风浪作用下太湖改性沉积物对藻体絮凝去除效果研究

吉鹏 | -> | 1011| 2| 0.252737MB |改性沉积物,壳聚糖,絮凝作用,藻体去除,水动力影响

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摘要: 以壳聚糖改性的太湖原位沉积物为分散介质, 应用Y- 型再悬浮发生装置, 通过定量模拟太湖常见的中等级别风情, 研究再悬浮作用下, 改性沉积物对蓝藻水华的絮凝去除作用. 结果表明, 在黏土加入量为012 g#L- 1 , 壳聚糖分别为01 100 和01150g#L- 1, 其蓝藻的去除率分别为93155%和99119%; 在静止30 min 后, 壳聚糖加入量为0115 g#L- 1 时, 水体的浊度去除率达到781 60%; 静止8 h 后, 水体的浊度去除率达到93188%. 同时, 短期内壳聚糖的加入对水体中PO3-4 - P有一定的去除作用. 初步结果表明, 在中风风情下, 壳聚糖的加入量为0115 g#L- 1 时, 能更有效地去除蓝藻. 表明利用壳聚糖改性沉积物来絮凝沉降太湖水华藻体, 具有较好的应用前景. 对比研究表明, 引入水动力强度和水柱高度定量模拟方法, 在确定壳聚糖投加量絮凝除藻中, 具有明显的方法优势.
    当前, 湖泊、水库等富营养化水体中出现的蓝藻水华是发达国家和发展中国家所共同面临的水污染问题. 针对蓝藻水华的频繁暴发和毒素的产生, 如何有效地去除, 国内外的许多研究者进行了大量有益的工作[1~ 6] . 应用改性黏土去除藻类水华已被认为是一种较好的从水体去除藻细胞的方法[ 2,6, 7] , 在我国一些受到藻华危害的污染水体已被作为一种有效的应急技术而较广泛应用[ 1~ 3] . 有研究者利用壳聚糖改性的黏土对太湖中蓝藻水华进行模拟去除实验, 黏土和壳聚糖的加入量都大大减少, 而且利用酸改性的黏土去除太湖水华蓝藻时, 投加量可以降低到10 mg#L- 1 , 从而解决了需从外部输入大量黏土的问题[ 1, 8] . 在太湖的围隔中试实验结果表明, 壳聚糖改性黏土有效地去除了藻华, 水体透明度有较大改善, 营养盐也显著降低[ 9] . 也有研究者利用聚羟基氯化铝、有机表面活性剂等材料改性的黏土来去除东海水体中的藻华, 达到了较好的效果, 并在此基础上建立了黏土表面改性对絮凝作用影响的理论模型[ 7~ 11] . Beaulieu 等[ 6] 利用一个17 m 长的水槽来模拟水动力条件下不同的流速对藻的去除效果影响.
    由于实验条件的限制, 目前大多数有关改性黏土对藻类的絮凝过程实验都是在垂直空间相对较小
的容器内进行的[ 1, 2] , 这样就较难获得在同一风情下水柱不同层位的动力强度作用差异. Beaulieu 等[ 6] 利用一个17 m 长的水槽试验了在较低流速( [ 10cm#s- 1 ) 下用磷酸盐黏土絮凝除藻的效率, 并取得了较好的效果. 其研究认为, 烧杯内实验由于其垂向空间不足, 扰动强度和幅度在定量上有很大局限性, 所涉及的絮凝剂用量相对较大, 难以获得实际情况下的结果, 对改性黏土的性质以及与藻类的絮凝作用甚至其效果都有可能产生一定的影响. 近些年来针对这些情况, 有关水体再悬浮的方法已较多考虑定量问题, 如振荡法[12] 、波浪水槽法[ 6, 13] 、环行槽法[14]等方法, 这些方法虽较烧杯法有较大改进, 但由于水深通常较浅( [ 30 cm) 以及体系内的颗粒含量尚不能与风浪建立定量联系, 因而仍有待改进.
    本实验采用的是可在浅水湖实际水深下, 能够定量模拟不同风浪条件体系中的水动力状态的Y-型再悬浮发生装置( 图1) , 该装置是用电动可调传动装置斜向和垂向对底泥界面产生动力扰动作用,克服了上述方法的底泥原状结构问题和水深与湖泊实际状况差异较大等问题, 也可进行多组平行实验.根据已对常见风浪条件的模拟[ 15], 研究再悬浮作用下, 壳聚糖改性沉积物对太湖蓝藻的去除以及对营养盐含量变化的影响, 以期为湖泊蓝藻水华的去除提供科学依据.
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