滇池富藻水靜置分離特性影響因素的初步研究

王壽兵，馬小雪，徐紫然，汪遠(yuǎn)安

(復(fù)旦大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程系，上海 200433)

滇池富藻水靜置分離特性影響因素的初步研究

王壽兵，馬小雪，徐紫然，汪遠(yuǎn)安

(復(fù)旦大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程系，上海 200433)

本文研究了滇池富藻水靜置分離效果，初步探明了水樣深度、體積、溫度、光照等因素對(duì)其靜置分離速度的影響．研究發(fā)現(xiàn)，在體積相同時(shí)，水樣高度對(duì)最大清水比例指標(biāo)沒(méi)有影響．不同高度的水樣藻、水分離程度(即清水比例)均隨靜置時(shí)間的延長(zhǎng)有逐漸增加的趨勢(shì)．在水樣高度相同時(shí)，水樣體積大小的差異對(duì)藻、水分離速度的影響總體較小，具體影響大小與體積差異大小有關(guān)，體積差異越大，影響越大，但主要影響發(fā)生在靜置后30～40min內(nèi)．水溫對(duì)水樣藻、水分離速度具有顯著影響，水溫越高，藻、水分離速度越快．溫差越大，藻、水分離速度差異越大．水樣中藻密度大小對(duì)靜置藻、水分離速度具有明顯影響．密度越低，藻、水分離速度越快，最終完成分離的時(shí)間越短．太陽(yáng)光照對(duì)靜置條件下的藻、水分離速度有明顯的影響．

滇池；富藻水；靜置；分離特性

水華藍(lán)藻打撈后，如何高效實(shí)現(xiàn)藻水分離、去除富藻水中的藍(lán)藻是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題[1-4]．目前，藻水分離主要有化學(xué)分離法和物理分離法兩種方法．化學(xué)分離法通過(guò)添加絮凝劑使藻、水實(shí)現(xiàn)快速分離，該技術(shù)在滇池龍門藻水分離站應(yīng)用，這種處理技術(shù)需要將富藻水遠(yuǎn)距離抽送到分離站，同時(shí)需要添加大量的絮凝劑，盡管藻、水分離效率較高，處理規(guī)模較大，但存在能耗高、成本高、二次污染等問(wèn)題[5]．而無(wú)需添加絮凝劑的純物理分離方法使用的主要是將藻水送至由小孔徑不銹鋼篩網(wǎng)組成的斜板，富藻水在流過(guò)斜板的同時(shí)，清水逐漸從篩孔流走，篩面上剩下的濃縮藻漿逐漸下移，最后匯集到下面的承接槽內(nèi)．這種物理藻水分離技術(shù)在滇池也有很好的應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需藻水的遠(yuǎn)距離輸送，屬于純物理法分離，不添加絮凝劑等化學(xué)藥劑，處理規(guī)?？筛鶕?jù)需要靈活設(shè)計(jì)，可大可?。洳蛔阒幨莾H適用于藻密度較低的藻水，當(dāng)藻密度較高時(shí)，篩網(wǎng)易被堵塞，系統(tǒng)易失效[6]．

現(xiàn)有的藻水分離技術(shù)還很難同時(shí)滿足以下要求：低能耗，低成本，無(wú)二次污染，高、低藻密度污水均適用．如何在實(shí)現(xiàn)藻、水分離的同時(shí)，不用添加化學(xué)藥劑，減少成本和二次污染？本文根據(jù)藍(lán)藻具有偽空胞等生理結(jié)構(gòu)、在一定條件下會(huì)上浮至水體表面的特性[7-10]，以研發(fā)具有高效和低耗特點(diǎn)的藻水物理分離技術(shù)為目標(biāo)，對(duì)滇池集聚區(qū)富藻水開(kāi)展了靜置分離效果實(shí)驗(yàn)，初步探明了水樣深度、體積、溫度、光照等因素對(duì)其靜置分離速度的影響和在各種條件下的實(shí)際分離速度，旨在從濾藻裝置的形態(tài)、大小、布水和外界條件控制等方面為研發(fā)和設(shè)計(jì)出高效、低能耗特點(diǎn)的富藻水物理分離技術(shù)和設(shè)備提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持．

1 材料與方法

1.1材料

實(shí)驗(yàn)所用富藻水樣于2013年8月18日上午11點(diǎn)(天晴、無(wú)風(fēng))采集于滇池外海北岸靠西山一側(cè)藍(lán)藻集聚區(qū)．富藻水采樣后置于25L塑料桶內(nèi)，用電動(dòng)自行車送回離采樣區(qū)約3.5km遠(yuǎn)的實(shí)驗(yàn)室(歷時(shí)10min左右)后立即倒入塑料水箱中，敞開(kāi)放置，以免在塑料桶中缺氧造成藍(lán)藻受損．實(shí)驗(yàn)在隨后的24h內(nèi)完成．

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 水樣高度對(duì)靜置分離時(shí)間的影響

試驗(yàn)容器采用總刻度為500mL和200mL的玻璃量筒，試驗(yàn)水樣體積均為200mL，每次從水箱中取水樣前均先將水箱中富藻水進(jìn)行充分混勻，以保證每個(gè)水樣的一致性和代表性(后同)．為消除水樣個(gè)體差異對(duì)結(jié)果的影響，每個(gè)實(shí)驗(yàn)樣本均設(shè)3個(gè)平行組．每個(gè)量筒中添加好水樣后，用玻璃棒攪拌30s，使水樣中藍(lán)藻分布均勻后停止攪拌，將量筒置于室內(nèi)固定的試驗(yàn)桌上靜置(無(wú)太陽(yáng)光照)，每隔10min記錄一次量筒下層清水的體積，直到連續(xù)兩次下層清水體積無(wú)大的變化時(shí)停止觀測(cè)．最后仍保持量筒水樣不動(dòng)，再讓其靜置10h以上，最后讀取下層清水體積，作為該水樣的清水最大產(chǎn)量．從理論上講，對(duì)于不同的容器，在水樣體積相同的情況下，其最大清水產(chǎn)量應(yīng)該是基本相同的．在剛開(kāi)始觀測(cè)的第1～2個(gè)10min內(nèi)，產(chǎn)生的清水量(體積)如果在量筒最小刻度以下無(wú)法直接讀取，則用直尺從外面測(cè)定其水柱高度，待試驗(yàn)結(jié)束后再換算該高度下的清水體積．

1.2.2 靜置條件下水樣體積對(duì)藻、水分離效果的影響

1.2.3 靜置條件下水溫對(duì)藻、水分離效果的影響

在200mL玻璃量筒中加入100mL水樣，將盛有水樣的量筒放入設(shè)定好溫度的恒溫水浴鍋中，待量筒中水樣溫度與恒溫水浴鍋設(shè)定溫度相同時(shí)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)．先用玻璃棒將水樣連續(xù)攪拌30s，使水樣中藻、水充分混勻，然后停止攪拌，開(kāi)始計(jì)時(shí)．每隔10min后觀測(cè)記錄量筒中水樣下層清水體積．每個(gè)溫度組設(shè)置5個(gè)平行樣．恒溫水浴鍋水溫按從低到高的順序分別設(shè)置為20℃、25℃、30℃和35℃ 4個(gè)梯度，先進(jìn)行20℃水溫實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將盛有水樣的量筒繼續(xù)放置在水浴鍋內(nèi)，然后再將水浴鍋水溫調(diào)高到25℃，待水樣溫度與水浴鍋水溫均穩(wěn)定在25℃時(shí)，再開(kāi)始該溫度條件下的靜置分離實(shí)驗(yàn)，其余溫度條件采用類似方法進(jìn)行．實(shí)驗(yàn)在2013年8月20日下午(天晴)室內(nèi)進(jìn)行．

1.2.4 靜置條件下水樣藻細(xì)胞密度對(duì)藻、水分離效果的影響

共設(shè)置A-D 4個(gè)濃度梯度組，每組設(shè)3個(gè)平行樣，每個(gè)水樣400mL體積，均靜置在500mL玻璃量筒中．A為原始富藻水樣，B為50%濃度水樣，C為25%濃度水樣，D為12.5%濃度水樣，水樣稀釋采用“原始富藻水+去離子水”的方式進(jìn)行．量筒中水樣總高度為19.8cm．開(kāi)始靜置后每隔10min觀測(cè)一次．

1.2.5 靜置條件下光照對(duì)藻、水分離效果的影響

為了消除溫度和容器形狀等因素的影響，選擇10個(gè)200mL玻璃量筒，其中每5個(gè)為一個(gè)組，共2組，A組放在室內(nèi)水浴鍋內(nèi)，B組放在室外陽(yáng)光下，在每個(gè)量筒中均加入100mL富藻水樣，本實(shí)驗(yàn)中，室外光照強(qiáng)度為1400lx，室內(nèi)光照強(qiáng)度為550lx．B組量筒在陽(yáng)光照射下，量筒中水樣有一個(gè)升溫過(guò)程，待其中水溫穩(wěn)定后再開(kāi)始實(shí)驗(yàn)．同時(shí)將水浴鍋內(nèi)水溫設(shè)置為與室外量筒水溫相同，放入盛水樣的量筒讓其水溫達(dá)到設(shè)定溫度后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)．各量筒水樣均先攪拌30s后開(kāi)始每10min觀察記錄一次下層清水體積．本實(shí)驗(yàn)陽(yáng)光下水溫為(30±2) ℃，水浴鍋溫度設(shè)定為30℃．

1.3評(píng)價(jià)指標(biāo)

本文用兩個(gè)指標(biāo)來(lái)反映藻、水分離的速度和程度．一個(gè)是清水比例，一個(gè)是藻水相對(duì)分離度．

1.3.1 清水比例

靜置得到的下層清水體積占總水樣體積的百分比，稱為清水比例．對(duì)同一個(gè)水樣而言，隨著靜置時(shí)間的延長(zhǎng)，下層得到的清水會(huì)越來(lái)越多，最后達(dá)到一個(gè)相對(duì)恒定的值，因此，清水比例起初會(huì)隨著靜置時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大，最后達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值．達(dá)到穩(wěn)定后的清水比例稱為最大清水比例．最大清水比例越高的水樣，表明其含藻量越少，反之亦然．顯然，在相同時(shí)間內(nèi)，清水比例越高，說(shuō)明其藻、水分離速度越快．因此，可用相同時(shí)間段內(nèi)的清水比例大小來(lái)反映藻、水分離速度的快慢．而最大清水比例則與水樣靜置時(shí)間和容器大小無(wú)關(guān)，僅與水樣本身含藻多少有關(guān)，因此，最大清水比例可用于比較不同水樣中含藻量的多少．

1.3.2 藻水相對(duì)分離度

是指某時(shí)點(diǎn)靜置分離所得清水體積占分離終點(diǎn)所得最大清水體積的百分比．該值將隨著藻水靜置分離時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大，最后達(dá)到最大值，即100%．因此藻水相對(duì)分離度可反映一個(gè)水樣在某時(shí)點(diǎn)離藻水最終分離狀態(tài)的遠(yuǎn)近，該值越大，說(shuō)明最終分離狀態(tài)越近，該值也可用于確定停止靜置分離作業(yè)的合適時(shí)間．

2)隧道、明峒、路堤、路塹。隧道、明峒：圖上長(zhǎng)2 mm(實(shí)地500 m)以上的依比例尺表示，小于2 mm(實(shí)地500 m)的適當(dāng)選取用不依比例尺符號(hào)表示[2]。路堤、路塹：圖上長(zhǎng)5 mm(實(shí)地1 250 m)且比高3 m以上的應(yīng)表示，連續(xù)分布且圖上間隔小于2 mm(實(shí)地500 m)時(shí)可連續(xù)表示[2]。

2 結(jié)果與討論

表1 滇池富藻水水樣主要理化指標(biāo)Tab.1 The main physical and chemical parameters of algae-laden water samples from Dianchi Lake

2.1富藻水水樣理化指標(biāo)

分析結(jié)果表明，水樣偏堿性，總氮濃度為30.82mg/L，總磷濃度為4.77mg/L，浮游植物密度為1.81×107mL，其中，微囊藻藻密度為1.74×107mL，為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種，葉綠素a濃度為11641.12μg/L，水樣含浮游植物等物質(zhì)致使水樣渾濁，濁度值高達(dá)3013.0NTU(表1)．

2.2水樣高度對(duì)靜置分離時(shí)間的影響

對(duì)于500mL和200mL量筒，最大清水比例分別為66.0%和66.7%，t檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩組無(wú)顯著差異(P>0.05)，說(shuō)明水樣高度確實(shí)對(duì)最大清水比例指標(biāo)沒(méi)有影響，這與理論分析結(jié)果是一致的．同時(shí)也可以看到，該水樣經(jīng)一次靜置分離后，可去除的水量最大比例可達(dá)到66.0%以上，即減容可達(dá)約2/3，這對(duì)藻、水分離是非常有用的．

從200mL和500mL量筒中水樣靜置分離得到的清水比例隨時(shí)間的變化如圖1(見(jiàn)第574頁(yè))所示．從中可以看到，靜置在500mL和200mL內(nèi)的富藻水樣，隨著靜置時(shí)間的推移，其藻、水分離的程度(即得到清水的比例)均有逐漸增加的趨勢(shì)，但并未呈現(xiàn)出簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，而是均呈現(xiàn)出類似于“S”型的變化趨勢(shì)，類似于經(jīng)典的Logistic曲線，即剛開(kāi)始分離速度較慢，隨后速度加快，但到后期速度又開(kāi)始減慢直至達(dá)到最大分離點(diǎn)．從具體數(shù)據(jù)看，500mL量筒中的水樣，在前60min分離速度較快，之后開(kāi)始逐漸降低．在200mL量筒中的水樣，在前110min左右分離速度較快，之后開(kāi)始逐漸降低．

t檢驗(yàn)結(jié)果表明，在500mL量筒中的水樣，其早期和中期的分離速度要明顯快于200mL量筒中的水樣．從具體數(shù)據(jù)看，在500mL量筒中，在前100min內(nèi)，其清水比例均明顯高于200mL量筒中的水樣(P<0.05)．由于兩個(gè)量筒中富藻水體積完全相同，而不同的僅僅是由于量筒大小不同造成的水樣深度的不同，500mL量筒中水樣高度平均為10.4cm，200mL量筒中水樣平均高度為18.0cm，由此可見(jiàn)，水樣高度確實(shí)對(duì)藻、水靜置分離的速度產(chǎn)生了明顯影響，水樣高度(深度)越小，藻、水分離的速度越快，且這種影響主要表現(xiàn)在早期和中期．由此可見(jiàn)，如果要加快藻、水分離的速度，就應(yīng)盡可能增加靜置容器的截面積，以降低水樣的高度．

從藻、水相對(duì)分離度數(shù)據(jù)看(見(jiàn)第574頁(yè)，圖2)，在靜置開(kāi)始的前230min之內(nèi)，500mL量筒中的水樣藻水分離度均要明顯大于在200mL量筒中的水樣，表明在體積相同時(shí)，靜置容器的截面積越大，即水樣高度越小時(shí)，其藻水分離速度將越快．另外，從藻、水分離度與時(shí)間的關(guān)系看，在水樣高度為10.4cm時(shí)，即使對(duì)如此高濃度的水樣，也只需靜置60min，就可以使其分離度達(dá)到81.2%，可見(jiàn)其分離速度還是比較快的．

藻、水相對(duì)分離度也呈現(xiàn)出與清水比例相似的變化規(guī)律．在500mL和200mL量筒中的水樣，其藻、水相對(duì)分離度也隨靜置時(shí)間的變化呈現(xiàn)出S型曲線趨勢(shì)，且500mL量筒中的藻水相對(duì)分離度也均明顯高于200mL量筒內(nèi)水樣．在大量筒中，在靜置分離60min時(shí)，其藻、水相對(duì)分離度即可達(dá)80%以上，而在小量筒中，則需要在100min時(shí)，方能達(dá)到80%以上．

圖1 不同大小量筒中藻、水靜置分離隨時(shí)間的變化趨勢(shì)Fig.1 The proportion of seperated clean water changes with time in different size measuring cylinders

圖2 不同大小量筒中藻、水相對(duì)分離度隨時(shí)間變化趨勢(shì)Fig.2 The relative degree of separation changes with time in different size measuring cylinders

2.3靜置條件下水樣體積對(duì)藻、水分離效果的影響

研究發(fā)現(xiàn)，在水樣高度相同時(shí)，在靜置開(kāi)始后的20min內(nèi)和50min之后，各量筒中藻、水分離速度(清水比例)均無(wú)明顯差異(P>0.05)．而在靜置后的30～40min內(nèi)，在不同容器之間藻、水分離速度的差異出現(xiàn)了一定變化，具體而言，在500mL量筒中的水樣與200mL量筒內(nèi)水樣相比，在第30min時(shí)出現(xiàn)有明顯區(qū)別(P<0.05)．而與100mL和500mL量筒內(nèi)水樣相比，在第30min和40min兩個(gè)時(shí)點(diǎn)內(nèi)發(fā)現(xiàn)有明顯區(qū)別(P<0.05)．而200mL量筒內(nèi)的水樣與100mL和50mL量筒內(nèi)水樣相比，僅在第40min時(shí)出現(xiàn)明顯區(qū)別(P<0.05)；在100mL量筒內(nèi)水樣與50mL量筒內(nèi)水樣相比，在10～180min內(nèi)，各觀測(cè)時(shí)點(diǎn)均未出現(xiàn)有明顯差異(P>0.05)．

由上可知，在水樣高度相同時(shí)，水樣體積大小的差異對(duì)藻、水分離速度的影響總體較小(圖3)，具體影響大小與體積差異大小有關(guān)，體積差異越大，影響越大，主要影響發(fā)生在靜置后30～40min這段時(shí)間內(nèi)．

圖3 相同體積水樣在不同大小量筒中清水比例隨時(shí)間變化情況Fig.3 The proportion of seperated clean water changes with time in different size measuring cylinders with same volumn sample

圖4 不同水溫條件下藻、水靜置分離隨時(shí)間變化情況Fig.4 The proportion of seperated clean water changes with time under different water temperature conditions

2.4靜置條件下水溫對(duì)藻、水分離效果的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫度對(duì)水樣藻、水分離速度(清水比例)具有顯著影響，水溫越高，藻、水分離速度越快(圖4)．不同溫度組間水樣t檢驗(yàn)結(jié)果表明，35℃水樣與30℃水樣相比，在前40min內(nèi)，藻、水分離速度均具有明顯的區(qū)別(P<0.05)，同25℃水樣相比，在前60min內(nèi)，藻、水分離速度均具有明顯的區(qū)別(P<0.05)，同20℃水樣相比，在前70min分鐘內(nèi)，藻、水分離速度均具有明顯的區(qū)別(P<0.05)．而30℃水樣與25℃水樣相比，在前50min內(nèi)，藻、水分離速度均具有明顯的區(qū)別(P<0.05)，同20℃水樣相比，在前70min內(nèi)，藻、水分離速度均具有明顯的區(qū)別(P<0.05)．而25℃水樣與20℃水樣相比，在前70min內(nèi)，藻、水分離速度均具有明顯的區(qū)別(P<0.05)．前人研究表明，水溫可以影響微囊藻的垂直分布，當(dāng)水溫從28℃轉(zhuǎn)至13℃以下溫度培養(yǎng)時(shí)，微囊藻的浮力下降明顯，微囊藻高溫條件下的浮力升高是由于細(xì)胞內(nèi)糖的積累和偽空胞的下降造成的[11-13]．

2.5靜置條件下水樣藻細(xì)胞密度對(duì)藻、水分離效果的影響

研究結(jié)果表明，隨著水樣藻密度的降低，其藻、水分離速度有逐步增加趨勢(shì)(圖5)．t檢驗(yàn)結(jié)果表明，100%密度組和50%、25%密度組相比，在最初的10min之內(nèi)，藻、水分離的速度無(wú)明顯區(qū)別(P>0.05)，但之后則呈現(xiàn)出明顯區(qū)別(P<0.05)．而與12.5%密度組相比，則在最初的10min之內(nèi)和之后均有明顯區(qū)別(P<0.05).50%密度組和25%、12.5%密度組相比，以及25%密度組和12.5%密度組相比，在各時(shí)段也均有明顯區(qū)別(P<0.05)．

在4個(gè)不同密度的水樣中，藻、水分離速度呈現(xiàn)明顯不同，密度越低的，藻、水分離速度越快．其中最快的為12.5%密度組，在開(kāi)始靜置后的第40min即基本完成藻、水分離，其次是25%密度組，在第50min即完成藻、水分離．之后是50%密度組，在第60～70min即完成藻、水分離．最慢的是100%密度組，到130min左右才完成藻、水分離．

圖5 不同藻細(xì)胞密度下藻、水靜置分離隨時(shí)間變化情況Fig.5 The proportion of seperated clean water changes with time in different algal density water

從各密度組的藻、水相對(duì)分離度看，也基本呈現(xiàn)上述規(guī)律，即最低密度組率先完成藻、水分離．由此可見(jiàn)，藻水中含藻密度大小將直接影響到靜置時(shí)藻、水最終完成分離的時(shí)間，藻密度越小，所需時(shí)間越短．

從達(dá)到藻、水相對(duì)分離度90%以上所需的時(shí)間看，100%水樣組需要100min，50%密度組需要60min，而25%和12.5%密度組分別需要50min和40min，從12.5%到25%密度，以及從25%到50%密度，雖然密度都增加了1倍，但時(shí)間僅增加了10min，而從50%到100%密度組，密度盡管也只增加了1倍，但時(shí)間卻增加了40min．這里可以看到，水樣密度有成比例的變化時(shí)，達(dá)到靜置分離度90%以上所需的時(shí)間卻沒(méi)有成比例關(guān)系，說(shuō)明藻水密度對(duì)靜置分離時(shí)間的影響并非簡(jiǎn)單的比例關(guān)系．

從各密度組中存在的藍(lán)藻絕對(duì)量看，從12.5%密度組增加到25%密度組，雖然密度增加了1倍，但藍(lán)藻實(shí)際增加量為12.5%．從25%密度組增加到50%密度，雖然密度也是增加了1倍，但藍(lán)藻實(shí)際增加量為25%．而從50%密度組增加到100%密度組，藍(lán)藻實(shí)際增加量則為50%，明顯大于前面兩個(gè)密度梯度組，這種藍(lán)藻絕對(duì)量的差異可能是造成50%密度組與100%密度組之間靜置分離所需時(shí)間差異明顯大于其它密度梯度組的原因．

圖6 不同光照條件下清水比例隨時(shí)間變化情況Fig.6 The proportion of seperated clean water changes with time under different light density conditions

本項(xiàng)研究結(jié)果表明，隨著藍(lán)藻密度的增加，所需的靜置分離時(shí)間會(huì)有所增加，如12.5%、25%和50%水樣清水比例達(dá)到50%所需時(shí)間分別為20、30和40min，但時(shí)間增加的比例并沒(méi)有藻密度增加的比例大，因此，在50%密度組之下，藻密度越高，靜置分離效率越高．而在藍(lán)藻密度達(dá)到一定量之后，如本文中100%密度組，則隨著藍(lán)藻密度的增加，所需的靜置分離時(shí)間可能會(huì)有大幅度的增加，這不利于提高靜置分離效率，因此，在設(shè)計(jì)藻水靜置分離系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)對(duì)此加以合理考慮．

2.6靜置條件下光照強(qiáng)度對(duì)藻、水分離效果的影響

目前，前人在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和野外調(diào)查采樣均發(fā)現(xiàn)光照對(duì)藍(lán)藻垂直遷移具有顯著影響[14-15]．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同光照條件(室外光照強(qiáng)度1400lx，室內(nèi)光照強(qiáng)度550lx)下各水樣藻、水分離速度在前20min內(nèi)有明顯的差異(P<0.05)，但之后差異不明顯(P>0.05)，主要是因?yàn)楦魉畼臃蛛x度均接近到最大分離度水平(圖6)．由此可見(jiàn)，光照對(duì)靜置條件下的藻、水分離速度有明顯的影響．因此，如果在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展靜置分離工作，在靜置的早期給予一定的光照將有助于藍(lán)藻加快分離，而無(wú)需遮光．以前的研究發(fā)現(xiàn)，滇池藍(lán)藻水華會(huì)在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向大量積聚形成藍(lán)藻聚集區(qū)，尤其是在風(fēng)速小于2m/s時(shí)，微囊藻會(huì)上浮至水體表面[16]．這可能由于以下兩個(gè)原因：其一，不同水體中各個(gè)種群的分布規(guī)律與群落形態(tài)有關(guān)．其二，通過(guò)浮力調(diào)節(jié)機(jī)制，在表層分布的藻類更容易獲得光照[17]．在室外光照下，微囊藻快速聚集在水體表層，這有利于其成為水生生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)種．

3 結(jié) 論

(1) 在體積相同時(shí)，水樣高度對(duì)最大清水比例指標(biāo)沒(méi)有影響．不同高度的水樣藻、水分離程度(即得到清水的比例)均隨靜置時(shí)間的延長(zhǎng)有逐漸增加的趨勢(shì)，但并未呈現(xiàn)出簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，而是呈現(xiàn)出類似于“S”型的變化趨勢(shì)，即剛開(kāi)始分離速度較慢，隨后速度加快，但到后期速度又開(kāi)始減慢直至達(dá)到最大分離點(diǎn)．水樣高度對(duì)藻、水靜置分離的速度有明顯影響，水樣高度(深度)越小，藻、水分離的速度越快，且這種影響主要表現(xiàn)在早期和中期．如果要加快藻、水靜置分離的速度，就必須增加容器的截面積，以降低水樣的高度．

(2) 在水樣高度相同時(shí)，水樣體積大小的差異對(duì)藻、水分離速度的影響總體較小，具體影響大小與體積差異大小有關(guān)，體積差異越大，影響越大，但主要影響發(fā)生在靜置后30～40min這段時(shí)間內(nèi)．

(3) 水溫對(duì)水樣藻、水分離速度(清水比例)具有顯著影響，水溫越高，藻、水分離速度越快．溫差越大，藻、水分離速度差異越大．

(4) 水樣中含藻密度的大小對(duì)靜置藻、水分離速度具有明顯影響．密度越低，藻、水分離速度越快，最終完成分離的時(shí)間越短．藻水密度對(duì)靜置分離時(shí)間的影響并非簡(jiǎn)單的比例關(guān)系，主要與含藻絕對(duì)量有關(guān)．在藍(lán)藻密度達(dá)到一定量之前，隨著藍(lán)藻密度的增加，所需的靜置分離時(shí)間會(huì)有所增加，但增加的幅度并沒(méi)有密度增加的幅度大．在藍(lán)藻密度達(dá)到一定量之后，則隨著藍(lán)藻密度的增加，所需的靜置分離時(shí)間可能會(huì)有大幅度的增加，這不利于提高靜置分離效率．如果藻密度過(guò)大，則無(wú)需采用靜置分離環(huán)節(jié)，可直接采用其他除藻措施．

(5)太陽(yáng)光照對(duì)靜置條件下的藻、水分離速度有明顯的影響．

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APreliminaryStudyofImpactFactorsonSeparationCharacteristicsofAlgaefromAlgae-ladenWaterSampleofDianchiLakeundertheStaticCondition

WANGShoubing,MAXiaoxue,XUZiran,WANGYuanan

(DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering,FudanUniversity,Shanghai200433,China)

To purify the algae-laden water (ALW) more effectively,the separation characteristics of algae from ALW sample of Dianchi Lake under the static condition are studied.Especially,the effects of depth,volume,temperature of ALW sample and the light density on the separation characters are investigated.It is shown that the sample depth has no significant effect on the final volume of separated clean water under the condition of the same sample volume.And the separated clean water volume increases with time increasing.For the ALW sample under the same depth,the volume has a little effect on the separation speed of water and algae.The greater difference of the volume is,the greater the difference of the separation speed is,and the main difference is found after standing for 30—40 minutes.The sample temperature has significant effect on the separation speed.The higher temperature is,the higher separation speed is.The individual density of algae affects the separation speed obviously.The lower the density is,the higher the separation speed is.And the solar light density also has great positive effect on the separation speed.

Dianchi Lake; alage-laden water; static condition; separation characteristics

0427-7104(2017)05-0571-07

2016-09-01

國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2012ZX07102-004)

王壽兵(1970—)，男，教授，博士生導(dǎo)師.E-mail：sbwang@fudan.edu.cn.

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