针对蓝藻水华大规模暴发的问题,机械化打捞是一种应急治理措施。如何大规模地实现藻、水分离是制约蓝藻机械化清除技术工程化应用的关键因素。蓝藻浮力富集——超声预处理工艺针对蓝藻具有伪空胞和胶被,难以混凝沉淀去除的特点对藻水进行富集分离。该工艺利用蓝藻上浮的特性富集蓝藻,减小后续处理单元的压力,实现大规模藻水处理;利用低强度超声波预处理蓝藻,破坏蓝藻伪空胞,提高沉淀效率,减少化学药剂的使用。最终达到大规模、无污染藻水分离的目的。本研究以滇池蓝藻为处理对象,以蓝藻富集倍数、藻细胞沉降率和水体水质变化等为衡量指标确定工艺的最佳参数,为工程设计提供数据基础。研究结果表明:(1)采用蓝藻浮力富集工艺对滇池蓝藻进行富集。通过单因素与BBD响应面试验,确定了蓝藻浮力富集工艺各影响因素的主次顺序,并获得了最佳工艺参数。结果表明:蓝藻浮力富集工艺各因素影响蓝藻富集效果的主次顺序为停留时间>流速>藻密度,且各因素之间不存在交互作用。蓝藻浮力富集的最佳工艺参数:流速为0.91 cm/s、停留时间为38 min、进水初始藻密度为32×10~8 cells/L,此时蓝藻富集倍数为3.40倍。(2)染色法测得超声预处理反应器中空化强度分布表明,10个均匀排列的换能器同时辐射时,由于声波的叠加和反应器侧壁的振动及反射,反应器中整体超声波空化分布较均匀;当有效水深为19.5 cm(整数倍半波长),原水藻密度小于2.4×10~9 cells/L时,超声波预处理反应器中声强衰减较慢,用于蓝藻预处理有较好的应用效果。(3)超声波对伪空胞的破坏效果符合准一级动力学规律,反应速率常数k随着超声波功率密度的增大而增大,并逐步趋于饱和;短时间低功率(5 s,5.0~16.7W/L)的超声波能破坏伪空胞,改善蓝藻群体沉降性能,降低水体pH,且对水体DTN、DTP浓度的影响<5%;在保证出水安全的前提下,综合考虑处理效果和经济成本,超声波处理滇池藻细胞的最佳工艺参数:超声波功率密度为16.7 W/L、处理时间为5 s,该条件下蓝藻伪空胞破坏率、沉降率分别为84%、80%。(4)短时间低功率的超声波(5 s,16.7 W/L)预处理能使混凝剂的使用量减少40.6%,当混凝剂投加量为79 ng Al/(10~4cells)时,出水浊度、SS和Chla去除率分别为5 NTU、8 mg/L和94%。