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应用水力空化技术灭杀富营养化水体中藻类的研究

作　者: 王伟民
导　师: 张永春；周济人
学　校: 扬州大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 水力空化杀藻结构优化
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 236次
引　用: 3次
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内容摘要

去除富营养化水体中藻类的方法有:物理法,化学法,生物法。这些方法中已有的技术都有其各自的弊端,不能满足快速发展的环保要求。故本研究在总结了国内外有关除藻技术的研究成果及经验教训的基础上,将安全廉价的水力空化技术应用于杀藻,以满足净化富营养化水体的需求。水力空化是一种流体力学现象。水力空化过程中产生的空泡在液体中运动和崩溃时提供的局部高温高压、发光、放电、强烈冲击波、高速射流等极端条件可强化物理和化学过程,如可使水分子在空化气泡内发生化学键断裂、产生自由基。国内外已经有学者将水力空化技术运用到污水中有机污染物的降解研究,但在藻类的灭杀方面却鲜有报道。鉴于现有的水力空化技术对影响空化效应的水力空化发生器结构参数的研究还比较少,尤其是对水力空化发生器安装位置影响空化效应的规律、不同类水力空化发生器之间空化效应的比较研究更少。故本研究将文丘里管、单孔孔板和多孔孔板等作为主要空化发生器,主要用改变空化发生器过流面积的方法优化影响水力空化效果的空化发生器类型、结构参数及其安装位置。利用降解氯仿与灭杀铜绿微囊藻实验来验证相应参数改变后的空化效果。主要研究结论如下:(1)空化发生器结构的优化是提高空化效果的重要前提,在一定的水力学条件下,合理的结构可以增强空化的作用效果。本文得出在过流面积相同的情况下,文丘里管和孔板相比,孔板的空化效果更好。具有较优空化效果的单孔孔板与多孔孔板空化效果相近。(2)用同类空化发生器在不同的结构参数下降解氯仿与灭杀铜绿微囊藻时发现,一定范围内,孔面积与管道横截面积之比越大,空化现象越明显;总孔周长与总过流面积的比值越小,空化效果越好。较优单孔孔板空化发生器的孔径为6mm,较优多孔孔板空化发生器为9孔2#板。(3)用同一空化发生器进行水力空化降解氯仿与灭杀铜绿微囊藻得出:负压(吸的)水力空化流程比正压(压的)水力空化流程空化效果好。各空化发生器较优安装位置在装置1#位。(4)水力空化可以起到强化H2O2、Fenton试剂杀藻的作用。孔径为6mm的单孔孔板安装在装置1#位与9孔2#板安装在装置3#位两者组合联合Feton试剂杀藻20min的杀藻率为69.58%。而单独利用Fenton试剂杀藻20min杀藻率仅为34.69%。水力空化技术具有装置简单、能耗相对小、操作方便、维护费用低等优点。因此,研究水力空化规律,将水力空化技术成功应用于富营养化水体藻类的灭杀具有重要的实用价值和学术意义。

全文目录

中文摘要  5-7
英文摘要  7-11
1 前言  11-13
  1.1 课题背景  11
  1.2 研究目的  11-12
  1.3 研究内容  12-13
2 水体富营养化  13-28
  2.1 水体富营养化  13-14
    2.1.1 藻类的基本特征  13
    2.1.2 蓝藻  13
    2.1.3 水体富营养化及水华  13-14
  2.2 国内外水体富营养化现状  14
    2.2.1 国外水体富营养化现状  14
    2.2.2 国内水体富营养化现状  14
  2.3 水体富营养化的危害  14-15
  2.4 富营养化水体中藻类污染的防治技术  15-27
    2.4.1 营养盐及污染控制  15-16
    2.4.2 化学技术除藻  16-20
    2.4.3 生物技术除藻  20-23
    2.4.4 物理技术除藻  23-27
  2.5 除藻技术小结  27-28
3 空化基本理论及水力空化  28-49
  3.1 空化现象  28-29
  3.2 空化机理  29-38
    3.2.1 纯水的抗拉强度  29-30
    3.2.2 液体中的气核  30-33
    3.2.3 空化的发生和发展  33-38
  3.3 空化的基本类型  38-39
  3.4 空化效应  39-44
    3.4.1 空化的主要效应  39-42
    3.4.2 空化效应的影响因素  42-44
  3.5 空化特点  44
  3.6 水力空化技术  44-49
    3.6.1 水力空化技术研究进展  44-47
    3.6.2 水力空化技术应用展望  47-49
4 实验装置研究  49-61
  4.1 实验方案设计  49-54
    4.1.1 实验装置结构  49-50
    4.1.2 实验设计  50-53
    4.1.3 实验装置的水力空化流程  53-54
  4.2 实验材料与方法  54-61
    4.2.1 水力空化降解氯仿实验  54-56
    4.2.2 水力空化灭杀铜绿微囊藻实验  56-61
5 实验结果与讨论  61-92
  5.1 水力空化降解氯仿实验结果讨论  62-85
    5.1.1 负压水力空化流程降解氯仿  62-71
    5.1.2 正压水力空化流程降解氯仿  71-77
    5.1.3 单孔板、文丘里与多孔板降解氯仿效果比较  77-80
    5.1.4 加刀片空化发生器对氯仿的降解  80-81
    5.1.5 循环液加入量对降解效果的影响  81-83
    5.1.6 空化发生器安装位置对氯仿降解效率的影响  83-84
    5.1.7 无空化发生器条件下氯仿的降解  84-85
    5.1.8 空化发生器的组合对氯仿的降解  85
  5.2 水力空化灭杀铜绿微囊藻实验结果与讨论  85-90
    5.2.1 水力空化对铜绿微囊藻的灭杀  86-88
    5.2.2 水力空化时间对铜绿微囊藻灭杀的影响  88
    5.2.3 水力空化杀藻机理  88-89
    5.2.4 水力空化联合H_2O_2、Feton 试剂对铜绿微囊藻的灭杀  89-90
  5.3 水力空化降解氯仿与灭杀铜绿微囊藻规律对比  90-92
6 结论与展望  92-94
  6.1 课题创新性  92
  6.2 结论  92-93
  6.3 展望  93-94
参考文献  94-101
致谢  101

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