姚银磊. 超饱和溶解氧-超磁化复合工艺改善水质的应用与研究——以南水北调中线干渠为例[D]. 南阳：南阳师范学院硕士论文，2022.

导师:李玉英

摘 要

水资源是自然环境的基础，是综合国力的重要有机组成部分。我国水资源人均总量低，水资源分布不均呈现南多北少的状况。另一方面，经济的快速增长，用水量的急剧增加导致水资源问题已成为制约经济发展的重要因素。为了缓解这一矛盾，国家耗费大量的人力、物力规划实施了南水北调工程。中线工程三面硬质、流场单一，沿途气候多变，大气干湿沉降和地下水内排等因素，都会导致水体在长距离输送过程中水质发生变化。尽管传统的水质提升技术在河流、湖泊等水体的治理方面已经相对比较成熟，但却不能满足中线工程的特殊要求。因此，针对南水北调水质变化存在的隐患，开发水体输送过程中的水质提升新技术，对于保证国家战略工程的水质安全具有重大意义。

本文基于超饱和溶氧技术和超磁化技术的理论展示了一种新的复合技术—超饱和溶解氧-超磁化（SDOXM）技术，并以南水北调中线工程为试点，在河南段白河退水闸枢纽处研究了SDOXM复合工艺对南水北调中线干渠微生物活性、浮游植物群落结构和主要营养指标去除效果的影响。针对静态水体和流动水体，本研究分为静态和动态实验两部分（动态实验分为铺设人工水草组和无人工水草组）。主要的研究结果如下：

1. SDOXM技术将过饱和溶解氧技术与水磁化技术相结合，可有效提高水体中DO浓度。实验结果表明，经SDOXM复合工艺处理后，静态实验DO最高值为38.7 mg/L，动态实验下游连接段和延时水槽出水DO最高值分别为19.12和18.33 mg/L。该系统不仅可以提高水中的氧传递速率和氧传递效率，而且可以长时间（3天以上）维持DO浓度的超饱和状态。

2. SDOXM技术能有效去除水体中的主要营养指标：NH₄-N、NO₃-N、COD_Mn、TN和TP。静态实验各指标的最高去除率分别为48.11%、30.40%、20%、28.65%和27.96%。动态实验各指标的去除率最高值分别为57.22%、11.47%、22.86%、13.15%和100%。

3. 在研究过程中，人工水草的引入提高了主要检测指标的去除率，由于天然流域和湖泊中的沉积物床和水生植物可以代替人工水草为微生物增殖提供载体，因此SDOXM复合技术在自然流域中可以发挥更好的作用。

4. SDOXM技术通过为水体提供好氧环境，增强了微生物活性，试验期间ATP的相对光单位（RLU）最高增长率为265%。另外SDOXM系统可以改善浮游植物群落结构，浮游植物群落结构由硅藻-蓝藻型转变为硅藻-绿藻型。

5. 根据研究期间各运行条件下营养指标的去除效果对SDOXM系统的最适运行条件进行评估，并对该技术在南水北调中线工程实际应用中的运行成本进行估算，结果表明该技术运行成本低廉，年运行费折算后为每吨水0.03元。

    关键词：过饱和溶解氧；磁化；水质改善；浮游植物；微生物活性；有机物去除