專利名稱：富營養(yǎng)化水體中藻類物質(zhì)磁捕移出方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種富營養(yǎng)化水體中藍藻暴發(fā)時藻類等懸浮固體物質(zhì)移出的方法和 實施該方法的裝置。
背景技術(shù)：
近年來，在經(jīng)濟持續(xù)快速增長的背景下，生態(tài)環(huán)境問題也發(fā)生了深刻變化。湖泊富 營養(yǎng)化日益突出，水華暴發(fā)，魚蝦基本絕跡，水體的顏色、氣味均有不同程度的惡化，部分湖 泊甚至成為納污水體。大面積的水華爆發(fā)，嚴重破壞了水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定，不僅影響了水體景 觀，影響了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，而且藻毒性已構(gòu)成對人類生存環(huán)境的威脅。僅赤潮給沿海造 成的經(jīng)濟損失每年達數(shù)十億元之多，因此藻類的暴發(fā)已經(jīng)成為一種災(zāi)害。引起藻華暴發(fā)的 主要營養(yǎng)元素是水體中的氮、磷，特別是磷起到關(guān)鍵性的作用。目前較流行的清除藻類水華 方法大致可歸結(jié)為物理法、化學(xué)法以及生物法。物理法物理方法主要有人工或機械打撈、過濾除藻、超聲技術(shù)除藻、遮光技術(shù)與曝 氣沖刷等。有的方法如超聲技術(shù)和遮光技術(shù)等不能移出其中的氮磷藻，雖能夠暫時保證水 體富營養(yǎng)化不暴發(fā)，但是不能從根本上解決問題；而人工打撈或者機械打撈耗費大量人力 物力，效果甚微。化學(xué)法主要是采用各種化學(xué)除藻劑，其效果最顯著，但也最具有危險性，所以使用 時要非常慎重，嚴格按照要求的用量操作，否則會造成嚴重后果。因為這些除藻劑的化學(xué)成 分大多為易溶性的銅化合物，或者螯合銅類物質(zhì)，這些化合物對魚類水草等水族生物產(chǎn)生 一定程度的傷害甚至導(dǎo)致死亡，并且有致癌作用，還會產(chǎn)生其他的一些不可預(yù)測的不良后 遺癥。還有如混凝方法與電化學(xué)方法等?；炷椒ㄖ苯訃姙⒒炷齽┯诤w，雖有較好的效 果但是畢竟沒有藻類移出湖體，因此也不能很好的解決問題。電化學(xué)的方法很難適應(yīng)大面 積的湖泊水體富營養(yǎng)化治理。生物法生物除藻技術(shù)的機理一是利用藻類的天敵及其產(chǎn)生的生長抑制物質(zhì)來抑 制和殺滅藻類。二是利用植物類或者魚類來處理藻。有些方法想利用生態(tài)平衡等原理對藻 類的生長和繁殖進行抑制，但是從技術(shù)層面上看實施起來有較大的難度。有些方法往往需 要事先投入巨大的人造工程，以創(chuàng)造并控制抑制藻華所需水生植物(如沉水植物在透明度 低或缺乏適當(dāng)?shù)啄嗟乃纂y以生存)或動物生存的條件，因而見效慢、成本高，較難普遍適 用于大面積、突發(fā)性藻華的治理。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供富營養(yǎng)化水體中藻類物 質(zhì)磁捕移出方法。本發(fā)明為實現(xiàn)其目的所采取的技術(shù)方案富營養(yǎng)化水體中藻類物質(zhì)磁捕移出方 法，包括下述步驟
a、引入含有藻類物質(zhì)的富營養(yǎng)化水，向藻水體中定量投加含有10% 20%磁性 絮凝劑的溶液；b、攪拌投加的磁性絮凝劑溶液的藻水體，通過混合絮凝將藻類等膠體物質(zhì)凝聚成 大的團狀絮體，且該絮體帶有磁性；C、磁捕將磁性絮凝劑與藻水混合絮凝成微納網(wǎng)絡(luò)形態(tài)的絮體，再通過藻/水分離 將絮體移出水體，達到除藻、氮和磷的目的。所述磁性絮凝劑為復(fù)合絮凝劑或改性凹凸棒土絮凝劑。本發(fā)明的另一目的是設(shè)計出實施該方法的裝置，用于在湖泊水體藻華暴發(fā)時清除 大面積的水域存在藻類物質(zhì)。此裝置依靠特殊設(shè)計的移動平臺作為載體并提供動力，在湖泊中能夠自由行駛。 裝置安置在移動平臺之上，裝置主要有三個部分，分別是自動投加系統(tǒng)，磁捕系統(tǒng)與藻/ 水分離系統(tǒng)。所述自動投加系統(tǒng)包括計量泵、溶解池和磁性絮凝劑供給艙；所述磁捕系統(tǒng) 包括攪拌槳、槽道和隔板；所述槽道設(shè)置在移動平臺中間位置，可設(shè)6-10個槽道，每個寬為 3-5m左右，深0. 5-1. 0m，所述攪拌槳設(shè)置在槽道前部，所述槽道后部為絮凝區(qū)，長為6_10m， 其底部為坡度狀并設(shè)有隔板和擋板。所述藻/水分離系統(tǒng)包括永磁盤體分離器、刮板和攪 龍。該裝置可輔設(shè)后處理系統(tǒng)，包括磁粉分離室、磁粉回收艙、絮體壓濾脫水裝置和泥餅儲 存室。裝置隨移動平臺在湖泊水面上行駛，藻水相應(yīng)的進入裝置，經(jīng)過檢測后，自動投加 系統(tǒng)將定量投加自行研制的磁性絮凝劑到進入裝置的水體，經(jīng)過磁捕系統(tǒng)中藻類等物質(zhì)在 短時間內(nèi)絮凝成大的絮凝物，并且該絮凝物帶有磁性。最后經(jīng)過藻/水分離系統(tǒng)，磁性絮凝 物被磁分離器的捕獲后移出水面，從而達到無殘留地清除富營養(yǎng)化湖泊水體中藻類等顆粒 物質(zhì)的目的。本發(fā)明的工作原理自動投加系統(tǒng)將磁性絮凝劑投加到藻水中，利用磁捕系統(tǒng)將 磁性絮凝劑與藻水混合絮凝成微納網(wǎng)絡(luò)形態(tài)的絮體，再通過藻/水分離系統(tǒng)將絮體移出水 體，達到除藻、氮和磷的目的。本發(fā)明的有益效果為可以快速吸附網(wǎng)捕水中有害物質(zhì)，提高水體透明度，保持水 質(zhì)穩(wěn)定，酸堿平衡。在外磁場作用下快速富集藻細胞，解決了除藻之后的打撈問題，杜絕了 二次污染的可能發(fā)生。并且，磁性絮凝劑可以回收再利用，使用成本顯著降低。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進一步詳細說明。

圖1為移動平臺平面示意圖；圖2為移動平臺剖面示意圖。
具體實施例方式富營養(yǎng)化水體中藻類物質(zhì)磁捕移出方法，包括下述步驟a、引入含有藻類物質(zhì)的富營養(yǎng)化水，向藻水體中投加含有10% 20%濃度的磁 性絮凝劑溶液。所述磁性絮凝劑采用復(fù)合絮凝劑或改性凹凸棒土絮凝劑。復(fù)合絮凝劑其成分包括具有架橋吸附作用的有機高分子PDMDAAC溶液，將其與改性含鐵爐渣混合制得；所述改性含鐵爐渣為爐渣、鐵粉和濃鹽酸的混合物，組分比為3 5g 0. 5 2. 5g 0. 5 2. 5ml，且濃鹽酸為6 12mol/L?？砂凑?g爐渣Ig鐵粉Iml 濃鹽酸(8mol/L)的配比，在混合均勻攪拌，充分反應(yīng)后，即制得改性含鐵爐渣。將具有架橋 吸附作用的有機高分子PDMDAAC (聚二甲基二烯丙基氯化銨)溶液與改性爐渣按照0. 15mg/ L 40mg/L的配比，配制成復(fù)合型磁捕絮凝劑。爐渣中富含二氧化硅、氧化鈣、氧化鎂、氧化 鋁和少量的鐵，可充磁，自凝作用強。將爐渣、鐵粉與濃鹽酸均勻混合后，爐渣中的部分物質(zhì) 與鹽酸進行反應(yīng)，氧化鋁、鐵反應(yīng)生成鋁鹽和鐵鹽，部分鐵粉也生成鐵鹽，鋁鹽和鐵鹽具有 很強的絮凝作用，與PDMDAAC吸附架橋形成微納網(wǎng)絡(luò)。把上述配制成的復(fù)合型磁捕絮凝劑投入到到含藻溶液中，通過PDMDAAC的架橋吸 附作用和改性爐渣的強自凝作用，絮凝形成微納網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在水中與藻細胞、氮、磷等膠粒 結(jié)合形成絮體。最后利用微納網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的磁響應(yīng)性，在外磁場的作用下，旋轉(zhuǎn)地將絮體移出 水體。所述改性凹凸棒土的組分比為0. 5 3g凹凸棒土 0. 5 2g鐵粉0. 5 2ml 濃鹽酸，且濃鹽酸為6 lOmol/L，其中凹凸棒土和鐵粉粒徑為150-250目。按照2g凹凸棒 土 Ig鐵粉Iml濃鹽酸(8mol/L)的配比，在混合均勻攪拌，充分反應(yīng)后，即制得改性凹 凸棒土。凹凸棒土富含二氧化硅、鋁氧化物，少量鐵、鈣、錳氧化物。將凹凸棒土、鐵粉與濃 鹽酸均勻混合后，凹凸棒土中的部分物質(zhì)與鹽酸進行反應(yīng)，硅、鋁和鐵的氧化物反應(yīng)生成硅 酸鹽、鋁鹽和鐵鹽，具有吸附架橋及網(wǎng)捕的絮凝作用。b、攪拌投加的磁性絮凝劑溶液的藻水體，通過混合絮凝將藻類等膠體物質(zhì)凝聚成 大的團狀絮體，且該絮體帶有磁性；C、磁捕將磁性絮凝劑與藻水混合絮凝成微納網(wǎng)絡(luò)形態(tài)的絮體，再通過藻/水分離 將絮體移出水體，達到除藻、氮和磷的目的。實施上述方法的裝置，用于在湖泊水體藻華暴發(fā)時清除大面積的水域存在藻類物 質(zhì)。如圖1所示，整個移動平臺13通過后置驅(qū)動力12在湖泊水面可以自由行駛，移動 平臺中間有八個槽道，每個寬大約為4m左右，深大約有0. 7m。移動平臺向前行駛，根據(jù)相 對運動原理，水體能夠以一個相對平臺速度進入到中間槽道中。在槽道上，設(shè)置三個基本的 系統(tǒng)自動投加系統(tǒng)，磁捕系統(tǒng)與藻/水分離系統(tǒng)。自動投加系統(tǒng)主要由計量泵1、溶解池3 固體磁性絮凝劑供給艙5組成。在溶解池中配置10% 20%的磁性絮凝劑溶液，通過計量 泵向進入槽道的水體定量投加磁性絮凝劑。磁捕系統(tǒng)主要由攪拌槳2、槽道4和隔板16組 成。投加系統(tǒng)投加的磁性絮凝劑經(jīng)過磁捕系統(tǒng)，通過混合絮凝將藻類等膠體物質(zhì)在二分鐘 內(nèi)凝聚成大的團狀絮體，并且該絮體帶有磁性。藻/水分離系統(tǒng)主要由磁盤體分離器6、刮 板14、攪龍15組成。帶有磁性的團狀絮體經(jīng)過藻/水分離系統(tǒng)，磁性絮體被永磁盤體分離 器6吸附，通過刮板刮入攪龍中，干凈的水流出磁盤。在槽道后，可設(shè)后處理系統(tǒng)，主要由磁 粉分離室10、磁粉回收艙11、絮體壓濾脫水裝置7和泥餅儲存室8組成。刮入攪龍中的絮 體進入磁粉回收艙，通過高強度離心，將絮體中的大部分磁粉分離到回收艙中，剩余絮體被 泵入壓濾脫水裝置，經(jīng)過壓濾脫水，得到的泥餅放入泥餅儲存室暫存。磁性絮凝劑按水質(zhì)狀況加入到槽道中的八個槽道攪拌槳位置，如圖1所示。八個 小隔道的鋪設(shè)完全一致，因為加入的磁性絮凝劑帶有磁性，具有高效的混凝作用，能夠網(wǎng)捕住水中的藍藻類等懸浮物質(zhì)，因此被稱為磁捕系統(tǒng)，磁捕系統(tǒng)分為攪拌混合區(qū)與特殊隔板 絮凝區(qū)。絮凝劑加到攪拌槳位置也即攪拌混合區(qū)，由八個攪拌槳組成，攪拌槳的作用是讓絮 凝劑與進入槽道的藻水充分混合，整個攪拌混合區(qū)由集中控制系統(tǒng)9自動控制。如圖2所 示，特殊隔板絮凝區(qū)長約8m左右，底部有一定的坡度17，由七塊隔板16和多塊擋板組成，特 殊隔板絮凝區(qū)的作用在于讓磁性絮凝劑發(fā)揮磁捕的作用，聚集網(wǎng)捕藍藻等懸浮物，使絮凝 產(chǎn)生物帶有磁性。 藻/水分離系統(tǒng)是讓水體中經(jīng)過磁捕絮凝后產(chǎn)生的絮凝物被移出水體。因形成 的絮凝物具有磁性，所以使用銣鐵硼磁性材料做成的磁盤回收藻類絮凝物(也可使用電磁 鐵)。如圖2，永磁盤體分離器6后面有一擋板18，該擋板是為了阻擋通過磁盤的部分小絮 體而設(shè)置，磁盤運行時小于或等于液面線19時，磁盤的處理效率最大。正是因為藻/水分 離系統(tǒng)的存在，不需要等待絮凝物的再聚集沉淀進行收集，懸浮狀態(tài)的絮凝物可以直接被 分離系統(tǒng)分離開，可以大幅度的節(jié)省處理時間，提高處理效率。本發(fā)明經(jīng)實際運用，具有下述特點1)處理效果好，對水體富營養(yǎng)化中影響嚴重的總磷清除率達到90%以上，對藻類 及懸浮物去除率達到95%以上。2)處理時間短，效率高，整個流程處理時間約2 3min。日處理量達1萬立方米。3)清潔無污染，是一種物理化學(xué)的方法，極其適合水體富營養(yǎng)化應(yīng)急治理。檢測的 出水各項指標完全達標。4)處理成本較低，磁性絮凝劑的主要成分為粉煤灰與磁粉。粉煤灰價格低廉，而磁 粉可以回收使用。5)對湖泊水體實行在線檢測，嚴格保證絮凝劑投加量處于最優(yōu)值。無絮凝劑的殘 留入湖。6)移動平臺自由在水面行駛，水體以相對速度進入平臺，不需要動力提供抽水，適 合大型的湖泊水體藻華處理。7)對湖泊水體富營養(yǎng)化程度差異及懸浮物質(zhì)數(shù)量和種類的適應(yīng)性強，并且能夠自 適應(yīng)調(diào)整。
權(quán)利要求
富營養(yǎng)化水體中藻類物質(zhì)磁捕移出方法，其特征在于該方法包括下述步驟a、引入含有藻類物質(zhì)的富營養(yǎng)化水，向藻水體中定量投加含有10％～20％磁性絮凝劑的溶液；b、攪拌投加的磁性絮凝劑溶液的藻水體，通過混合絮凝將藻類等膠體物質(zhì)凝聚成大的團狀絮體，且該絮體帶有磁性；c、磁捕將磁性絮凝劑與藻水混合絮凝成微納網(wǎng)絡(luò)形態(tài)的絮體，再通過藻/水分離將絮體移出水體，達到除藻、氮和磷的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化水體中藻類物質(zhì)磁捕移出方法，其特征在于所述磁 性絮凝劑為復(fù)合絮凝劑或改性凹凸棒土絮凝劑。
3.實施權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化水體中藻類物質(zhì)磁捕移出方法的裝置，其特征在于 該裝置包括自動投加系統(tǒng)，磁捕系統(tǒng)與藻/水分離系統(tǒng)，各系統(tǒng)設(shè)置在移動平臺上，以移動 平臺作為載體并提供動力，在湖泊中能夠自由行駛。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述自動投加系統(tǒng)包括計量泵、溶解池和 磁性絮凝劑供給艙；所述磁捕系統(tǒng)包括攪拌槳、槽道和隔板；所述藻/水分離系統(tǒng)包括永磁 盤體分離器、刮板和攪龍；所述槽道設(shè)置在移動平臺中間位置，可設(shè)6-10個槽道，每個寬為 3-5m左右，深0. 5-1. 0m，所述攪拌槳設(shè)置在槽道前部，所述槽道后部為絮凝區(qū)，長為6_10m， 其底部為坡度狀并設(shè)有隔板和擋板。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于該裝置可輔設(shè)后處理系統(tǒng)，包括磁粉分 離室、磁粉回收艙、絮體壓濾脫水裝置和泥餅儲存室。
全文摘要
本發(fā)明涉及富營養(yǎng)化水體中藻類物質(zhì)磁捕移出方法及其裝置，將磁性絮凝劑投加到藻水中，使磁性絮凝劑與藻水混合絮凝成微納網(wǎng)絡(luò)形態(tài)的絮體，再通過藻/水分離將絮體移出水體，達到除藻、氮和磷的目的。本發(fā)明的裝置包括自動投加系統(tǒng)，磁捕系統(tǒng)與藻/水分離系統(tǒng)，各系統(tǒng)設(shè)置在移動平臺上，以移動平臺作為載體并提供動力，在湖泊中能夠自由行駛。本發(fā)明可以快速吸附網(wǎng)捕水中有害物質(zhì)，在外磁場作用下快速富集藻細胞，對水體富營養(yǎng)化中影響嚴重的總磷清除率達到90％以上，對藻類及懸浮物去除率達到95％以上。
文檔編號C02F1/52GK101817578SQ20091018553
公開日2010年9月1日 申請日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者劉兵, 葉瑞, 吳敬東, 張發(fā)宇, 杜海明, 王兆連 申請人:安徽雷克環(huán)?？萍加邢薰?