文档介绍：裴毅1,黄维1,陈飞勇2,吴明亮1,徐波1,施祖强1(,长沙410128;,东京111--0041)摘要:利用压力破坏蓝藻细胞内存在气囊即伪空泡,使得蓝藻失去浮力,根据该原理研究设计了一种除藻机械。通过试验对新型蓝藻处理机械的除藻效果进行了验证,采用水质监测仪对叶绿素、浊度、含氧量等7项指标进行监测,蓝藻处理机工作lh后水体中的叶绿素含量、浊度、含氧量分别降低了45%、61%和50%,除藻效果显著。该机械可以作为蓝藻大面积爆发时的应急除藻设备。关键词:蓝藻控制,除藻设备,浮力,压力,叶绿素,浊度中图分类号:X52文献标识码:A文章编号:1002—6819(2009)一4—0130-05裴毅,黄维,陈飞勇,,2009,25(4):130—、江苏太湖等重要水域相继暴发大规模的蓝藻水华。一方面严重污染环境,危害饮水水源,另一方面给旅游业带来了极大的影响。尤其是太湖作为无锡重要的饮用水地表水源,蓝藻爆发致使无锡发生水危机。如何减轻甚至消灭蓝藻污染,成为一项迫切需要解决的课题。国内外对于蓝藻的清除已经有很多研究。主要有化学法、生物法、物理法等。其中化学法能够高效除藻,但是使用的化学药剂极易对水体造成二次污染;现在发达国家基本上已不再使用。生物法易造成引进的高等水生植物过度繁殖,对湖泊生物种群结构、航运、景观等带来不利影响;物理方法有机械清除、过滤、曝气、遮光、挖掘底泥等多种方法。采用机械方法清除蓝藻水华,能直接大量清除湖面蓝藻水华,且无明显负面影响。机械除藻是将物质从湖泊中移出的一种方式,一般包括固顶式抽藻、移动式抽藻、流动式除藻及人工围捕、打捞等机械清除物理措施。因此,在蓝藻水华大量发生季节,采用机械方法清除湖面水华并加以综合利用,可以防止恶性增殖和二次污染,并由此降低水体营养水平、污染负荷,达到改善水环境的目的。中船重工第702所联合多家单位研制了蓝藻打捞样船,将藻水采集装置、过滤分离装置、浓缩成饼的减容干化装置合为一体,体积庞大,机构复杂。本研究根据蓝藻的物理特性,利用机械压力来破坏蓝藻的浮力,使其下沉,抑制生长,达到清除蓝藻水华的目的。,是因为水体里富营养化较为严重,水流流速缓,水体交换量小。研究表明,蓝藻细胞内存在气囊,气囊中存在气体。1965年,Bowen和Jensen指出气囊由众多圆柱形气泡堆叠而成,并将这些气泡命名为伪空泡。其主要作用是为细胞提供浮力。蓝藻伪空泡是由蛋白质构成的两端为锥形中间为圆柱体的中空、充有气体的细胞内结构,见图l,壁厚仅2nm,宽45~110nm。长100~800nm或更长不等。它具有2个显著特征:I)具有疏水性内表面,可阻止水分子进入,而气体分子可以自由扩散进出。2)具有刚性,,其体积仅缩小1/1000。只要伪空泡不破裂,就可以为蓝藻提供浮力。在水体里,悬浮在水体中的游离伪空泡所承受的压力Pn及细胞内的伪空泡所承受的压力“的计算公式如下:当伪窄泡承受的压力高于临界压力Pc时,会引起伪空泡的破裂。,要想清除水藻就要破坏水藻的浮力,而蓝藻的浮沉取决于细胞的密度和伪空泡的相对含量。上两式表明如果要破坏伪空泡有两种方法:1)提高Po,使伪空泡所受的压力超过Pc,当伪空泡大量地破裂,蓝藻将失去必需的浮力下沉。2)Pt升高,~,当光强增大时,细胞吸收增加,Pt升高,会导致脆弱的伪空泡破裂。但种方法比较难实现。利用第1种方法,设计水体表层的富藻水经除藻机加压,破坏蓝藻气囊及细胞结构,减小细胞浮力,促使蓝藻下沉。除藻机工作时,进水口吸入表层的蓝藻细胞悬液,除藻机产生的压力将水中的蓝藻团打散,并使蓝藻细胞的气囊破裂,细胞破坏,然后经出水口排出,沉入水体中。水底阳光照射不足,造成水下缺氧,蓝藻不易进行光合作用得不到能源和氧气而死亡。残体可以被水生植物根系吸附、分解、吸收,达到除藻的目的。、吸藻口、出水口、浮体装置以及机架构成。用压力浊度计测定压力前后的浊度,从而计算一定压力下破裂伪空泡所占的比率(C%):根据前面所述,d一般在100nm左右,。通过蓝藻压力试验也显示,,藻类可迅速沉淀,说明蓝藻气囊及细胞结构被破坏。。压力室采用由动力机械带动的旋转式叶轮机械,能够满足最小工作压力。由于蓝藻大规模暴发时,蓝藻以群体方式悬浮聚集在水面下O~20cm的水表层区域,除藻机除藻效率决定于吸藻口的吸藻效率。经过多次试验,我们设计了如图2形状的吸