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湖库水安全净化技术示范
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TU991.22
  • 关键词:
  • 成果简介:
    项目属环境科学技术领域。 由于缺水和大型区域调水工程的实施,湖库型水源数量逐年增多,富营养化已成为湖库型水源最显著的污染特征之一,据推算中国每年水污染造成的健康经济损失190亿元以上。藻类繁殖释放大量胞内有机物,分泌的藻毒素危害性大,藻类控制及藻毒素去除已是饮水安全面临的巨大难题。项目在国家自然科学基金、省部科技计划等资助下,历经十余年攻关,研发新材料、新技术和新工艺,创建从汇水到蓄水再到净水全系统耦合协同饮水安全保障技术体系。 1.攻克藻毒素安全去除难题,建立基于高效去除藻毒素的深度处理技术。 (1)发明梯级氧化技术。一级臭氧等氧化剂对水中NOM进行氧化,降低NOM对后续深度氧化藻毒素的影响,同时对藻毒素进行初步氧化;二级催化剩余氧化剂产生高活性自由基,增加自由基稳态浓度,最大程度地利用其强氧化能力,更为精准有效地攻击毒性官能团,降低藻毒素毒性。 (2)构建梯级氧化-生物吸附耦合协同工艺。将梯级氧化与生物吸附组合,针对部分没有在氧化阶段完全矿化分解的有机中间产物,利用活性炭等多孔材料作为载体,借助材料表面丰富的含氧官能团以及生物代谢作用,有效去除藻毒素氧化反应产生的中间产物,切实保障水质安全。 2.破解水体富营养化引起藻类繁殖问题,建立基于抑制藻类生长的源污染削减技术。 (1)发明湖库水体藻类无害化去除技术。针对湖库水体水域广阔特点,构建移动式气浮平台,实现水藻原位分离;结合湖库出口地质条件,构建生态慢滤取水系统,利用植物、基质填料和微生物等共同作用去除藻类等污染物,降低后续净化工艺污染负荷。 (2)发明湖库输入性污染物生态削减技术。利用河床或岸边地形地势条件,构建表流生态净化系统,筛选土著优势植物,优化布水形式,提高水流分布的均匀性,延长水体与植物接触时间,强化植物吸收和生物吸附降解等共同作用,提高水体自净能力,降低水体中的氮、磷等富营养污染物。 3.突破藻细胞易破碎、难沉降瓶颈,建立基于防止藻细胞破损的绿色处理技术。 (1)发明晶核-藻细胞结团絮凝技术。投加微砂和金属盐混凝剂,如:Fe3+水解形成高价位的多核羟基配合物Fem(OH)n(3m-n)+,通过吸附电性中和作用降低藻细胞和微砂表面ζ电位,使其脱稳;再投加高分子助凝剂吸附架桥,形成微砂为晶核的藻细胞结团絮体,尺度大、密度高、沉速快,易于沉淀去除。 (2)建立最佳混凝工艺设计方法。揭示湍流条件下絮体生长的动力学机制,由水体运动的主流区大尺度涡流主导絮体的成长速率,过渡区Kolmogoroff微尺度涡流主导絮体的尺度和密度,优化混凝工艺设计控制指标;主持编制《混凝沉淀烧杯试验方法》CECS130标准,指导混凝工艺的设计和运行。 项目授权专利27项,发明12项;论文72篇,SCI/EI37篇;标准1部;成果已应用于70余项工程,改善了水源生态环境,保障了饮水安全,提高了人们健康水平,惠及人口4000多万,直接经济效益4.15亿元;培养博士(后)、硕士58名;社会、环境和经济效益显著。
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