表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置，包括太阳能电池板及与太阳能电池板相连的浮体平台，浮体平台上搭载有表层藻水收集单元、藻水絮凝反应单元、絮凝剂备用投加单元、藻水流动控制单元、藻类与营养盐分离单元、清洁藻水排放单元、浮体平台动力驱动单元。本发明专利技术无需将表层高密度藻水抽取到岸边处理，不必加入絮凝药剂，不需投入脱氮除磷微生物载体，不用将藻水机械浓缩，藻类和氮磷等营养盐的去除效果好，动力消耗少，运行成本低，维护简单，无化学药剂污染和固体废物产生。

【技术实现步骤摘要】
表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置
本专利技术涉及水资源保护与水环境治理领域，具体是一种表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置。
技术介绍
过量营养物质(主要是氮磷)造成表层水体藻类快速生长积聚，导致湖库水体出现富营养化。目前，富营养化水体的发生程度和范围在我国仍然呈快速发展趋势，形势十分严峻。水体富营养化防治通常采用藻类控制和过量氮磷等营养物质削减相结合的方式。对藻类控制来说，常用打捞除藻、机械除藻或化学除藻等方法；过量营养物质削减则大多采用清水稀释、植物吸收净化等措施。总体来看，藻类物理防治措施耗时耗力，机械或药剂投入大，藻类收集与分离也不甚理想；过量营养物质削减通常配套建设引水工程或生态修复工程，引水工程耗资巨大，需要引调大量清水；生态修复工程耗时长，见效慢。在外源截污背景下，采用合适的工艺方法快速收集与分离水体中的氨氮和磷等营养物质，低成本将其带离湖库水体；与此同时，使富营养化水体中的藻类数量及生长态势得到有效控制，是治理河湖富营养化问题的重要努力方向。湖库等天然富营养化水体，水域体积大，藻类易积聚于表层水体，氮磷等浓度低于工业废水或市政生活污水，不适宜抽取后在岸边用传统污水生化处理工艺净化。开展表层水体藻类与营养盐的原位收集与分离，具有不占地、机动、灵活、藻类与营养盐的去除效率高于生态修复工程、见效相对较快、受季节气候影响较小等优点。目前，国内外公开了一些富营养化水体藻类与营养盐的原位处理装置或技术，公开号为CN105833596A的专利公开了一种全自动船载除藻的方法及设备，采用转鼓微滤除藻机收集藻水，然后通过两个浓缩器进行脱水，形成半固相藻泥，最后借助反冲洗管路实现藻水分离。公开号为CN104817228A的专利公开了一种用于富营养化缓流水体原位净化的太阳能动力脱氮除磷生物箱阵列，在生物箱内填充组合生物载体，通过好氧生物箱与厌氧生物箱的组合，分步实现反硝化脱氮以及生物除磷。公告号为CN103288160B的专利公开了一种移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置及其使用方法，通过微气泡发生器气浮分离藻类、漂浮藻类收集、超声灭藻及藻渣脱水等进行藻类收集、杀灭及分离。公告号为CN102344190B的专利公开了一种强化凝聚除藻并控制胞内物质释放的方法，通过高锰酸钾与铁盐的共同作用抑制藻细胞活动，提高藻细胞的沉降性能。本专利技术人在实现本专利技术的过程中发现，现有富营养化水体藻类及营养盐原位处理装置或技术存在较大不足：(1)藻类收集与分离方面，不能针对性地收集积聚在表层水体的高密度藻类，造成后续脱水量大，藻类分离效率低；(2)富营养化水体的氮磷等营养盐浓度低，微生物脱氮除磷效率低，易受气温等环境条件影响，氮磷等营养物质的水体分离效果有限；(3)采用高锰酸钾、铁盐、超声波、微滤等方式对藻水中的藻类进行分离或杀灭，药剂消耗与能耗较高，且容易造成藻毒素污染；(4)单一除藻或去除营养盐，缺乏藻类与营养盐从表层水体中同步收集与分离的功能。湖库等富营养化水体的水面开阔，流速缓慢，表层水体藻类分布广，如何通过太阳能或岸边充电，利用蓄电池供电，原位微动力收集与分离表层水体的积聚藻类与营养盐，高效精准收集表层高密度藻水，快速沉降表层水体中的藻类与营养盐，低成本分离与回收藻类与营养盐，并将浓缩的藻类与营养盐移出湖库，将是解决天然水体富营养化的新思路，具有极大的环境、经济、社会效益和应用前景。
技术实现思路
本专利技术提供一种表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置，无需将表层高密度藻水抽取到岸边处理，不必加入絮凝药剂，不需投入脱氮除磷微生物载体，不用将藻水机械浓缩，藻类和氮磷等营养盐的去除效果好，动力消耗少，运行成本低，维护简单，无化学药剂污染和固体废物产生。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置，包括太阳能电池板及与太阳能电池板相连的浮体平台，其特征在于：浮体平台上搭载有表层藻水收集单元、藻水絮凝反应单元、絮凝剂备用投加单元、藻水流动控制单元、藻类与营养盐分离单元、清洁藻水排放单元、浮体平台动力驱动单元，浮体平台外的表层藻水通过表层藻水收集单元进入藻水絮凝反应单元，藻水絮凝反应单元用于电解产生活性絮凝剂与进水中的藻类和氮磷营养盐快速掺混，形成藻类絮体或颗粒沉淀，藻水流动控制单元用于将絮凝反应后的表层藻水、藻类絮体或颗粒沉淀按序进入藻类与营养盐分离单元，藻类与营养盐分离单元自下而上连续设有至少两层变径滤料，经变径滤料分离藻类与营养盐后的低藻清水进入清洁藻水排放单元排入浮体平台外部，所述絮凝剂备用投加单元用于在藻水中藻类密度或营养盐浓度过高、抑或电絮凝效率不理想时定量投放絮凝剂至藻水中，浮体平台动力驱动单元用于驱动浮体平台在水体上移动与转向。进一步的，浮体平台采用防水、防腐和防撞高密度聚乙烯材质。进一步的，所述表层藻水收集单元包括进水口、齿型堰槽和伸缩软管接口，进水口呈开口向上的喇叭口状，进水口边缘均匀设置齿形堰槽，伸缩软管与进水口相连，用于调整进水口高度。进一步的，齿型堰槽的齿高约0.5-1cm，齿尖与水面相平。进一步的，藻水絮凝反应单元与表层藻水收集单元相连，包括具有电絮凝作用的电解箱，电解箱内部设有配水板、电解絮凝用双面复合电极以及电极板支架，双面复合电极安装在电极板支架上，双面复合电极由安装在浮体平台上的蓄电池进行供电。进一步的，双面复合电极包括三层电极板，分别为阳极、绝缘层和阴极，阳极和阴极贴附于绝缘层两侧，表层藻水收集单元吸取的藻类与营养盐通过相邻两对双面复合电极的阳极与阴极之间的缝隙，进入藻水流动控制单元，电解过程中，阳极不断消耗并释放出Al3+或Fe3+，阴极电解水生成OH-，二者之间形成具有絮凝作用的Al3或Fe(OH)3，快速将絮凝反应单元藻水中的藻类、氮磷营养盐形成藻类絮体和颗粒沉淀。进一步的，藻水流动控制单元与藻水絮凝反应单元相连，藻水流动控制单元包括转刷及与转刷驱动连接的电机，电机与蓄电池相连，电机带动转刷转动，引导絮凝反应单元内的藻水、藻类絮体及营养盐沉淀按序进入藻类与营养盐分离单元，并最终通过清洁藻水排放单元外排。进一步的，絮凝剂备用投加单元包括加药罐、加药泵、计量阀、加药管与药剂投加喷头，加药罐中预先配置的絮凝剂溶液通过加药泵、计量阀、加药管和药剂投加喷头进入藻水流动控制单元，与藻类与营养盐盐进行均匀混合。进一步的，藻类与营养盐分离单元与藻水流动控制单元相连，内部设置有布水隔板，布水隔板均匀开孔，水隔板自下而上设有大、中、小孔隙的变径滤料，水隔板下部设有絮体收集箱，表层水体中的藻类与营养盐充分絮凝后，通过布水隔板，均匀进入位于布水隔板上面的变径滤料，自下而上连续通过大、中、小孔隙的层层过滤与拦截，促使藻类絮体与营养盐沉淀逐渐分离与沉降，进入藻类与营养盐分离单元底部的絮体收集箱。进一步的，所述浮体平台动力驱动单元为布置在浮体平台尾部的两个螺旋桨推进器，蓄电池与螺旋桨推进器相连，通过两个螺旋桨推进器的速度差实现浮体平台的移动与转向。由于采用了上述方案，本专利技术具有如下有益效果：(1)采用浮体平台，在太阳能或岸边充电的条件下，利用蓄电池供电，将表层藻水高效收集、藻类与营养盐快速絮凝、藻水流动的准确控制、藻类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置，包括太阳能电池板(5)及与太阳能电池板(5)相连的浮体平台(27)，其特征在于：浮体平台(27)上搭载有表层藻水收集单元、藻水絮凝反应单元、絮凝剂备用投加单元、藻水流动控制单元、藻类与营养盐分离单元、清洁藻水排放单元、浮体平台动力驱动单元，浮体平台(27)外的表层藻水通过表层藻水收集单元进入藻水絮凝反应单元，藻水絮凝反应单元用于电解产生活性絮凝剂与进水中的藻类和氮磷营养盐快速掺混，形成藻类絮体或颗粒沉淀，藻水流动控制单元用于将絮凝反应后的表层藻水、藻类絮体或颗粒沉淀按序进入藻类与营养盐分离单元，藻类与营养盐分离单元自下而上连续设有至少两层变径滤料，经变径滤料分离藻类与营养盐后的低藻清水进入清洁藻水排放单元排入浮体平台外部，所述絮凝剂备用投加单元用于在藻水中藻类密度或营养盐浓度过高、抑或电絮凝效率不理想时定量投放絮凝剂至藻水中，浮体平台动力驱动单元用于驱动浮体平台(27)在水体上移动与转向。

【技术特征摘要】
1.一种表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置，包括太阳能电池板(5)及与太阳能电池板(5)相连的浮体平台(27)，其特征在于：浮体平台(27)上搭载有表层藻水收集单元、藻水絮凝反应单元、絮凝剂备用投加单元、藻水流动控制单元、藻类与营养盐分离单元、清洁藻水排放单元、浮体平台动力驱动单元，浮体平台(27)外的表层藻水通过表层藻水收集单元进入藻水絮凝反应单元，藻水絮凝反应单元用于电解产生活性絮凝剂与进水中的藻类和氮磷营养盐快速掺混，形成藻类絮体或颗粒沉淀，藻水流动控制单元用于将絮凝反应后的表层藻水、藻类絮体或颗粒沉淀按序进入藻类与营养盐分离单元，藻类与营养盐分离单元自下而上连续设有至少两层变径滤料，经变径滤料分离藻类与营养盐后的低藻清水进入清洁藻水排放单元排入浮体平台外部，所述絮凝剂备用投加单元用于在藻水中藻类密度或营养盐浓度过高、抑或电絮凝效率不理想时定量投放絮凝剂至藻水中，浮体平台动力驱动单元用于驱动浮体平台(27)在水体上移动与转向。2.如权利要求1所述的表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置，其特征在于：浮体平台(27)采用防水、防腐和防撞高密度聚乙烯材质。3.如权利要求1所述的表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置，其特征在于：所述表层藻水收集单元包括进水口(13)、齿型堰槽(12)和伸缩软管接口(14)，进水口(13)呈开口向上的喇叭口状，进水口(13)边缘均匀设置齿形堰槽(12)，伸缩软管(15)与进水口(13)相连，用于调整进水口(13)高度。4.如权利要求3所述的表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置，其特征在于：齿型堰槽(12)的齿高约0.5-1cm，齿尖与水面(1)相平。5.如权利要求1所述的表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置，其特征在于：藻水絮凝反应单元与表层藻水收集单元相连，包括具有电絮凝作用的电解箱(17)，电解箱(17)内部设有配水板(11)、电解絮凝用双面复合电极(16)以及电极板支架(18)，双面复合电极(16)安装在电极板支架(18)上，双面复合电极(16)由安装在浮体平台(27)上的蓄电池进行供电。6.如权利要求5所述的表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置，其特征在于：双面复合电极(16)包括三层电极板，分别为阳极(16-1)、绝缘层(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤显强，黎睿，李青云，姚立强，吴敏，林莉，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42