基于景區(qū)湖泊污染的多功能水域清理船設(shè)計(jì)

更新時(shí)間：2014-06-29 17:33 來(lái)源：環(huán)境工程學(xué)報(bào) 作者: 閱讀：2291

摘要：針對(duì)我國(guó)城市景區(qū)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化和垃圾污染嚴(yán)重，傳統(tǒng)景區(qū)水域清理存在各種不足等問(wèn)題，設(shè)計(jì)研發(fā)多功能水域清理船滅殺藍(lán)藻和清理垃圾，恢復(fù)景區(qū)湖泊生態(tài)環(huán)境。結(jié)合景區(qū)湖泊污染實(shí)際狀況，提出把臭氧滅殺藍(lán)藻應(yīng)用于景區(qū)湖泊清理的新概念，研發(fā)一艘可無(wú)線遙控、集打撈垃圾、過(guò)濾小型懸浮微粒和滅殺藍(lán)藻功能于一體的多功能水域清理船。通過(guò)無(wú)線遙控多功能水域清理船，能全面清理湖面垃圾，過(guò)濾小型懸浮微粒，臭氧滅殺率能達(dá)到90%以上。利用多功能水域清理船能維護(hù)景區(qū)小湖泊生態(tài)環(huán)境，在各類(lèi)景觀水體和小型湖泊的污染治理中具有很好的應(yīng)用前景。

節(jié)能環(huán)保是當(dāng)今社會(huì)主題之一，隨著生活水平的提高，人們的環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，不但對(duì)居住小區(qū)的硬件設(shè)施要求智能化，而且對(duì)整個(gè)居住小區(qū)的外部人文景觀、綠化和自然環(huán)境也是越來(lái)越嚴(yán)格，水景作為現(xiàn)在住宅區(qū)重要的組成部分，其環(huán)境狀況自然成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。然而，由于居住小區(qū)內(nèi)的水體多為封閉水域，一般具有水域面積小、易污染、水環(huán)境容量小、水體自凈能力低等特點(diǎn)，水體容易污染和富營(yíng)養(yǎng)化，對(duì)景區(qū)生態(tài)環(huán)境和人們的生活質(zhì)量造成不利影響。

我國(guó)自古就有傍水而居的習(xí)慣，古人認(rèn)為，水能養(yǎng)性和陶冶情操。但由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人口集中和城鎮(zhèn)化規(guī)模空前龐大，我國(guó)湖泊的水文狀況不容樂(lè)觀。2008年，據(jù)中國(guó)水網(wǎng)調(diào)查報(bào)告：“我國(guó)主要湖泊八成受到污染”，同時(shí)指出當(dāng)前我國(guó)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題十分突出，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致湖泊水體透明度降低，水生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生退化，沉水植物消失，而代之以浮游植物藍(lán)藻大肆繁殖使水質(zhì)惡化。

中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院水資源所所長(zhǎng)、國(guó)際湖泊環(huán)境委員會(huì)常務(wù)理事金相燦教授說(shuō)：“我國(guó)一共有2400多個(gè)湖泊，跟我們?nèi)粘Ｉ畋容^接近的四五十個(gè)湖泊當(dāng)中，大約有80％以上湖泊問(wèn)題較多。從我國(guó)這幾十個(gè)人口密集區(qū)的湖泊看，五大湖以及城市湖泊，基本都處在中富營(yíng)養(yǎng)與富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，一些中型湖泊也處于富營(yíng)養(yǎng)的狀態(tài)。”同時(shí)，本項(xiàng)目調(diào)研廣州部分景區(qū)湖泊的情況中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)都處于中等富營(yíng)養(yǎng)化，少數(shù)處于輕度富營(yíng)養(yǎng)化。

總的來(lái)說(shuō)，無(wú)論是自然的中小型湖泊或景區(qū)的湖泊，我國(guó)已成為富營(yíng)養(yǎng)化湖泊的重災(zāi)區(qū)，解決小湖泊污染問(wèn)題刻不容緩。

我國(guó)每年都會(huì)投入巨額資金治理水體污染，努力恢復(fù)湖泊生態(tài)環(huán)境和提高景觀質(zhì)量。目前景區(qū)水體凈化的方法有很多，比如機(jī)械過(guò)濾、疏浚底泥、水位調(diào)節(jié)、超聲波等方法，這些方法效果明顯，但不易普及，難以大規(guī)模實(shí)施。目前我國(guó)治理景區(qū)小湖泊污染主要有3種方法：傳統(tǒng)人工打撈、化學(xué)劑除藻和引入新水換臭水。

（1）傳統(tǒng)人工打撈。人工打撈具有方便、簡(jiǎn)單和成本低等特點(diǎn)，目前我國(guó)對(duì)于小型湖泊的污染（特別是城市住宅區(qū)的小湖泊）主要采取人工打撈（包括采用打撈船打撈）。人工打撈清理可以迅速打撈大型垃圾，使湖面保持相對(duì)清潔。雖然如此，傳統(tǒng)人工打撈清理存在的一個(gè)主要缺點(diǎn)是對(duì)水中懸浮的垃圾微粒和活藍(lán)藻是作用不明顯。采用人工打撈以后，雖然湖面的大型垃圾被清理掉而變得干凈，但是由于藍(lán)藻和水中懸浮微粒繼續(xù)存在，水體的生態(tài)環(huán)境還會(huì)繼續(xù)惡化，水體也會(huì)發(fā)臭發(fā)黑。

（2）化學(xué)劑除藻。殺藻劑在不同的PH值范圍內(nèi)均有很好的殺菌滅藻能力，能有效地抑制藻類(lèi)繁殖和粘泥增長(zhǎng)，并有分散和滲透作用，能滲透并去除粘泥和剝離附著的藻類(lèi)，傳統(tǒng)的殺藻劑有硫酸銅、明礬、石灰和漂白粉等。不過(guò)殺藻劑使用時(shí)一定要謹(jǐn)慎，因?yàn)槟承⒃鍎┤谌胨袝?huì)影響水體質(zhì)量，甚至殺死水中生物，甚至造成水體的二次污染。

（3）引入新水換臭水。對(duì)于某些湖泊采用傳統(tǒng)的人工打撈或化學(xué)劑除藻效果不理想和水體已經(jīng)嚴(yán)重發(fā)黑發(fā)臭的情況下，為凈化環(huán)境，水文管理者往往會(huì)通過(guò)把湖泊中的臭水排走，然后引進(jìn)新水去改善湖泊的水文。這種做法的好處是即刻改善湖泊環(huán)境，但是由于被排走的臭水并沒(méi)有得到有效的解決，同時(shí)湖中原來(lái)存在的藍(lán)藻污染繼續(xù)存在，所以在當(dāng)今環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)的社會(huì)，這種換水的做法不值得提倡。

雖然我國(guó)對(duì)于景區(qū)水體凈化方法眾多，并且從物理、化學(xué)和生物等多角度去處理污染水體。但是由于傳統(tǒng)的方法存在各種不足，要么處理效果不理想，要么難于推廣，同時(shí)對(duì)藍(lán)藻的處理作用也不盡人意。正因如此，本項(xiàng)目通過(guò)認(rèn)真調(diào)研，創(chuàng)新性把臭氧滅菌應(yīng)用于藍(lán)藻清理，設(shè)計(jì)研發(fā)出多功能水域清理船。

1實(shí)驗(yàn)材料和方法

1．1實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料采用鈍頂螺旋藻，由項(xiàng)目組購(gòu)買(mǎi)純凈菌種進(jìn)行培養(yǎng)，最后各取200mL培養(yǎng)的頂螺旋藻溶液分裝于5支試管，其中1支試管為對(duì)照組，其余4支為實(shí)驗(yàn)組。臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧為500mg/h。

鈍頂螺旋藻屬于藍(lán)藻門(mén)、藍(lán)藻綱、段殖藻目、顫藻科的螺旋藻屬。適宜溫度為25～27℃；光照強(qiáng)度30000～35000LX；PH8．5～10．5；繁殖習(xí)性為無(wú)性二分裂繁殖，繁殖結(jié)果使藻絲長(zhǎng)度迅速增加鈍頂螺旋藻主要靠藻絲斷裂增加絲狀體的數(shù)量，有時(shí)也形成“藻殖段”，藻殖段細(xì)胞分裂成新的螺旋狀藻。

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