空气混合对水库蓝藻生长的胁迫作用研究

针对水源水库环境有利于蓝藻生长的特点，研究采用空气混合技术改变水库蓝藻生长环境，抑制藻类生长的理论和技术方法。空气混合技术混合水库上下水层，将藻类携带到下层水体，使藻类在深水处受到弱光、低温、高压的胁迫而抑制其生长。研究典型蓝藻-铜绿微囊藻在空气混合作用下运动分布规律，以及所处的胁迫生长环境；研究藻类在空气混合胁迫条件下光合活性和生产力衰减规律，以及空气混合设备周围一定范围内藻类的生长衰亡趋势，确定空气混合设备控制藻类生长的作用范围。研究混合设备规模、混合深度与控制藻类生长作用范围、投资和运行费用的关系，建立单位水面积上空气混合控藻年费用优化模型，优化空气混合控藻设备的规模、布置间距和设置深度。空气混合技术是清洁节能技术，有广阔的应用前景。

蓝藻细胞内存在气囊，使蓝藻能悬浮在水面光亮带生长繁殖，难以控制。传统生物化学法杀藻对水环境造成二次污染。本项目研究采用空气混合方式改变蓝藻上浮生长分布，将蓝藻混合输送到下层水体，使其在无光、低温、高压等不利条件下衰亡，从而控制水体蓝藻生长。研究了水库蓝藻被混合到不同水深处，受到光照、温度、压力等环境因素的制约，其生长性能、运动性能的变化，模拟了扬水曝气混合控制水库蓝藻生长的效果和作用范围，优化了扬水曝气技术。研究利用人工深水压力破坏蓝藻气囊，使蓝藻失去气囊浮力而下沉，从而控制浅水蓝藻生长和沉淀去除蓝藻的技术。研究采用静压加压破坏蓝藻气囊，使蓝藻失去浮力，便于混凝沉淀去除的水处理技术。蓝藻在光强小于1400lx时净衰亡，光强32500lx时生长最快。26℃时最适合藻类生长。增大压力不利于藻类生长，0.3MPa时生产速率比常压时减小50%。水深综合条件下，表层水中藻类净生产量为150mgO2/(mgChl-a•d)左右，约在3m水深处为零，其下净生产力为负，且在6m水深处负值最大。采用空气混合控制藻类生长的建议水深10m以上。混合水深0~20m内铜绿微囊藻上浮；30-40m内大部分藻类悬浮，少量上浮，少量沉淀；50m水深以下压力作用后藻类沉淀。常压下藻类上浮速度0.1~3cm/min。60m水深蓝藻沉淀速度0.1~3cm/min。CFD模拟了扬水曝气混合条件下水库蓝藻的再分布规律，得出了扬水曝气混合控制水库蓝藻的作用范围。水深为10~60m时，扬水曝气混合控制蓝藻生长的影响半径为55~280m。扬水曝气器的进口距水面17m就能达到最大控藻范围。建立了人工深水循环井控制浅水蓝藻生长的技术方法，将浅水蓝藻引入深井，再流回地面，使蓝藻在井底受到水压作用，气囊破裂，蓝藻失去浮力后不能在悬浮于水面生长。最佳井深60~80m。建成示范工程76亩水面，使水体叶绿素a、COD、TN和TP分别下降了64.2%、55.6%、57.5%和50.8%。建立了人工加压蓝藻沉淀去除技术，最佳压力0.7MPa，最佳加压时间60s。加压混凝沉淀对微囊藻去除率达到95%以上。比传统预氧化混凝沉淀技术，节能降耗，水质安全。本项目技术理论研究完善了空气混合控制藻类生长的技术理论体系，开创了深水循环浅水蓝藻生长控制和加压蓝藻沉淀去除的新方向。本项目研究对环保节能型蓝藻生长控制与处理具有重要的理论意义和实用价值