專利名稱：高效治理富營養(yǎng)化湖泊藻華的方法及磁沉機(jī)浮床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體的說是一種治理富營養(yǎng)化湖泊藻華的方法及 磁沉機(jī)浮床。 冃足漢不近年來，我國的江河湖海水華的發(fā)生、發(fā)展已引起社會各界的廣泛關(guān)注，大 面積的水華爆發(fā)，嚴(yán)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(jì)損失每年達(dá)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(如高壓電離，高壓脈沖，交變強(qiáng)磁場，紫外線，超聲波等)則是 以電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，改變進(jìn)入水體或水體物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，達(dá)到殺傷、 殺滅藻類及降解水體中雜質(zhì)，達(dá)到凈化水系的目的。該優(yōu)點(diǎn)不破壞水體、無殘留， 但物理殺傷是等量關(guān)系，殺傷生命體越大，耗量越多，殺傷越多所耗能量越多， 水質(zhì)雜質(zhì)越多，耗能越多。另外還包括機(jī)械網(wǎng)澇或者人工網(wǎng)撈水藻，該方法雖對 于微小面積水域的水藻清除起到一定作用，由于該方法只能網(wǎng)住藻細(xì)胞而并不能 網(wǎng)住氮、磷等污染元素，不能從根本上解決問題，只能暫時的緩解，藻類很快會 重新爆發(fā)，而且耗費(fèi)大量人力物力，不是長久之計。目前眾多物理法當(dāng)中，比較 有效的是地泥疏浚，該方法能有效地將富營養(yǎng)化湖泊污染元素——氮和磷移出湖 區(qū)，有效減輕湖泊富營養(yǎng)化程度，但是該方法工程巨大，耗費(fèi)大量資金和能源， 不適合治理大面積水域。而且，刮吸底泥會將沉積在湖底的氮磷污染物攪動起來 進(jìn)入水體，造成二次污染?；瘜W(xué)法主要是在藻華爆發(fā)的時候，投加一些化學(xué)藥劑。這些藥劑有兩種類型， 一是毒殺藻細(xì)胞，讓藻細(xì)胞從湖面消失。二是使藻細(xì)胞絮凝而后沉入湖底，從而美化 水面。這兩種方式雖能使藻迅速從水面消失，但是有很多不足之處。第一種，其 化學(xué)藥劑通常是硫酸銅或其同類物，其原理是通過銅離子將藻細(xì)胞殺死。這種做 法，有兩種缺點(diǎn) 一，往水體里引入大量銅離子，會造成水體中銅離子超標(biāo)，從 而污染水體以及水體魚蝦等生物。二，藻細(xì)胞被殺死后，會釋放大量藻毒素，不 僅嚴(yán)重危及水體生物，而且對人體有強(qiáng)致癌作用。第二種，其藥劑通常是絮凝劑 或者混凝劑，其原理是使藻細(xì)胞絮凝而后靠重力自然下沉至湖底，從而達(dá)到美化 水面的目的。這種做法的缺點(diǎn)是，沉入湖底的藻細(xì)胞，在腐爛之后，其分解的氮、 磷元素會再次進(jìn)入水體，產(chǎn)生二次污染。 生物法生物修復(fù)除藻劑是針對處理富營養(yǎng)化水體的十幾種活性微生物和相應(yīng)的 酶，是一種全天然的純生物制劑，對水體中的水生生物以及人類等不產(chǎn)生任何危 害及副作用，產(chǎn)品一旦投入水體，產(chǎn)品中的微生物迅速活化與水中的藻類競爭營 養(yǎng)源，從而使藻類缺乏營養(yǎng)死亡，沉入水底，越來越多的微生物繼續(xù)降解死亡的 藻類，直至消滅，使水體變清。但生物法特別是生態(tài)修復(fù)的方法對于小范圍、固 定區(qū)域內(nèi)藻華的防治是重要的方法.但這類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) 底泥的水底難以生存)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。以上幾種方法，雖然在一定程度上對水華能起到緩解的作用，但它們有一個 共同的缺點(diǎn)——不能有效去除富營養(yǎng)化水體的污染元素——氮、磷，不能解決藻 華暴發(fā)的關(guān)鍵問題，治標(biāo)不治本。因此，針對這個問題本發(fā)明研究了一種快速且低廉的除藻方法，該技術(shù)既能 有效地吸附絮凝藻類，同時又可以通過外磁場的作用迅速將藻移出水體，而且對 水體中氮、磷去除效果非常顯著，可以做到標(biāo)本兼治，從根本上解除藻華暴發(fā)帶 來的危害。在海洋赤潮和湖泊的富營養(yǎng)化等領(lǐng)域具有推廣應(yīng)用前景。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足提供了一種高效治理富營養(yǎng)化湖泊 藻華的方法磁沉機(jī)浮床。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種高效治理富營養(yǎng)化湖泊藻華的方法，其特征在于包括以下步驟-(1) 、磁性除藻劑的配制是將聚合氯化鋁鐵硫酸鐵超純磁鐵礦粉按10—20: 2—6: 10—20質(zhì)量比例混勻復(fù)配，將磁性除藻劑與水按20 : 40-120 質(zhì)量比例配成懸濁液；(2) 、將配成的懸濁液和流態(tài)化的含藻湖水混合，至湖水中的藻類被吸附沉 淀；(3) 、收集沉淀并移離湖水。 懸濁液和流態(tài)化的含藻湖水混合時，保持每立米含藻湖水和150—200克的懸濁液混合。實(shí)施高效治理富營養(yǎng)化湖泊藻華的方法的磁沉機(jī)浮床，其特征在于包括有船 體，船體側(cè)面連接有流態(tài)化池，流態(tài)化池前端為敞開，中間有錯開排布的擋流板， 擋流板前方區(qū)域?yàn)榛旌铣?，擋流板后方區(qū)域?yàn)榧鄢?，集污池的后方設(shè)置有溢流 板，混合池內(nèi)安裝有攪拌器與加藥口，集污池底部安裝有磁板，磁板上方設(shè)置有 吸污嘴，吸污嘴和安裝在船體上的吸污泵聯(lián)通。所述的磁沉機(jī)浮床，其特征在于所述的吸污嘴為扁平形狀，其上方連接有導(dǎo) 流板。本發(fā)明的原理是首先，磁性除藻劑中的硫酸鐵會與進(jìn)入流態(tài)化池的水體中 的磷酸根離子結(jié)合成為難容物磷酸鐵。然后，聚合氯化鋁鐵使水體中的藻細(xì)胞、 磷酸鐵以及水體中顆粒狀氮、磷懸浮物連同超純磁鐵礦粉一起通過巻掃、網(wǎng)捕、 吸附而絮凝，所形成的絮體具有強(qiáng)磁響應(yīng)性。由于磁沉機(jī)浮床行駛速度很慢，從 流態(tài)化池前方進(jìn)入的水，經(jīng)過擋流板后流出，保證了流態(tài)化池中的水能停留一定 的時間，在攪拌器作用下，水與除藻劑作用的時間足以保證除去水中的藻類。最 后，借助磁沉機(jī)浮床中集污池底部磁板的磁力作用，吸附沉積于集污池底的沉積 物，使得沉積物中含有的藻、可溶性氮、磷以及顆粒狀氮、磷懸浮物等污染元素 移出水體，運(yùn)出湖區(qū)，從根本上解決水體富營養(yǎng)化問題，有效減低藻華、暴發(fā)帶 來的壓力，集污池后端設(shè)置的溢流板可以防止集污池中的沉積物漂浮到水體中。 本發(fā)明所用材料來源廣泛、成本低廉易于大規(guī)模除藻，而且不會帶來二次污染。 本發(fā)明有益成果及創(chuàng)新之處1，本發(fā)明處理富營養(yǎng)化湖水，可使處理過的水體——藻細(xì)胞去除率達(dá)到90% 以上、總氮降低約45%、總磷降低約80%、 COD降低約70%、濁度降低70%。2，發(fā)揮磁粉與絮凝劑、脫磷劑的協(xié)同作用，既能高效絮凝水體藻細(xì)胞、顆 粒狀氮、磷懸浮物，又能使水溶性磷酸根離子轉(zhuǎn)化成難溶性磷酸鹽后被絮凝。磁 粉被絮體分子網(wǎng)均勻地網(wǎng)住，從而使絮體帶有強(qiáng)磁性，可以使絮體在磁場作用下 被快速移出，杜絕了二次污染。3，利用磁沉機(jī)浮床可以大大縮短絮體沉降時間，減少沉降池長度，提高處 理效率，適合于大面積富營養(yǎng)水體治理。4，吸污嘴可以在流態(tài)化池底往返移動，控制其移動速度，符合殘渣清理需 要。吸污嘴寬度與集污池同寬，高度據(jù)吸污泵而定，控制在2.0cm—4. 0cm。吸污嘴上方設(shè)有導(dǎo)流板，其作用是把清水與殘渣隔開，減少清水的吸入。


圖中為本發(fā)明磁沉機(jī)浮床結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
磁沉機(jī)浮床，其特征在于包括有船體12，船體側(cè)面連接有流態(tài)化池13，流 態(tài)化池13前端為敞開，中間有錯開排布的擋流板3，擋流板3前方區(qū)域?yàn)榛旌?池，擋流板3后方區(qū)域?yàn)榧鄢?，集污池的后方設(shè)置有溢流板11，混合池內(nèi)安 裝有攪拌器2與加藥口1，集污池底部安裝有磁板4，磁板4上方設(shè)置有吸污嘴 5，吸污嘴5和安裝在船體上的吸污泵8聯(lián)通。磁性除藻劑的配制將聚合氯化鋁鐵硫酸鐵超純磁鐵礦粉按(10—20):(2—6): (10_20)比例混勻復(fù)配，即得到磁性除藻劑。磁性除藻劑與水按 20g:80g配成懸濁液，放入定量加藥口l中。磁沉機(jī)浮床工作流程磁沉機(jī)浮床在富營養(yǎng)化湖泊水面上以0. 5—1. 0公里/ 小時的速度航行。船向前走，湖水會以等船速進(jìn)入流態(tài)化池里,保證流態(tài)化池內(nèi) 湖水深度為0.5m左右。調(diào)整加藥口中懸濁液的流速，使藥劑與湖水配比控制在 150g_200g/m3 。加入藥劑后的湖水，經(jīng)攪拌器2的攪拌，并經(jīng)過擋流板3的迂 回作用，使水體污染物充分絮凝。然后，水中的絮體在往集污池里流動的過程中， 會在重力作用下自然下沉， 一部分沉在非磁場區(qū)。調(diào)整船速使大部分絮體進(jìn)入磁 場區(qū)域時，剛好降落到磁板4 (表磁200mT—600mT)上方20cm的范圍內(nèi)，從而在磁力的作用下加速下沉，被吸附在磁板上。然后，吸污嘴5在電機(jī)7通過齒輪帶 動往返移動于流態(tài)化池底部，從而將沉下來的絮體殘渣在吸污泵8帶動下進(jìn)入吸 污嘴5，然后順著吸污管9經(jīng)吸污泵到殘渣收集船10內(nèi)。其中吸污嘴的寬度與 流態(tài)化池同寬，高度據(jù)吸污泵而定，控制在2.0cm—4.0cm。在吸污嘴的上端設(shè) 有導(dǎo)流板6，其作用是使殘渣和清水隔離，減少清水的吸入。處理后的水于溢流 板11上方溢出進(jìn)入湖區(qū)，從而使殘渣被擋在流態(tài)化池內(nèi)，溢流板的高度約為 0. 4m。
權(quán)利要求
1.一種高效治理富營養(yǎng)化湖泊藻華的方法，其特征在于包括以下步驟(1)、磁性除藻劑的配制是將聚合氯化鋁鐵∶硫酸鐵∶超純磁鐵礦粉按10-20∶2-6∶10-20質(zhì)量比例混勻復(fù)配，將磁性除藻劑與水按20∶40-120質(zhì)量比例配成懸濁液；(2)、將配成的懸濁液和流態(tài)化的含藻湖水混合，至湖水中的藻類被吸附沉淀；(3)、收集沉淀并移離湖水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效治理富營養(yǎng)化湖泊藻華的方法，其特征在于懸濁 液和流態(tài)化的含藻湖水混合時，保持每立米含藻湖水和150—200克的懸濁液 混合。
3. 實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的磁沉機(jī)浮床，其特征在于包括有船體，船體側(cè)面 連接有流態(tài)化池，流態(tài)化池前端為敞開，中間有錯開排布的擋流板，擋流板 前方區(qū)域?yàn)榛旌铣?，擋流板后方區(qū)域?yàn)榧鄢?，集污池的后方設(shè)置有溢流板， 混合池內(nèi)安裝有攪拌器與加藥口，集污池底部安裝有磁板，磁板上方設(shè)置有 吸污嘴，吸污嘴和安裝在船體上的吸污泵聯(lián)通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁沉機(jī)浮床，其特征在于所述的吸污嘴為扁平形狀， 其上方連接有導(dǎo)流板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效治理富營養(yǎng)化湖泊藻華的方法及磁沉機(jī)浮床，是將聚合氯化鋁鐵、硫酸鐵、超純磁鐵礦粉按一定質(zhì)量比例混勻復(fù)配成為磁性除藻劑，再將與水配成懸濁液；將懸濁液和流動的含藻湖水混合，收集藻類沉淀、移出。磁沉機(jī)浮床是在船體側(cè)面連接有流態(tài)化池，流態(tài)化池前端為敞開，中間有錯開排布的擋流板，擋流板前方區(qū)域?yàn)榛旌铣?，擋流板后方區(qū)域?yàn)榧鄢亍１景l(fā)明既能高效絮凝水體藻細(xì)胞、顆粒狀氮、磷懸浮物，又能使水溶性磷酸根離子轉(zhuǎn)化成難溶性磷酸鹽后被絮凝。利用磁沉機(jī)浮床可以大大縮短絮體沉降時間，減少沉降池長度，提高處理效率，適合于大面積富營養(yǎng)水體治理。
文檔編號C02F1/48GK101333020SQ200710023879
公開日2008年12月31日 申請日期2007年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月25日
發(fā)明者余增亮, 吳躍進(jìn), 軍 李, 王相勤, 蔡冬清, 詹福如, 許明亮 申請人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所