基本信息
- 项目名称：
- 原位控制水体底泥释磷的曝气加药一体机的设计和制作
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品根据物理化学原理，即在氧化条件下，磷易与钙盐和铁盐生成沉淀而固定，固定层附着在底泥表面，进一步抑制深层底泥中磷的释放。通过曝气机实现充氧，形成氧化氛围；通过加药机将控磷药液加到底泥表面，实现界面反应，达到抑制磷释放的目的；最终将曝气机、加药机以及药罐集成为一体机。本作品能够在原位就实现底泥控磷的处理，保证了该作品的实用性；且其采用安全无毒的钙盐和铁盐作为控磷药剂，价格低廉，便于推广应用。
- 详细介绍：
- （1）作品组成（请参照图structure chart）：曝气加药一体机的外部是一不锈钢框架；内部有4个组成单元，分别是臭氧发生单元、空气曝气单元、加药泵和药液储存罐，附属结构有吸液管、药液溢出管路、臭氧逸出管路、空气逸出管路以及曝气头。图1是本一体机的结构示意图。参照图1，原位控制水体底泥磷释放的曝气加药一体机，包括一可移动的框架1，框架1上安装有空气曝气单元3、臭氧发生单元2...(查看更多)
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 磷是底泥中导致湖泊富营养化的关键元素，其累积浓度可达水体中的数百倍,使底泥成为湖泊磷潜在的主要内源。我国许多重要城市湖泊底泥中的磷素背景值较高。开展湖泊底泥污染控制是我国湖泊富营养化控制与生态修复的重要内容。根据在氧化条件下，磷易与钙盐、铁盐生成沉淀而固定，固定层附着在底泥表面，进一步抑制深层底泥中磷的释放。曝气机实现充氧，形成氧化氛围，控磷药液加到底泥表面，实现界面反应，达到抑制磷释放的目的。
科学性、先进性及独特之处
- 其最突出的实质性技术特点在于利用物理化学原理设计出能原位控制底泥释磷的设备和药剂。与广泛应用的环保疏浚技术相比，避免了工程大、费用高、无法实现原位处理等缺点；与传统的普通单纯性物理覆盖技术相比，由于低剂量的臭氧强化了氧化氛围，在保证对低栖动物群落最小影响的情况下，利用该氧化条件使表层底泥和上覆水中的磷素能够与安全无毒的钙盐和铁盐作为控磷药剂快速反应，极大的提高了处理效率。在该领域，还未见同类发明。
应用价值和现实意义
- 底泥内源磷素已成为湖泊富营养化控制的关键。只需将本曝气加药一体机移动到需要实施治理的区域，按照使用方法就可以投入使用，只要保证足够的底泥磷释放抑制专用药液供应，即可实现该曝气加药一体机的连续工作。加之移动方便、使用简单，可实现原位控制，所以应用前景广阔。另外，本作品设备简单、控磷药液安全无毒并且价格低廉（<0.1元/g），可以广泛推广应用，并产生一定的经济效益。
学术论文摘要
- 本参赛项目设计和制作了原位控制富营养化水体底泥磷素释放的曝气加药一体机。在完成设计和制作的基础上，采用自制的柱状模拟系统小试研究了该曝气加药一体机对表层底泥磷素释放的调控效果。结果表明：维持短时间（1小时）的低浓度臭氧曝气（0.6g/min）条件下，铁盐能够有效地抑制底泥磷释放，其中铁盐加入浓度为0.05mol/L时效果已非常明显；在臭氧复合钙盐的处理下，氯化钙加入浓度为...(查看更多)
获奖情况
- （1）2010年3月，第十一届“挑战杯”大学生课外学术科技竞赛，院三等奖； （2）2010年4月，第十一届“挑战杯”大学生课外学术科技竞赛，校一等奖； （3）发表论文一篇：胡赐明，夏晗婷，曹静，张杭君. 富营养水体底泥原位控磷技术研究进展. 校学报（自然科学版），2011, 10(1):71-76.
鉴定结果
- 本项目采用物理化学原理，设计开发能够用于原位处理富营养化底泥中磷释放的设备和使用方法，经鉴定，具有重要实现意义。
参考文献
- [1]Cooke GD, Welch EB, Peterson SA, Nichols SA. Restoration and management of lakes and reservoirs. Boca Raton, CRC Press. 2005, 616 p. [2]Darren A, Graham BJ, David MM. The application of se...(查看更多)
同类课题研究水平概述
- 随着人们对生活质量要求的提高，磷素引起的水体富营养化现象逐渐引起了人们的关注，大量研究表明磷是水体富营养化最常见的限制性营养盐，磷素的增加不仅带来了水体的溶解氧的消耗以及藻类水华的爆发，而且藻类在繁殖过程中产生的藻毒素对水生生物甚至人类产生更大的危害。尽管人们对外源性磷素的控制给予了足够的重视，采取了各种措施以减少磷等营养元素向水体的直接排放。但水体的富营养化发展趋势却并...(查看更多)
