湖库富营养化水体移动式水质净化系统开发与应用

当前，我国多数湖库存在不同程度的富营养化，氮磷等营养物质超标，甚至暴发水华，严重威胁到水生生态系统健康和供水安全，因此有必要研发高效经济的原位治理新技术及新装备，对湖库富营养化水体进行净化和修复。本书针对湖库相对封闭、水体更新交换慢等特点，通过理论分析、模拟实验、技术优化、装备研发与示范应用等手段，构建可原位削减富营养化湖库水体氮磷和抑制藻类过快增殖的移动式水质净化系统，对系统搭载的微孔曝气、高性能吸附、微电流电解、碳纤维净化等水处理技术单元进行优化，探索关键技术单元间的协同净化作用，研发移动式水质净化系统成套装备，并在典型湖库水域开展技术应用示范，取得了较好的社会生态效益。

第1章 绪论 1
1.1 湖库富营养化现状及带来的问题 2
1.1.1 现状 2
1.1.2 问题 2
1.2 湖库富营养化治理技术 4
1.2.1 富营养化污染物去除技术 4
1.2.2 湖库富营养化水体原位治理技术 10
1.3 移动式水质净化技术难点及选择 11
1.3.1 移动式水质净化技术难点 12
1.3.2 移动式水质净化系统技术选择 12
1.4 移动式水质净化核心内容 14
1.4.1 湖库富营养化水体移动式水质净化系统构建 14
1.4.2 移动式水质净化单项关键技术及多技术协同作用 14
1.4.3 湖库富营养化水体移动式水质净化系统开发 16
第2章 湖库富营养化水体移动式水质净化系统 17
2.1 移动式水质净化系统的总体组成 18
2.1.1 系统结构 18
2.1.2 功能单元 18
2.2 水处理单元 19
2.2.1 水处理单元组成及其功能 19
2.2.2 水处理单元组合 20
2.3 水质在线检测和信息反馈单元 21
2.3.1 水质在线检测和信息反馈系统概况 21
2.3.2 信息反馈与控制系统硬件平台研发 22
2.3.3 信息反馈与控制系统软件平台研发 23
2.4 导航系统 23
2.5 动力单元 24
2.6 移动式水质净化系统的构建思路和运行方式 24
2.7 本章小结 24
第3章 微孔曝气脱氮除磷技术 27
3.1 实验设计 28
3.1.1 曝气方式筛选实验 28
3.1.2 微孔曝气装置对封闭水域中氮磷营养盐的去除作用 29
3.1.3 微孔曝气对水中微生物群落代谢功能的影响 30
3.2 曝气装置筛选 31
3.2.1 不同曝气装置对水中磷酸盐的去除效果 31
3.2.2 不同曝气装置对水中氨氮的去除效果 32
3.2.3 不同曝气装置对其他水质参数的去除效果 33
3.2.4 曝气装置类型的选择 33
3.3 微孔曝气工艺参数 34
3.3.1 微孔曝气范围的确定 34
3.3.2 曝气时间对磷酸盐及氨氮去除的影响 35
3.3.3 曝气强度对磷酸盐及氨氮去除的影响 36
3.3.4 pH对磷酸盐及氨氮去除的影响 36
3.3.5 很优曝气工艺条件下其他水质参数的变化 37
3.3.6 间歇曝气对微孔曝气效果的影响 38
3.4 微孔曝气对水中微生物群落代谢功能的影响 38
3.4.1 微孔曝气对水体微生物总活性的影响 38
3.4.2 微孔曝气对水体微生物群落结构的影响 39
3.5 本章小结 40
第4章 吸附净化氮磷技术 41
4.1 实验设计 42
4.1.1 吸附单元材料的优选 42
4.1.2 优选材料吸附参数 44
4.1.3 环境因素对吸附效果的影响 45
4.1.4 吸附材料再生方法和效果 46
4.2 优选吸附材料性能 47
4.2.1 不同吸附材料性能对比 47
4.2.2 优选吸附材料的主要技术参数 52
4.2.3 环境因素对吸附效果的影响 55
4.2.4 优选吸附材料的再生方法和效果 58
4.3 新型除磷吸附材料研发 60
4.3.1 镧改性选铜尾砂除磷剂 60
4.3.2 生物炭除磷剂 66
4.4 本章小结 71
第5章 微电流电解抑藻技术 73
5.1 实验设计 74
5.1.1 微电流电解抑藻技术参数研究 74
5.1.2 微电流电解对藻类光合特性的影响机理 77
5.1.3 微电流电解生成活性物质对抑藻的贡献 78
5.2 微电流电解抑藻技术参数研究 80
5.2.1 电极材料筛选 80
5.2.2 微电流电解抑制蓝藻室内小试实验 83
5.2.3 微电流电解杀灭蓝藻放大实验 93
5.3 微电流电解对藻类光合特性的影响机理 98
5.3.1 临界电流密度 98
5.3.2 叶绿素荧光参数变化 99
5.4 微电流电解生成活性物质对抑藻的贡献 103
5.4.1 电化学处理抑制藻类的机理 103
5.4.2 活性氯和过氧化氢的生成 104
5.4.3 抑藻效果与氧化剂浓度的关系 105
5.5 本章小结 107
第6章 碳纤维净化氮磷技术 109
6.1 实验设计 110
6.1.1 实验材料 110
6.1.2 实验方法 111
6.2 碳纤维的挂膜效果 112
6.2.1 生物膜的表观变化 112
6.2.2 碳纤维上微生物量的变化 113
6.2.3 碳纤维上微生物活性的变化 114
6.2.4 碳纤维上微生物多样性指数 115
6.3 碳纤维的水质净化效果 116
6.3.1 总氮的去除效果 116
6.3.2 氨氮的去除效果 117
6.4 碳纤维挂膜的主要影响因素 118
6.4.1 曝气方式 118
6.4.2 pH 119
6.4.3 水温 120
6.5 本章小结 120
第7章 微孔曝气与吸附、微电流电解的协同效应 121
7.1 实验设计 122
7.1.1 微孔曝气-吸附协同处理室内实验 122
7.1.2 微孔曝气-吸附协同处理围隔实验 123
7.1.3 微孔曝气-微电流电解协同处理室内实验 124
7.2 微孔曝气-吸附协同处理效果 126
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