【摘要】：緩流水體的富營養(yǎng)化導致的水華頻發(fā)現(xiàn)象是當前重要的環(huán)境問題之一,水華的爆發(fā)不僅破壞生態(tài)平衡,而且嚴重影響居民的飲用水安全,水華的去除技術即除藻抑藻技術有重要的研究意義和社會價值�；�于目前國內(nèi)超聲除藻抑藻技術在應用方面存在的作用范圍小,除藻裝置使用不便等問題,本文通過COMSOLMultipHysics對超聲場進行了數(shù)值仿真,分析了超聲頻率、加載電壓等因素對聲場的聲壓分布、有效作用距離的影響,并設計實驗進行驗證;以銅綠微囊藻為實驗對象,通過超聲除藻抑藻單因素實驗研究超聲頻率、功率密度、作用時間、作用模式以及pH值五個參數(shù)對于超聲除藻抑藻效果的影響并對超聲參數(shù)的優(yōu)化進行分析;在此基礎上設計了可用于大面積水域持續(xù)作業(yè)的超聲波除藻抑藻裝置。研究表明超聲場中聲壓隨著距離的增加快速下降,超聲產(chǎn)生的聲壓與加載電壓呈線性關系,加載電壓越高,產(chǎn)生的聲壓越大。超聲頻率越高,能量越容易被水體吸收,在水中衰減越快,傳播距離也越小,主聲束越窄,近場和遠場的分界線越大,指向性越好。超聲頻率較低時,作用區(qū)域較大,適用于大面積水域的除藻抑藻作業(yè)。對超聲除藻抑藻單因素實驗結果表明,超聲的頻率越高,除藻抑藻效果越好,超聲作用36h之后,效果趨于穩(wěn)定;超聲輻射功率密度越大,除藻抑藻效果越好;功率密度較低時,受機械作用損傷的藻細胞仍然有一定的增殖能力,藻濃度在48h后出現(xiàn)回升現(xiàn)象;當超聲輻射功率密度≥0.05W/mL時,除藻抑藻的效果會飽和,高強度超聲作用時間過長,既不經(jīng)濟也不環(huán)保;超聲波的除藻抑藻效果不受pH值影響;二次超聲作用的除藻效果要明顯好于一次超聲作用,在低超聲輻射功率密度時,微囊藻在超聲作用36h～48h細胞完成修復,藻密度開始回升。參數(shù)優(yōu)化后超聲除藻抑藻裝置的超聲頻率為20kHz,超聲輻射功率密度為0.0001W/mL,超聲作用兩次,兩次時間間隔為36h,每次作用時間為1min。預計該裝置在全國推廣使用,將推動我國藻類治理技術的發(fā)展,開闊水環(huán)境治理的思路,并產(chǎn)生一定的社會和經(jīng)濟效益。