國內外研究現狀和發展動態
水體富營養化及其防治是當今世界普遍關注的熱點與難點問題，其帶來的直接危害就是藻類水華的產生，會對水生動物的正常生長繁殖產生不利影響。藻類在代謝過程中或藻體破裂后會釋放藻毒素，目前已研究證實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、毒性最強的是藍藻門藻類[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，所占藻類總數量的比例為90.3％左右。1990年以來太湖幾乎年年出現藍藻暴發，水體異常腥臭，導致無錫市和昆山市自來水廠85%的供水量受到威脅[3,4]。針對當前普遍性的富營養化問題，控制有害藻類的生長繁殖，成為水環境治理急需解決的首要問題。
現有除藻方法包括化學除藻法、生物除藻法、物理除藻法等[1,2,5-8]。化學除藻法是利用化學藥劑來對藻類進行殺除，其特點是工藝簡單、操作方便及效果明顯，然而伴隨著化學除藻劑的使用，除藻劑本身對水體帶來的污染以及除藻過程中可能導致的藻毒素大量產生和釋放，從而可能對水環境造成二次污染。生物除藻法是利用培育的生物或培養、接種的生物的生命活動，對水中污染物進行轉化、降解及轉移，從而使水體環境健康得到恢復的一種方法。生物除藻法是一種環境友好除藻方法，不會造成二次污染，但其整個系統容易受到外界環境的影響和人為的破壞，同時有可能造成物種入侵。物理除藻包括微濾機法、氣浮法、直接過濾法、大梯度磁濾器法和活性炭吸附法等。物理除藻法不會造成二次污染和物種入侵，但存在技術成本高、操作環境差、除藻效率低等問題。上述處理方法各有利弊，有必要對現有方法進行聯合使用并加以改進優化。
通常對水生態系統和人類健康生活造成嚴重危害的有毒藍綠藻水華暴發迅速，涉及水域面積廣，需要高效的除藻抑藻技術進行控制。化學氧化除藻和超聲除藻是近年來諸多除藻方法中短期內效果最好的熱點技術，兩類方法基于不同的原理滅活藻細胞從而控制藻類暴發，但藻類在凋亡的過程中會伴隨有藻源性內毒素的釋放，給水質安全和生態系統帶來了巨大的威脅[8,9]。一方面，滅活富營養化水體藻類的技術應嚴格控制胞內藻毒素的釋放程度[10]，另一方面，應對死亡藻細胞進行收集處理[11]。最新研究表明[7,10-12]利用磁分離技術能迅速捕獲并從水中分離出藻細胞，同時將太陽能轉化為電能儲存于蓄電池中供浮游式除藻設備運行使用，可實現“零”運行成本。因此，如何在實際應用中將物理和化學除藻方法聯合利用并加以改進，開發出節能、高效、低耗和適用面廣的組合新工藝，是未來除藻技術的主要研究發展方向。
本項目將以基于鐵錳氧化物的微納磁捕除藻技術的原理分析和效能研究為基礎，擬將太陽能發電裝置、微納磁捕除藻系統和浮游裝置集成優化，明確組合小試裝置的最佳工況參數，同時實現除藻、抑藻和藻水分離的功能。本項目的成功實施，將對水體藻污染治理具有重要的實際應用價值，并且太陽能浮游式微納磁捕除藻小試裝置將化學氧化除藻技術和藻細胞磁分離技術進行有效結合，能量自給，二次污染低，易于推廣。
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