%。藻类由迟缓期生长至衰亡后期时,DOC值由10.02 mg/L增长至85.91 mg/L;当投加量一定时,对比不同生长期藻去除率发现,对数期藻去除率达到最大值,藻密度、浊度和Chl-a去除率分别为97.09%、98.67%和100%;衰亡期藻去除率下降至40%左右,表明较少的EOM可以极大的促进混凝,过量的EOM会阻碍混凝。(3)由响应面分析方法(Response Surface Methodology,RSM)发现,FA-HCl强化混凝除藻最优工艺条件:投加量、沉降时间和EOM分别为113 mg/L、50 min、11 mg/L,其中UV_(254)模型显著性影响因子依次为:FA-HCl投加量沉降时间EOM,Chl-a模型显著性影响因子依次为FA-HCl投加量EOM沉降时间。(4)分析FA-HCl混凝除藻机理发现,酸改性后粉煤灰表面空洞增大,增加了其比表面积;对藻絮体形态分析表明,FA-HCl除藻生成藻絮体较粉煤灰大且密实,且有粘结、团聚现象;对Zeta电位分析表明,处于衰亡期前藻细胞混凝过程中有明显压缩双电层现象;生长至衰亡期后藻细胞表面分泌大量的EOM,使得藻液中电负性越强,在相同改性粉煤灰投加量下,过量的EOM抑制了絮凝作用,使得混凝剂除藻效果降低。
【图文】：

状况分析,水体富营养化,富营养化

第一章绪论1.1 水体富营养化现状及危害1.1.1 水体富营养化现状近年来，由于过量的N、P、K 等元素排放至环境水体中，以致蓝藻等浮游生物的过度滋生，水质不断恶化，造成水生生物的大量死亡，这种现象称之为富营养化（Eutrophication）[1]。由于在富营养化水溶液中不相同藻种的颜色各异，故其在水面上出现颜色有所差异。海水中的富营养化被称为“赤潮”或“红潮”（Red tide），而在湖库中被称为“水华”（Algal bloom）。跟据《2016 年中国环境状况公报》调查数据发现[2]，2016 年，，在我国地表水 1940 个评价、考核、排名断面里面，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和劣Ⅴ类水质分别占 2.4%、37.5%、27.9%、16.8%、6.9%和 8.6%。我国重要湖泊及水库的综合富营养状况分析（主要水质污染指标为NH4+-N、TP、COD 和 BOD5）分别见图1.1 和图1.2[2]。由此表明，我国环境水体的富营养化状况逐渐加剧。

状况分析,水库,蓝藻,水华

图1.2 2016 年我国重要水库的综合营养状况分析由于环境水体的富营养化状况严峻，致使我国湖库中水华的频繁爆发[3]。近年来，我国频繁爆发重大水华事件见表 1.1[4]。由此可知，水华的突发已严峻威胁到群众的生活和社会的稳定，为确保群众用水的安全，保护饮用水源水的供水安全已成为我国生态环境工作中的重中之重，从而降低水体富营养化，防止饮用水源水中藻类的过度繁殖，已成为现阶段亟需解决的难题。表1.1 我国近年来重大水华事件时间地点名称影响与危害2005.7 南京，玄武湖蓝藻散发嗅味，严重影响湖内景观2007.6 无锡，太湖蓝藻主要自来水厂停产，群众饮水受阻2008.2 湖北，汉江硅藻部分乡镇的自来水厂停产，群众饮水受阻2009.6 安徽，巢湖蓝藻湖内大量蓝藻集聚，影响水厂供水安全2009.8 武汉，官桥湖蓝藻湖水浑浊，散发出腥臭味
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU991.2

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