具体实施方式
图1、图2示出了现有技术平流式浮升设备及配置关系,其设备安装基底面12为地面,其进水设备1为水泵。不仅需要建立地面设施而且需要消耗动力提升污水进入处理设备。
图3、图4示出了本发明第一实施例为推流式潜水浮升没备及配置关系。包括潜水浮升池、进水设备1、加药装置2、加气装置3、蓝藻收集槽4,潜水浮升池部分或整体构建于水面下湖底基底面12上,使设备的进、出水口都在待处理污水的水平面以下,潜水浮升池一端设置前挡板并安装进水设备1,前挡板后设置折流板构成絮凝池6,其后的下沉式中隔板分割絮凝池6与浮升池7,浮升池7与清水池10之间设置后挡板;加药装置2和加气装置3安装于潜水浮升池上方回流管路上,回流管一端伸入清水池10中,回流管的另一端安置空气扩散分布器8并伸入絮凝池6底部,絮凝池6与浮升池7之间通过隔板隔开,浮升池7底部安装一组清水导流管9,清水导流管9穿过隔板进入清水池10,浮升池7后端上部设置蓝藻收集槽4,蓝藻收集槽4底部设有蓝藻排出泵管5,清水池10后端设置清水排水管11。
所述的折流板设置于距池体前端1~5m处,折流板下端距池底10~30cm。
所述的浮升池宽度2~30m,后挡板上沿距水位线10~30cm。
所述的清水导流管9设置于浮升池7后挡板下部距池底10~30cm处。
所述的蓝藻收集槽4的宽度与浮升池7后挡板宽度相当,蓝藻收集槽4前板上沿位于水位线下2~5cm。
所述的加气装置3为压力溶气气浮装置、扩散板曝气气浮装置、气液混合泵高效溶气气浮装置或射流器溶气气浮装置,同样可以实现本发明的目的。
所述的潜水浮升池池体除长方形外也可以制成园形池,不影响本发明目的的实现。
本发明实施工艺包括下列工序:
A、待处理污水无扬程通过进水设备直接被推流进入潜水浮升池的絮凝池,加药和加气设备向絮凝池中注入并混匀药剂和微气泡,絮凝池上升流速为10~20mm/s,停留时间为2~10分钟;
B、经处理的污水进入浮升池,絮凝浮升处理10~30分钟后水体中蓝藻浮升与清水分离,分离后的蓝藻被蓝藻收集槽收集或被船推动的收集槽收集,清水通过清水导出管流入清水池或留于原地;
C、溶气泵抽取5~30%的回流水同时将空气打碎为小气泡,再加入絮凝剂后一齐返送回絮凝池与蓝藻污水混合反应,其余清水通过清水排管流出池体。
所述的絮凝剂为聚铝、聚丙烯酰胺等,其他类型的絮凝剂也可实现本发明之目的。
图5、图6示出了本发明第二实施例推流式潜水浮升-过浮组合设备及配置关系。其是在第一实施例基础上的改进,清水池10上设置过滤装置15。
图7、图8示出了本发明第三实施例封闭推流式潜水浮升设备及配置关系。是在第一实施例基础上的改进,潜水浮升池的絮凝池6、浮升池7和清水池10上加上顶盖14构成密封推流式潜水浮升设备,有利于在水下任意深度实施。所用加气装置为压力溶气罐。
图9、图10示出了本发明第四实施例垂直螺旋桨推流潜水浮升设备及配置关系。是在第一实施例基础上的改进,进水设备1改为垂直推流螺旋桨构成垂直螺旋推流潜水浮升设备,加药加气装置和捕捞浮升蓝藻装置。
图11、图12示出了本发明第五实施例潜水浮升设备及配置关系。是在第一实施例基础上的改进,进水设备1改为波浪集水槽构成波浪涌流推流式潜水浮升设备。
图13、图14示出了本发明第六实施例游动式推流式潜水浮升设备及配置关系。其进水设备1为游动的船。船载的运动式加气装置与加药装置、收集装置,水中移动,池体可由隔栏代替。游动推流式潜水浮升设备在水面平静的池塘湖水中快速浮升清除蓝藻,有效恢复水体生态环境,所用加气装置是扩散板曝气装置。
图15示出了本发明在U型河道上实施时的设备配置关系。污染的湖水被推流进入河道经过本发明的浮升设备后蓝藻被清除,清水通过U型河道重新流回湖中。
图16示出了本发明在湖水分隔区实施时设备配置关系。可将湖水用堤岸或其它材料分隔出生态恢复区,在堤上设计一个或多个推流式潜水浮升设备,作为生态恢复区进水口,水中蓝藻通过浮升设备清出后,清水进入生态恢复区,在分隔区另一端将水引回湖中,修复湖水水体,恢复湖中生态平衡。
图17示出了本发明在河道池子实施时回流工艺及设备配置关系。在富营养化污水河道沟渠旁,将污水引入河道旁天然或人工池塘,使蓝藻繁殖生长,池塘成为以蓝藻为主的微生物氧化塘,池塘另一端出水口处设有本发明推流式潜水浮升设备清除蓝藻,清水流回河道,改善水体生态环境。
本发明的工作原理:
氮、磷是水体富营养化的根源,致使蓝藻爆发导致水体迅速恶化,水体中其它生物因蓝藻死亡大量吸取水体中氧气而死亡,人们把蓝藻当成引发水体生态灾难的罪魁祸首,但是这种认识是片面的。实际上蓝藻又是人类可以利用的治理水体污染,恢复自然生态环境的好帮手。理由是蓝藻在大量繁殖的同时富集水体中的氮和磷,因为未及时清除蓝藻又使得其所含的氮和磷又随蓝藻回到水体中造成更严重的污染,而如果及时而有效地清楚富集了大量氮、磷的蓝藻,不仅清除了蓝藻的表面污染,而且一并消除了引起水体富营养化的内在污染,即污水中所富含的氮、磷及BOD,COD有害病菌等可通过蓝藻快速廉价地清除。既治标又治本。同时蓝藻通过光合作用向水体中提供氧气使水体中的植物动物恢复生长,湖泊河流生态环境自然得以修复。通过该方法处理后,可以将水体中高达95%以上的藻类清除。还可在浮升处理后与过滤等工艺组合形成复合工艺,进一步提高水处理质量。
本发明的工作过程:
含有蓝藻的污水被推流进入处理系统,加药装置加入絮凝药物,加气装置产生微气泡,絮凝药物和微气泡使蓝藻在潜水浮升池的絮凝池中发生絮凝反应,形成可浮升的絮凝团,然后进入浮升池,絮凝物被溶入水中的微小气泡向上浮升,蓝藻与清水分离,浮升的蓝藻再由浮升蓝藻收集装置取出,从而得到较为洁净的水,实现达标排放。
本发明的特点:
1、本发明实现就地构建设置,就地处理,就地排放。本发明构建于水平面之下,进水设备的进、出水口,絮凝反应和浮升过程均在待处理污水水平面之下。潜水推流可以最大限度减少了抽水能耗,特别是推动设备在水中移动比由泵推动大量水体进入设备能耗更低,设备运行效率提高实际上节约设备投资。
2、水中建造的设备池体内外压力平衡,可不必考滤池体建设所用材料的承压强度问题,甚至软橡胶,无纺布等软体轻质材料等都可用作池体建造材料;根据污染水域的自然条件可直接利用湖边河道,池塘或堤岸,按常规设计增加少量材料即可改建成为所需的池体,可大量节约土地,大幅度节省配套管网的建设投资。
3、本发明的潜水浮升池体可改变几何结构以适应不同应用环境,可直接利用河道,池塘加上挡板改建而成。如图5、图6所示,为组合过滤沉淀池体,可以使处理后的水质更洁净,污染物清除更彻底;如图7、图8所示,为封闭式结构可以用于有波浪的水中,如海洋赤潮的清除。如图13、图14所示,游动式推流式潜水设备池体则更简单,水上运动设备耗能更小,设备利用率更高,更为机动灵活。
4、本发明的推流式浮升设备,清除蓝藻速度快,反应周期只需20~40分钟,与蓝藻的倍增速度相当,可直接在自然水域中任何位置使用,并可设计适合不同使用目的的清除蓝藻修复水体工艺。
5、如图15所示,在U型河道环境下,河道可代替引水入湖工程,投资小,不浪费清洁水,不用向湖外排出已经污染的水,就地处理,得到的清洁水回输湖中或另作它用,蓝藻回收利用。如图16所示,自然水域中分隔生态区内构建推流式潜水浮升设备,可以控制蓝藻数量,不危害生态区中的其它水生植物和动物,形成微生物,水草,鱼虾类共同修复水体的模式,以大面积快速、经济性修复水体,恢复水产品的生产。
6、蓝藻比污水处理厂的好氧菌生长速度快,密度大,对环境适应快强,不需向水中鼓氧,其产生危害的主要原因是无法控制其生长速度而造成的,将生活污水引入以蓝藻为主的人工氧化塘,由蓝藻等微生物分解吸收分解富集水中的氮和磷,COD,BOD等污染物,再通过本发明设备清除蓝藻,间接处理其它污染物,比污水处理厂现用的好氧菌方法成本低,工艺简单,易于推广,是一种有利于上游控制氮和磷排放入湖,同时节约水资源的新工艺(如图17所示)。
实施例1
处理一条与蓝藻污染的湖相连的河道,原来河道宽为2米,深1米,在河道上建设本发明推流式潜水浮升设备,将河道扩宽挖深形成浮升池体,长∶宽∶深为4∶4∶4.4m。进水设备的前挡板上安装一台潜水泵(80m3/h)和直径10cm管道,前挡板后0.3m处设置折流板,折流板下端距池底10-30cm,折流板将泵入的污水折流向下,折流板后部的小河底部设置空气扩散分布器来分布巳加药的溶解气水,多孔管于折流板下距水底0.05m处,对进入的污水进行加药和加气。回流水为每小时40方,由溶气泵在清水池中进行抽取,进药量为聚铝2g/min,聚丙烯酰胺0.1g/min。在折流板后1m处设置中隔板,中隔板下端插入池底,上端距水面30cm,污水在折流板和中隔板间与絮凝药和微小气泡絮凝,再翻过中隔板进入浮升池,这时蓝藻与水分层,浮升池的后挡板上设有蓝藻收集槽4,用刮板器推动浮升蓝藻进入蓝藻收集槽,蓝藻收集槽安置于水面下,蓝藻收集槽前板上缘浸入水下2~5cm,槽宽10cm,蓝藻收集槽的后板上缘高于水面10cm,蓝藻收集槽底由一根1/2时的蓝藻排出管接到潜入式集藻罐(200L),通过蓝藻排出管端的浆泵将收集的蓝藻抽出水面至岸上贮池。在后挡板前距底部0.1~0.3m处排列20根直径0.1m长2m的多孔的清水导流管穿过后挡板折向原河道,同时连通200L清水池,设置于岸上的溶解气水泵及加药装置,通过加药管及抽水管抽取混入药物和清水池的回流水进入絮凝池。处理效果:在进水前蓝藻为17064个/ml,浮升处理后出水蓝藻为2797个/ml,去除率83.6%。经过陶粒过滤装置过滤后出水蓝藻为1579(个/ml),蓝藻去除率为90.2%,处理后水通过河道流回湖中。
实施例2
在波浪较岸堤边水中设一个长10m波浪集水槽(见图11、图12),槽前沿边高30cm,后端边高50cm槽口有滤网除渣,底宽1m。设置1m长45℃斜面一边接捕捞槽前端另一向水下固定。槽的两端封闭,将污水集中后由中间的三个20cm的管道进入岸堤另一边的钢架PVC塑料板制成的整体潜入式浮升设备。浮升设备进水2m3/min。同时计量进入集水槽固体硫酸铝,30g/min。设备长为4m、宽4m、长5m,与实施例1不同在于出口后有箱体有0.6m的清水池,溶气泵从清水池每小时抽水40m3,溶解气水与三个进水管并流进入设备,设备其它设计与实施例1相同。处理效果:进水含蓝藻53000个/ml,出水含蓝藻5600个/ml,除藻率为89%。清水进入堤后的池塘,池塘中水草茂盛,鱼类生长良好,另一端河道再将清水流回湖中(见图16)。
实施例3
用玻璃钢制密封式推流式潜水浮升池潜于水中(见图7、图8),周围用软灞将湖水分格(见图15),将污水用水泵水平推流方式输送池体,进水量400m3/h,加药管口与回流管连接,水平均流速5mm/s,絮凝时间10min,絮凝池流速10mm/s,气浮2.5mm/s,时间23min,最大回流用水10%。压力溶气罐的容积按最少1min回流水量计算为直径0.5m高3m的填料塔。最大空气需用量0.45m3/min。气泵压力6kg/cm2。压力溶气的释放器采用TS78-释放器。回流水水量设为每小时40m3,与进水管并流,池体长11m,宽4m,高4.4m。池体前3m处以隔板分为絮凝池,后面为静态浮升池,顶盖上有朝下沟槽,收集浮升的蓝藻,加药量为硫酸亚铁800g/h,石灰300g/h,抽出含浮升蓝藻的水5m3/h。处理结果:进水蓝藻12300个/ml,出水蓝藻1180个/ml,去除率91.85%。
实施例4
在一条生活污水排放的河道旁原有一个三亩面积水深一米的池塘,河中污水的总氮56.7,氨氮8.35,COD1590,BOD6.30,总磷4.89,水有异味,并呈深色,将水以10m3/h的速度引入池塘,池塘水中的蓝藻数量为14500个/ml,在池塘另一端河道出口沉入水中安装本发明潜水浮升设备(见图16),设备箱体高2m,宽3m,长4m,进水管直接进入水底与回流水管并流,在前端0.5m处底面立有折流板下端距水底30cm,后挡板上设有蓝藻收集槽,槽前端低于水面0.5cm,溢流将蓝藻推入槽中再用泵抽出,后挡板距底部10cm处穿入直径5cm长2m的多孔清水导流管将水引出。(见图3、图4)用水泵推流进水10m3/h,用3m3/h的溶气泵从清水池抽回流溶气水与进水混合,加聚铝10g/h,浮升清出蓝藻后,水中蓝藻数量为1780个/ml。总氮12.7,氨氮2.81,COD485,BOD3.60,总磷0.05,水无异味,色度<5,将水流回河道(图17)。
实施例5
在一个深1.5m、长1500m、宽800m的湖水,用一船载上用加压空气1000w的射流器将串连的絮凝药物和空气通过管道可散布器送入1.2m的水下,使湖水中蓝藻絮凝浮升。吸入溶为液体的聚铝,主气管连接八个分管头入水1.2m。每个管头间隔0.25m,船速每分钟30m,送药量投每分钟500g固体聚铝计。絮凝送完后,用另一船以船速10m/min推进一个2m长的蓝藻收集槽,收集槽前端浸入水面下0.5cm,将上浮蓝藻收入槽再流进潜入水中的集藻罐,罐中的藻被抽到船仓中。将蓝藻运到岸边并抽入填料过滤箱过滤,捞完浮升蓝藻后湖水由原含藻8775个/ml,变为处理后为2048个/ml,的清亮湖水。蓝藻去除率为76.7%。