湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化水體移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用
當(dāng)前，我國(guó)多數(shù)湖庫(kù)存在不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化，氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)超標(biāo)，甚至暴發(fā)水華，嚴(yán)重威脅到水生生態(tài)系統(tǒng)健康和供水安全，因此有必要研發(fā)高效經(jīng)濟(jì)的原位治理新技術(shù)及新裝備，對(duì)湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化水體進(jìn)行凈化和修復(fù)。本書針對(duì)湖庫(kù)相對(duì)封閉、水體更新交換慢等特點(diǎn)，通過(guò)理論分析、模擬實(shí)驗(yàn)、技術(shù)優(yōu)化、裝備研發(fā)與示范應(yīng)用等手段，構(gòu)建可原位削減富營(yíng)養(yǎng)化湖庫(kù)水體氮磷和抑制藻類過(guò)快增殖的移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)搭載的微孔曝氣、高性能吸附、微電流電解、碳纖維凈化等水處理技術(shù)單元進(jìn)行優(yōu)化，探索關(guān)鍵技術(shù)單元間的協(xié)同凈化作用，研發(fā)移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)成套裝備，并在典型湖庫(kù)水域開展技術(shù)應(yīng)用示范，取得了較好的社會(huì)生態(tài)效益。
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目錄
第1章 緒論 1
1.1 湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀及帶來(lái)的問(wèn)題 2
1.1.1 現(xiàn)狀 2
1.1.2 問(wèn)題 2
1.2 湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化治理技術(shù) 4
1.2.1 富營(yíng)養(yǎng)化污染物去除技術(shù) 4
1.2.2 湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化水體原位治理技術(shù) 10
1.3 移動(dòng)式水質(zhì)凈化技術(shù)難點(diǎn)及選擇 11
1.3.1 移動(dòng)式水質(zhì)凈化技術(shù)難點(diǎn) 12
1.3.2 移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)技術(shù)選擇 12
1.4 移動(dòng)式水質(zhì)凈化核心內(nèi)容 14
1.4.1 湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化水體移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)構(gòu)建 14
1.4.2 移動(dòng)式水質(zhì)凈化單項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)及多技術(shù)協(xié)同作用 14
1.4.3 湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化水體移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)開發(fā) 16
第2章 湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化水體移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng) 17
2.1 移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)的總體組成 18
2.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 18
2.1.2 功能單元 18
2.2 水處理單元 19
2.2.1 水處理單元組成及其功能 19
2.2.2 水處理單元組合 20
2.3 水質(zhì)在線檢測(cè)和信息反饋單元 21
2.3.1 水質(zhì)在線檢測(cè)和信息反饋系統(tǒng)概況 21
2.3.2 信息反饋與控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)研發(fā) 22
2.3.3 信息反饋與控制系統(tǒng)軟件平臺(tái)研發(fā) 23
2.4 導(dǎo)航系統(tǒng) 23
2.5 動(dòng)力單元 24
2.6 移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)的構(gòu)建思路和運(yùn)行方式 24
2.7 本章小結(jié) 24
第3章 微孔曝氣脫氮除磷技術(shù) 27
3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 28
3.1.1 曝氣方式篩選實(shí)驗(yàn) 28
3.1.2 微孔曝氣裝置對(duì)封閉水域中氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽的去除作用 29
3.1.3 微孔曝氣對(duì)水中微生物群落代謝功能的影響 30
3.2 曝氣裝置篩選 31
3.2.1 不同曝氣裝置對(duì)水中磷酸鹽的去除效果 31
3.2.2 不同曝氣裝置對(duì)水中氨氮的去除效果 32
3.2.3 不同曝氣裝置對(duì)其他水質(zhì)參數(shù)的去除效果 33
3.2.4 曝氣裝置類型的選擇 33
3.3 微孔曝氣工藝參數(shù) 34
3.3.1 微孔曝氣范圍的確定 34
3.3.2 曝氣時(shí)間對(duì)磷酸鹽及氨氮去除的影響 35
3.3.3 曝氣強(qiáng)度對(duì)磷酸鹽及氨氮去除的影響 36
3.3.4 pH對(duì)磷酸鹽及氨氮去除的影響 36
3.3.5 最優(yōu)曝氣工藝條件下其他水質(zhì)參數(shù)的變化 37
3.3.6 間歇曝氣對(duì)微孔曝氣效果的影響 38
3.4 微孔曝氣對(duì)水中微生物群落代謝功能的影響 38
3.4.1 微孔曝氣對(duì)水體微生物總活性的影響 38
3.4.2 微孔曝氣對(duì)水體微生物群落結(jié)構(gòu)的影響 39
3.5 本章小結(jié) 40
第4章 吸附凈化氮磷技術(shù) 41
4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 42
4.1.1 吸附單元材料的優(yōu)選 42
4.1.2 優(yōu)選材料吸附參數(shù) 44
4.1.3 環(huán)境因素對(duì)吸附效果的影響 45
4.1.4 吸附材料再生方法和效果 46
4.2 優(yōu)選吸附材料性能 47
4.2.1 不同吸附材料性能對(duì)比 47
4.2.2 優(yōu)選吸附材料的主要技術(shù)參數(shù) 52
4.2.3 環(huán)境因素對(duì)吸附效果的影響 55
4.2.4 優(yōu)選吸附材料的再生方法和效果 58
4.3 新型除磷吸附材料研發(fā) 60
4.3.1 鑭改性選銅尾砂除磷劑 60
4.3.2 生物炭除磷劑 66
4.4 本章小結(jié) 71
第5章 微電流電解抑藻技術(shù) 73
5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 74
5.1.1 微電流電解抑藻技術(shù)參數(shù)研究 74
5.1.2 微電流電解對(duì)藻類光合特性的影響機(jī)理 77
5.1.3 微電流電解生成活性物質(zhì)對(duì)抑藻的貢獻(xiàn) 78
5.2 微電流電解抑藻技術(shù)參數(shù)研究 80
5.2.1 電極材料篩選 80
5.2.2 微電流電解抑制藍(lán)藻室內(nèi)小試實(shí)驗(yàn) 83
5.2.3 微電流電解殺滅藍(lán)藻放大實(shí)驗(yàn) 93
5.3 微電流電解對(duì)藻類光合特性的影響機(jī)理 98
5.3.1 臨界電流密度 98
5.3.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化 99
5.4 微電流電解生成活性物質(zhì)對(duì)抑藻的貢獻(xiàn) 103
5.4.1 電化學(xué)處理抑制藻類的機(jī)理 103
5.4.2 活性氯和過(guò)氧化氫的生成 104
5.4.3 抑藻效果與氧化劑濃度的關(guān)系 105
5.5 本章小結(jié) 107
第6章 碳纖維凈化氮磷技術(shù) 109
6.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 110
6.1.1 實(shí)驗(yàn)材料 110
6.1.2 實(shí)驗(yàn)方法 111
6.2 碳纖維的掛膜效果 112
6.2.1 生物膜的表觀變化 112
6.2.2 碳纖維上微生物量的變化 113
6.2.3 碳纖維上微生物活性的變化 114
6.2.4 碳纖維上微生物多樣性指數(shù) 115
6.3 碳纖維的水質(zhì)凈化效果 116
6.3.1 總氮的去除效果 116
6.3.2 氨氮的去除效果 117
6.4 碳纖維掛膜的主要影響因素 118
6.4.1 曝氣方式 118
6.4.2 pH 119
6.4.3 水溫 120
6.5 本章小結(jié) 120
第7章 微孔曝氣與吸附、微電流電解的協(xié)同效應(yīng) 121
7.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 122
7.1.1 微孔曝氣-吸附協(xié)同處理室內(nèi)實(shí)驗(yàn) 122
7.1.2 微孔曝氣-吸附協(xié)同處理圍隔實(shí)驗(yàn) 123
7.1.3 微孔曝氣-微電流電解協(xié)同處理室內(nèi)實(shí)驗(yàn) 124
7.2 微孔曝氣-吸附協(xié)同處理效果 126
7.2.1 不同曝氣強(qiáng)度下協(xié)同去除磷酸鹽的效果 126
7.2.2 不同曝氣強(qiáng)度下協(xié)同去除氨氮的效果 127
7.2.3 不同曝氣方式下協(xié)同去除磷酸鹽的效果 128
7.2.4 不同曝氣方式下協(xié)同去除氨氮的效果 129
7.2.5 最佳條件下微孔曝氣-吸附協(xié)同處理效果 130
7.3 微孔曝氣-微電流電解協(xié)同處理效果 131
7.3.1 碳黑聚四氟乙烯氣體擴(kuò)散電極的表征 131
7.3.2 不同條件下碳黑聚四氟乙烯氣體擴(kuò)散電極抑制銅綠微囊藻的效果 132
7.3.3 最佳條件下不同氣體擴(kuò)散電極對(duì)產(chǎn)生過(guò)氧化氫的影響 134
7.3.4 最佳條件下碳黑聚四氟乙烯氣體擴(kuò)散電極對(duì)銅綠微囊藻光合活性變化的影響 135
7.3.5 碳黑聚四氟乙烯氣體擴(kuò)散電極抑制銅綠微囊藻機(jī)理 135
7.3.6 碳黑聚四氟乙烯氣體擴(kuò)散電極的可循環(huán)性 136
7.4 不同水處理單元在移動(dòng)平臺(tái)上的應(yīng)用模式 137
7.4.1 微孔曝氣單元在移動(dòng)平臺(tái)上的應(yīng)用模式 137
7.4.2 吸附單元在移動(dòng)平臺(tái)上的應(yīng)用模式 138
7.4.3 微電流電解單元在移動(dòng)平臺(tái)上的應(yīng)用模式 140
7.4.4 碳纖維生物膜凈化單元在移動(dòng)平臺(tái)上的應(yīng)用模式 141
7.5 本章小結(jié) 143
第8章 移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)開發(fā) 145
8.1 移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)（I）開發(fā) 146
8.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 146
8.1.2 功能布局 147
8.1.3 水質(zhì)凈化功能驗(yàn)證 149
8.2 移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)（II）開發(fā) 153
8.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 153
8.2.2 功能布局 154
8.2.3 水質(zhì)凈化功能驗(yàn)證 156
8.3 本章小結(jié) 160
第9章 技術(shù)應(yīng)用及示范 161
9.1 移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)（I）應(yīng)用示范 162
9.1.1 應(yīng)用示范案例一 162
9.1.2 應(yīng)用示范案例二 165
9.2 移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)（Ⅱ）應(yīng)用示范 170
9.2.1 示范區(qū)現(xiàn)場(chǎng)情況 171
9.2.2 應(yīng)用示范情況 172
9.3 技術(shù)評(píng)價(jià)及經(jīng)濟(jì)性分析 176
9.3.1 技術(shù)評(píng)價(jià) 176
9.3.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析 176
9.4 本章小結(jié) 177
參考文獻(xiàn) 179
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