CN101264988B - 一种水体微藻类生态透析系统装置及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水体微藻类生态透析系统装置，其包括：若干个拦水坝，沿河流流动方向间隔设置，将河流分隔为若干个静态水域；进出水管，沿河流流动方向掩埋于河流底部，其于上述每一静态水域内分别设有至少一个开口；至少一个多功能混合混凝器，设于上述每一静态水域内，每一多功能混合混凝器均设有进水口和出水口，且进水口通过一透析管道相连，透析管道设有若干个带阀门的引入水口；及自动控制系统。本发明适用于流动水体，通过控制和利用微藻类生长繁殖，生成巨量生物膜，吸收、吸附水体中的悬浮物、重金属等污染物，高效清除水体中N、P等元素，提高藻类的富集、转移效果，控制和减少藻类的爆发，达到净化水体的效果，效率高，投资少，运行成本低，使用方法简单方便。

Description

一种水体微藻类生态透析系统装置及应用方法

技术领域

本发明涉及一种水资源再生利用生态技术，属于环境工程技术领域，尤其是一种水体微藻类生态透析系统装置及其应用方法。

背景技术

当今世界，水资源已成为一种紧缺的、宝贵的资源。但是，人们紧缺的不是无法使用的污水，而是洁净的、可再使用的水资源。目前，污水处理厂处理后的一级排放水或中水，去除了部分污染物，表面上看起来是清澈洁净的，但是，溶于水中的物质如氮、磷等污染物含量仍然很高，无法成为洁净水——复原水(优于GB3838-2002V类指标的水质)。从本质上讲，这些排放水都是超V类(GB3838-2002)的污水，排放到江河湖泊后很快会引起藻类爆发，使江河湖泊发黑发臭，致使水质恶化，破坏水生态环境。

如今，污水处理技术还有湿地技术、微生物技术和生物膜渗透处理技术等。湿地技术和微生物技术处理后的水质指标与污水处理厂相当，甚至低于污水处理厂，同时因气候变化和温度变化等不可控制的因素影响，这两种方法都难以大规模推广使用，解决水体洁净问题。而生物膜渗透处理技术处理后的水质指标虽然高于污水处理厂，但是其技术投资非常大，单位水体的处理成本也非常高，在目前的经济发展水平下，即使发达国家也难以推广普及使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种低成本且高效净化水体的水体微藻类生态透析系统装置。

本发明的另一目的在于提供上述水体微藻类生态透析系统装置的应用方法，有效地解决江河、湖泊、景观水和污水等水体的富营养化及水环境污染问题。

为了实现上述目的，本发明按以下技术方案实现：

一种水体微藻类生态透析系统装置，其包括：若干个拦水坝，沿河流流动方向间隔设置，将河流分隔为若干个静态水域；进出水管，沿河流流动方向掩埋于河流底部，其于上述每一静态水域内分别设有至少一个用于连通不同静态水域的开口；至少一个多功能混合混凝器，设于上述每一静态水域内，每一多功能混合混凝器均设有进水口和出水口，且进水口通过一透析管道相连，透析管道设有若干个带阀门的引入水口；及自动控制系统。

进一步，所述多功能混合混凝器的出水口通过一排水管道相连，排水管道设有若干个带阀门的导出水口。

进一步，所述多功能混合混凝器包括相连相通的混合机构和混凝机构，混合机构设有进水口，混凝机构设有带阀门的出水口。

进一步，所述混合机构包括相通的汽水混合室和汽水混合区，汽水混合室外部设有环形空气计量进气总管和发泡剂计量进料总管，空气计量进气总管和发泡剂计量进料总管沿圆周分别均布有若干个与汽水混合室连通的入口。

进一步，所述混凝机构包括相通的汽水混凝室和汽水混合混凝区，汽水混凝室与上述汽水混合区相通，且设有环形混凝剂计量进料总管，环形混凝剂计量进料总管沿圆周均布有若干个与汽水混凝室连通的入口。

一种水体微藻类生态透析系统装置的应用方法，其特征在于包括以下步骤：A.沿水流方向设置多个拦水坝，拦水坝将流动性水体分隔形成若干个静态水域，不同静态水域之间通过进出水管连通；B.启动自动控制系统，将受污染水体从透析管道指定的引入水口引入指定的多功能混合混凝器；C.受污染水体在多功能混合混凝器中进行混合混凝反应；D.完成反应的水体排出多功能混合混凝器，通过排水管道或水体流动定向将藻类及其它有害物质富集到指定水域，且通过进出水管将净化后的水体输送至其它水域。

进一步，所述C步骤采用发泡剂的优选组成及摩尔配比是Al₂(SO₄)₃∶NaHCO₃为1∶6。

进一步，所述C步骤的混凝时间为0.2～0.5秒。

进一步，所述C步骤采用的混凝剂为铝盐、或铁盐、或有机混凝剂、或微生物代谢物。

进一步，所述C步骤采用的混凝剂为植物提取物。

进一步，所述铝盐为硫酸铝、或氯化铝、或明矾、或硫酸铝和氯化铝的组合。

进一步，所述铁盐为硫酸亚铁、或硫酸铁、或三氯化铁。

进一步，所述有机混凝剂为聚烯酰胺、或絮凝剂CG-A、或分子量达106级的多聚糖和纤维素高分子衍物。

进一步，所述微生物代谢物为微生物絮凝剂。

本发明控制和利用微藻类生长繁殖，生成巨量生物膜，吸收、吸附水体中的悬浮物、重金属等污染物，高效清除水体中N、P等元素，提高藻类的富集、转移效果，控制和减少藻类的爆发，达到净化水体的效果，效率高，投资少，运行成本低，使用方法简单方便。

同时，本发明既可应用于流动水体，也可应用于静态水体，应用范围广：

1.用于生活污水处理，可代替污水处理厂；

2.用于工业废水处理，前段工艺可按污水处理厂技术处理，后段深度处理采用本发明即可处理成复原水；

3.安装于自来水厂的进水口，可以将污染物超标的水源作预处理，使供给自来水的水质达标；

4.安装于社区、公园的景观湖泊或江河，可使江河、湖泊快速洁净，恢复水体生态，不产生二次污染物，节水节能；

5.安装于养殖池塘，可以控制水质、底泥的各项指标，使鱼、虾等水产品不易致病，生产出优质的水产品。

为了能更清晰的理解本发明，以下将结合附图说明阐述本发明的具体实施方式。

附图说明

图1是本发明实施例1的连接效果图。

图2是拦水坝的效果图。

图3是多功能混合混凝器的局部结构剖视图。

图4是本发明实施例1的使用状态效果图。

图5是本发明实施例2的连接效果图。

图6是本发明实施例3的连接效果图。

图7是本发明实施例4的连接效果图。

具体实施方式

实施例1

如图1、2所示，本发明所述的水体微藻类生态透析系统装置对河流等流动性水体进行水体净化，所述水体微藻类生态透析系统装置包括：若干个拦水坝，沿河流流动方向间隔设置，将河流分隔为若干个静态水域；进出水管，沿河流流动方向掩埋于河流底部，其于上述每一静态水域内分别设有两个用于连通不同静态水域的开口；至少一个多功能混合混凝器，设于上述每一静态水域内，每一多功能混合混凝器均设有进水口和出水口；及自动控制系统。

其中，上述多功能混合混凝器1包括相连相通的混合机构11和混凝机构12，混合机构11端口设有进水口13，混凝机构12端口设有带阀门的出水口14，进、出水口13、14分别设有抽水泵，及进水口13通过一透析管道2相连，透析管道2设有若干个带阀门的引入水口21，出水口14通过一排水管道3相连，排水管道3设有若干个带阀门的导出水口31。

上述混合机构11包括相通的汽水混合室111和汽水混合区112，汽水混合室111外部设有环形空气计量进气总管1111和发泡剂计量进料总管1112，环形空气计量进气总管1111和发泡剂计量进料总管1112沿圆周分别均布有多个与汽水混合室连通的入口。上述混凝机构12包括相通的汽水混凝室121和汽水混合混凝区122，汽水混凝室121与上述汽水混合区112相通，并且其外部设有环形混凝剂计量进料总管1211，环形混凝剂计量进料总管1211沿圆周均布有多个入口。

上述自动控制系统包括电脑及附带软、硬件，可调控整个水体微藻类生态透析系统装置的工作状态及水体净化过程的每一步骤。

如图1～4所示，水体微藻类生态透析系统装置采用如下方法进行水体净化：

首先，沿河流水体流动方向设置多个拦水坝，多个拦水坝将河流分隔形成若干个静态水域，每一静态水域分别设有水体微藻类生态透析系统装置且通过进出水管相互连通；

接着，在河流水体中确定受污染水域A，启动自动控制系统，关闭该污染水域的进出水管，开启指定的若干个多功能混合混凝器，并关闭其余多功能混合混凝器，同时，开启透析管道上指定的引入水口阀门和排水管道上指定的导出水口阀门，并关闭其余水口阀门；

然后，通过抽水泵将水体从指定的引入水口引入透析管道，并到达指定的多功能混合混凝器，在混合机构的汽水混合室中与空气和发泡剂混合，发泡剂的优选组成及摩尔配比是Al₂(SO₄)₃∶NaHCO₃为1∶6；在汽水混合区中水体与空气和发泡剂充分混合，由于发泡剂和空气产生大量微细气泡，并贴附于污染颗粒上，形成比重小于水的飘浮絮体，充分混合后的汽水混合水进入汽水混凝室，加入混凝剂铝盐，如硫酸铝、氯化铝，混凝剂与汽水混合水混合后进入汽水混凝区并进一步充分混合，进行反应絮凝，混凝的温度与水温相同，混凝时间为0.2～0.5秒，这样，水体与药物快速均匀混合后经絮凝即形成可上浮于水面的大而密集的絮体。

最后，经过多功能混合混凝器作用的水体在完成混合混凝反应后从多功能混合混凝器的出水口进入排水管道，并从指定的导出水口导入水域，通过水体流动定向将浮出水面的藻类及其它有害物质富集到指定水域，集中处理转移，同时，开启掩埋于河床下的进出水管，将净化后的水体输送到其它水域。

本发明的核心技术是能够有效去除水体中抑制藻类生长因子，控制利用藻类的繁殖生长周期，促使藻类生成大量的生物膜，吸收和吸附水体中大量的N、P、COD和重金属等有害物质，并利用水体微藻类生态透析系统装置将水体中的藻类及其它有害物质富集并转移出水体，使水体得到净化，同时利用水体生态透析系统装置给水体施放有益菌种，建立水体的优势菌落，提高水体的自净能力。

与传统的污水处理厂的污水处理方式相比，本发明无需占地，形式灵活多样，投资少，运行成本低，而水体净化能力强，且不会产生二次污染。经水体微藻类生态透析系统装置净化的水体，藻类被大量杀死或致伤，并在发泡剂和混凝剂的作用下，99％浮出水面富集到指定区域，操作简单方便，效率高，净化后水体可达GB3838-2002的V类指标以上。

实施例2

如图5所示，该实施例是利用水体微藻类生态透析系统装置对湖泊等封闭性水体进行水体净化。该水体微藻类生态透析系统装置的实施方式与实施例1基本相同，不同之处在于若干个多功能混合混凝器1的进水口通过透析管道2相互连接，在湖泊水域上形成一巨大的环形透析循环通道；在环形透析循环通道的内部再设置若干个多功能混合混凝器1并与环形透析循环通道连接，从而将该湖泊水域分成若干个较小的环形透析循环通道。利用该水体生态透析系统装置对水体净化的方法与实施例1也基本相同。

实施例3

如图6所示，该实施例是利用水体微藻类生态透析系统装置对江河和明渠、或暗渠等水体进行水体净化，实施方式与实施例1基本相同，不同之处在于利用明渠或暗渠可以节省部分管道，可对江河和明渠、暗渠的水体进行交换处理。

实施例4

如图7所示，该实施例是利用水体微藻类生态透析系统装置对河流、湖泊、鱼塘、蓄水池、调节池、水库等水体进行综合水体净化，所述河流、湖泊、鱼塘、蓄水池、调节池、水库等可以为人造的，或天然形成的。其实施方式与上述实施例基本相同，不同之处在于通过透析管道可以将各水域的水体进行交换处理，形成一个跨越流动水域和封闭水域的水体生态透析系统。

本发明并不局限于上述几种实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种水体微藻类生态透析系统装置，其特征在于包括：

·若干个拦水坝(4)，沿河流流动方向间隔设置，将河流分隔为若干个静态水域；

·进出水管(5)，沿河流流动方向掩埋于河流底部，其于上述每一静态水域内分别设有至少一个用于连通不同静态水域的开口；

·至少一个多功能混合混凝器(1)，设于上述每一静态水域内，每一多功能混合混凝器(1)包括相连通的混合机构(11)和混凝机构(12)，其中：所述混合机构(11)包括相通的汽水混合室(111)和汽水混合区(112)，汽水混合室(111)外部设有环形空气计量进气总管(1111)和发泡剂计量进料总管(1112)，空气计量进气总管和发泡剂计量进料总管沿圆周分别均布有若干个与汽水混合室连通的入口，所述混凝机构(12)包括相通的汽水混凝室(121)和汽水混合混凝区(122)，汽水混凝室(121)与上述汽水混合区相通，且设有环形混凝剂计量进料总管(1211)，环形混凝剂计量进料总管沿圆周均布有若干个与汽水混凝室连通的入口，及所述混合机构设有进水口(13)，进水口(13)通过一设有若干个带阀门的引入水口(21)的透析管道(2)相连，所述混凝机构设有带阀门的出水口(14)，出水口(14)通过一设有若干个带阀门的导出水口(31)的排水管道(3)相连；

·自动控制系统。

2.一种如权利要求1所述的水体微藻类生态透析系统装置的应用方法，其特征在于包括以下步骤：

A.沿水流方向设置多个拦水坝，拦水坝将流动性水体分隔形成若干个静态水域，不同静态水域之间通过进出水管连通；

B.启动自动控制系统，将受污染水体从透析管道指定的引入水口引入指定的多功能混合混凝器；

C.受污染水体在多功能混合混凝器中进行混合混凝反应；

D.完成反应的水体排出多功能混合混凝器，通过排水管道或水体流动定向将藻类及其它有害物质富集到指定水域，且通过进出水管将净化后的水体输送至其它水域。

3.根据权利要求2所述的水体微藻类生态透析系统装置的应用方法，其特征在于：所述C步骤中，水体在多功能混合混凝器的混合机构的汽水混合室中与空气和发泡剂混合，发泡剂的组成及摩尔配比是Al₂(SO₄)₃∶NaHCO₃为1∶6。

4.根据权利要求2所述的水体微藻类生态透析系统装置的应用方法，其特征在于：所述C步骤的混凝时间为0.2～0.5秒。

5.根据权利要求2所述的水体微藻类生态透析系统装置的应用方法，其特征在于：所述C步骤采用的混凝剂为铝盐、或铁盐、或有机混凝剂、或微生物代谢物。

6.根据权利要求2所述的水体微藻类生态透析系统装置的应用方法，其特征在于：所述C步骤采用的混凝剂为植物提取物。

7.根据权利要求5所述的水体微藻类生态透析系统装置的应用方法，其特征在于：所述铝盐为硫酸铝、或氯化铝、或明矾、或硫酸铝和氯化铝的组合。

8.根据权利要求5所述的水体微藻类生态透析系统装置的应用方法，其特征在于：所述铁盐为硫酸亚铁、或硫酸铁、或三氯化铁。

9.根据权利要求5所述的水体微藻类生态透析系统装置的应用方法，其特征在于：所述有机混凝剂为聚烯酰胺、或絮凝剂CG-A、或分子量达106级的多聚糖和纤维素高分子衍物。

10.根据权利要求5所述的水体微藻类生态透析系统装置的应用方法，其特征在于：所述微生物代谢物为微生物絮凝剂。

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