國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)
水體富營養(yǎng)化及其防治是當(dāng)今世界普遍關(guān)注的熱點(diǎn)與難點(diǎn)問題，其帶來的直接危害就是藻類水華的產(chǎn)生，會(huì)對(duì)水生動(dòng)物的正常生長繁殖產(chǎn)生不利影響。藻類在代謝過程中或藻體破裂后會(huì)釋放藻毒素，目前已研究證實(shí)的毒藻種有銅綠微囊藻、魚腥藻、顫藻等，其中最易形成水華、影響范圍最廣、毒性最強(qiáng)的是藍(lán)藻門藻類[1]。段瑋娟[2]研究表明湘江長沙段水源水高藻期以硅藻、綠藻和隱藻為主，所占藻類總數(shù)量的比例為90.3％左右。1990年以來太湖幾乎年年出現(xiàn)藍(lán)藻暴發(fā)，水體異常腥臭，導(dǎo)致無錫市和昆山市自來水廠85%的供水量受到威脅[3,4]。針對(duì)當(dāng)前普遍性的富營養(yǎng)化問題，控制有害藻類的生長繁殖，成為水環(huán)境治理急需解決的首要問題。
現(xiàn)有除藻方法包括化學(xué)除藻法、生物除藻法、物理除藻法等[1,2,5-8]?；瘜W(xué)除藻法是利用化學(xué)藥劑來對(duì)藻類進(jìn)行殺除，其特點(diǎn)是工藝簡單、操作方便及效果明顯，然而伴隨著化學(xué)除藻劑的使用，除藻劑本身對(duì)水體帶來的污染以及除藻過程中可能導(dǎo)致的藻毒素大量產(chǎn)生和釋放，從而可能對(duì)水環(huán)境造成二次污染。生物除藻法是利用培育的生物或培養(yǎng)、接種的生物的生命活動(dòng)，對(duì)水中污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化、降解及轉(zhuǎn)移，從而使水體環(huán)境健康得到恢復(fù)的一種方法。生物除藻法是一種環(huán)境友好除藻方法，不會(huì)造成二次污染，但其整個(gè)系統(tǒng)容易受到外界環(huán)境的影響和人為的破壞，同時(shí)有可能造成物種入侵。物理除藻包括微濾機(jī)法、氣浮法、直接過濾法、大梯度磁濾器法和活性炭吸附法等。物理除藻法不會(huì)造成二次污染和物種入侵，但存在技術(shù)成本高、操作環(huán)境差、除藻效率低等問題。上述處理方法各有利弊，有必要對(duì)現(xiàn)有方法進(jìn)行聯(lián)合使用并加以改進(jìn)優(yōu)化。
通常對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)和人類健康生活造成嚴(yán)重危害的有毒藍(lán)綠藻水華暴發(fā)迅速，涉及水域面積廣，需要高效的除藻抑藻技術(shù)進(jìn)行控制?；瘜W(xué)氧化除藻和超聲除藻是近年來諸多除藻方法中短期內(nèi)效果最好的熱點(diǎn)技術(shù)，兩類方法基于不同的原理滅活藻細(xì)胞從而控制藻類暴發(fā)，但藻類在凋亡的過程中會(huì)伴隨有藻源性內(nèi)毒素的釋放，給水質(zhì)安全和生態(tài)系統(tǒng)帶來了巨大的威脅[8,9]。一方面，滅活富營養(yǎng)化水體藻類的技術(shù)應(yīng)嚴(yán)格控制胞內(nèi)藻毒素的釋放程度[10]，另一方面，應(yīng)對(duì)死亡藻細(xì)胞進(jìn)行收集處理[11]。最新研究表明[7,10-12]利用磁分離技術(shù)能迅速捕獲并從水中分離出藻細(xì)胞，同時(shí)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存于蓄電池中供浮游式除藻設(shè)備運(yùn)行使用，可實(shí)現(xiàn)“零”運(yùn)行成本。因此，如何在實(shí)際應(yīng)用中將物理和化學(xué)除藻方法聯(lián)合利用并加以改進(jìn)，開發(fā)出節(jié)能、高效、低耗和適用面廣的組合新工藝，是未來除藻技術(shù)的主要研究發(fā)展方向。
本項(xiàng)目將以基于鐵錳氧化物的微納磁捕除藻技術(shù)的原理分析和效能研究為基礎(chǔ)，擬將太陽能發(fā)電裝置、微納磁捕除藻系統(tǒng)和浮游裝置集成優(yōu)化，明確組合小試裝置的最佳工況參數(shù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)除藻、抑藻和藻水分離的功能。本項(xiàng)目的成功實(shí)施，將對(duì)水體藻污染治理具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，并且太陽能浮游式微納磁捕除藻小試裝置將化學(xué)氧化除藻技術(shù)和藻細(xì)胞磁分離技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，能量自給，二次污染低，易于推廣。
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