CN101503258A

CN101503258A - 一种高能物理直接氧化蓝藻的工作平台

Info

Publication number: CN101503258A
Application number: CNA2009100090577A
Authority: CN
Inventors: 张毅
Original assignee: CHANGZHOU EXPANSION NEW STUFF TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHANGZHOU EXPANSION NEW STUFF TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2009-08-12

Abstract

一种高能物理直接氧化蓝藻的工作平台，提供一种利用高能物理直接氧化技术对富营养化水体中的藻类、TN、TP、病毒、细菌、总硬度等进行直接强氧化、氧化还原、离子交换，以达到净化水质的目的。本创新发明涉及对大面积流动水体、富营养化水体的修复技术，特别是对大面积水华、赤潮的彻底清除，采用该装置能对水体中的蓝藻、细菌、病毒、TN、TP等进行有效的杀灭和去除，达到修复生态环境，保持生态平衡的目的。

Description

一种高能物理直接氧化蓝藻的工作平台

技术领域

本创新发明涉及对大面积流动水体富营养化水体的修复技术，特别是对大面积水华、赤潮彻底清除的装置，采用该装置能对水体中的蓝藻、细菌、病毒、TN、TP等进行有效的杀灭和去除，达到修复生态环境，保持生态平衡的目的。

背景技术

生态环境的污染已经严重地威胁到国民经济发展和人类的身体健康。自太湖蓝藻事件以来，各国的专家学者都在积极努力地研究开发蓝藻治理的新技术，尽管相继研究开发出多种多样的处理技术，但未能从根本上解决蓝藻泛滥的现象，就目前技术而言还没有一个成熟的系统的处理手段。

蓝藻打捞船只是打捞收集浮在水体表面大颗粒的藻类，而藻细胞是无法收集和打捞的。蓝藻打捞集中后的运输、堆放、处理也成为新的问题。蓝藻含水率在99％以上，需要配备相应的运输车辆和大面积的土地来堆放，集中堆放的蓝藻腐烂后，向地下渗透的污水会污染地下水水源。

化学品的投放对蓝藻有一定的抑制效果，但沉积在水底的藻类在厌氧条件下腐烂，所产生的藻毒素会对人类、水生动植物构成严重的危害。

本发明人通过利用高能物理直接氧化技术，针对蓝藻生长的特征，研究开发了高效、低能耗并具有连续、远程作业能力的工作系统。它可对富营养化水体进行全面、彻底的净化，为全球范围内的蓝藻处理提供切实可行的解决模式。

创新发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种利用高能物理直接氧化技术对富营养化水体中的藻类、TN、TP、病毒、细菌、总硬度等进行直接强氧化、氧化还原、离子交换，达到的净化水质的目的。本发明的技术方案如下

一种高能物理直接氧化蓝藻工作平台，包括一个承载蓝藻处理单元的封闭工作平台。在平台内安装了带有自动调节功能的藻收集系统、藻储存系统、分离系统，高能物理直接氧化反应系统、深度处理系统、电源系统、发电系统、推进系统、燃料储存系统、在线检测系统和在平台上安装的驾驶系统。

高浓度的藻水由自动收集系统汇总进入储存系统，在提升加速器作用下进入分离系统，分离系统内设置藻水分离网，经过分离的藻水分别进入高能物理直接氧化反应系统，浓藻水引入一级反应区，稀藻水引入二级反应区，分别进行强氧化反应和强氧化还原反应。经过高能物理直接氧化反应处理后的水体在重力作用下进入水储存室内，在抽真空负压下穿透滤层排出装置。被截留的物质在电沉积作用下沉淀到收集斗内，当达到一定量后由离心污泥泵抽送进入脱水装置脱水，经烘干后包装成袋供农作物使用。

所述的密闭工作平台为金属焊接而成并带有动力推进功能，几何形状可以是长方形或是其他几何形状。在工作平台的外表面进行了特殊的防腐蚀处理，在工作平台的内部同样做了特殊的防腐蚀处理。工作平台分为上、中、下三个功能区。

下层的前部为藻收集系统、藻储存系统和藻水分离系统，下层的中部为高能物理氧化反应系统、带有过滤功能和清洗功能的终端深度处理系统，下层的后部为工作平台行驶的动力系统。

中层设置了发电机组、直流电源系统、燃料储存箱、机械升降系统、脱水、烘干与包装系统、检测仪器控制反应系统。

上层设置了驾驶台、系统的中央控制操作台和甲板平台。

所述的藻收集系统由可调节带升降功能的喇叭形状的收集器和藻水通道以及藻储存系统，藻水分离系统和加速提升器组成，收集器可根据藻浓度进行自动升降，达到最大限度的收集效率，收集器同时具备了伸缩功能，可以最大距离的收集藻类。

所述的藻储存系统分为钢板焊接而成的方形箱体，在箱体的底部设置了梯形的泥斗。

所述的加速提升器为多个单向叶轮连接高速电机组成的输送系统。

所述的藻水分离系统为密闭的常压容器，在容器内设置了316L300目的不锈钢丝网，在加速提升器的作用下细胞性的藻水透过滤网进入二级反应区，被阻挡的浓缩的藻水直接进入一级氧化反应区，达到按藻浓度区分的分级氧化处理的目的。

所述的高能物理直接氧化系统由粒子束发射场和粒子束接收场组成。依据在线藻细胞总数测定仪读数来控制调节输出电流密度的大小。被滤网截流的浓缩藻水进入一级高能物理直接氧化反应区进行强氧化和强氧化还原反应，渗透过丝网的细胞藻水进入二级高能物理直接氧化反应区进行强氧化和强氧化还原反应。

所述的终端深度处理系统由过滤层和超声清洗器组成。过滤层被巧妙地设置在水储存室的侧面，水体在抽负压的作用下透过过滤网排出装置。被截留在滤网上的颗粒物质在超声震荡作用下被沉积在滤网进水方下部的颗粒物收集斗内。

所述的发电机组为船用柴油发电机，发电机的尾气排放口设置了尾气处理器和消声器。发电机组所产生的尾气排放标准执行了欧4指标，噪音严格控制在40分贝以下。

所述的直流电源为可调稳压稳流电源，输出电压调节范围为5-15V，输出电流调节范围为100-5000A。

所述的燃料储存箱为普通钢板焊接而成的密闭的容器，容器内外做特殊的防腐蚀处理，容器外表面做绝缘和防静电处理。容器顶部设置透气孔由管道连接引出到甲板。

所述的机械升降系统以液压传动方式控制收集器收集口的大小和收集器的伸缩。

所述的脱水、烘干与包装系统为离心脱水机、红外干燥箱和包装机组成。

所述的检测仪器控制反应系统为在线藻总数测定仪、在线pH测定仪、氧化还原电位仪、余氯探测仪和电导率仪组成。在线藻总数测定仪对水体中的藻总数实施实时测定，依据预设定参数对机械升降系统发出指令，调节收集口水位的高低与大小，并指令直流电源输出电流的大小，同时和pH测定仪、氧化还原电位仪、余氯探测仪连锁工作。

上层功能区由驾驶系统、中央控制系统和甲板组成。所述的驾驶系统具有行驶方向控制、行驶速度控制的功能。所述的中央控制系统内设置了在线检测仪器的检测数据显示屏，机械、动力系统工作检测显示屏和操作控制台。所述的甲板为供工作人员活动和休息的场所。

本发明的技术效果如下：

由于本创新发明的高能物理直接氧化蓝藻的工作平台，采用了洁净的高能物理直接氧化技术对水体中的藻类、有害有机物、TP、TN、藻毒素以及病毒、细菌进行有效的降解和杀灭，达到了安全、彻底修复富营养化水体的目的。利用该工作平台对水体中藻总数平均去除率达到99.5％，藻毒素的去除率可达到85％以上，病毒细菌的平均去除能力达到99.9％，对TN达到95％，对TP去除达到90％，对钙镁的去除率达到99％。

本创新发明的高能物理直接氧化蓝藻的工作平台，可广泛用于大水域的湖泊、河流、水库、城市水系和近海流域的富营养化水体的修复和治理，为全球范围内的富营养化水体的修复提供典范。

附图说明：

附图高能物理直接氧化蓝藻的工作平台示意图

图示说明：

1.工作平台 2.藻收集装置 3.液压传动装置 4.提升加速器 5.收集储存仓 6.分离仓 7.分离网

8.直流电源 9.高能物理氧化反应区 10.发电机组 11.红外烘箱 12.驾驶舱 13.中央控制室

14.燃料箱 15.工作平台 16.推进螺旋浆 17.舵机系统 18.脱水机 19.出水通道 20.真空泵

21.过滤墙 22.水储存室 23.压载水舱

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

一种高能物理直接氧化蓝藻的工作平台在巡航工作时，工作平台1驶入蓝藻区域启动液压传动装置3，将藻类收集装置2扩展至最大化，根据藻浓度探测仪所显示数据来调整进藻水口的大小，使藻水进入藻水收集仓5，由液位传感器向提升加速器4发出启动命令，藻水被提升进入藻水分离仓，在内压作用下细胞性的藻水透过分离网7进入高能物理氧化反应区9中的二级反应器进行强氧化分解反应，被阻挡在分离网上的藻水则直接进入高能物理氧化反应区的一级反应器进行强氧化分解反应。依据藻水浓度一、二级反应器水流速度分别控制在0.2米/分和0.5米/分。藻水在此被强氧化剂和强氧化还原剂充分的氧化和氧化还原，藻细胞被氧化后生成的氨氮和硝态氮被氧化和氧化还原成氮气和水，附着在藻细胞外核和内核的藻毒素同时也被强氧化杀灭。藻水中的磷和水体中被粒子轰击后生成的钙离子和镁离子进行化学反应生成了磷酸钙盐或是磷酸镁盐随水流进入密闭的水储存仓室22内，随质量的增加而相互团聚最终被沉积在水储存室底部的收集斗内，经过脱水、烘干、包装后供农作物施肥使用。被氧化处理后的水体进入水储存室后，由液位控制器命令真空泵20启动工作，水体透过滤网经过出水通道被排出工作平台。

高能物理氧化反应区9内的一级氧化反应器和二级氧化反应器所需要的外加电能由发电机组10经直流电源8供给，一、二级反应器内设置了ORP传感探测仪，依据氧化还原电位数据来在线调整直流电源8的输出电流强度，以保证反应器最佳的工作性能。发电机组的燃料为储存在燃料箱的船用柴油。

设置在水储存室22内的过滤墙21的清洗由配置的超声清洗系统来完成，超声清洗系统由设置在真空泵上的压力传感仪来控制工作状态。

沉积在水储存室内收集斗的磷酸化物随质量的聚集到设定值时，底部压力传感仪器向污泥泵发出命令进行工作，将其抽送入离心脱水机18进行脱水，脱水后进入红外烘箱烘干，包装成袋。

工作平台的巡航速度、方向由设置在甲板上的驾驶舱12来控制舵机系统17和螺旋浆16。所有系统的控制设置在甲板上的中央控制室13内操作完成。

实施例

实验器材：

蠕动泵：5L/h

多级分段式高能物理高级氧化发生装置：200×50×50mm

专用直流电源：最大输出电流150A，最大输出电压15V

实验样品来源：京杭运河常州段

分析仪器：

显微镜

离心机

WFZ UV—2102PC型紫外可见分光光度计尤尼科仪器有限公司

FA 2004 C电子天平上海越平科学仪器有限公司

刻度吸管、试管、放大镜、采样瓶等

实验结果如下所示：

表1.对水样中藻总数的去除效果

t/min	藻总数(万个/L)	去除率％
t/min	藻总数(万个/L)	去除率％	0	1780	0
2	60	96.63	0	1780	0
2	60	96.63	5	<20	98.88

表2.实验水样中叶绿素a的去除效果

t/min	叶绿素a(mg/m³)	去除率％
t/min	叶绿素a(mg/m³)	去除率％	0	123.01	0
5	6.57	94.66	0	123.01	0
5	6.57	94.66	10	0.71	99.43

实验步骤：

实验过程中以多级分段式高能物理高级氧化发生装置来模拟高能物理直接氧化蓝藻的工作平台，实验时以蠕动泵抽取取自京杭大运河常州段的水样输送入多级分段式高能物理高级氧化发生装置内，同时接通高级氧化发生装置的专用直流电源。电源接通后利用在发生装置内粒子束发射场与接收场间激发出的强氧化性物质对水体中的藻类及细菌病毒等进行强氧化处理，使其失活。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本创新发明，但不以任何方式限制本创新发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本创新发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本创新发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本创新发明专利的保护范围当中。

Claims

1.一种高能物理直接氧化蓝藻的工作平台，包括承载系统的工作平台，其特征在于：所述的承载系统的工作平台分为三大部分，由在工作平台上的巡航驾驶舱和中央控制室，在工作平台甲板下的供系统设备安装的机房和工作平台底层的藻水收集系统、藻水储存系统、藻水分离系统、高能物理直接氧化系统、深度处理系统和动力推进系统三大部分组成。

2.根据权利要求1所述的一种高能物理直接氧化蓝藻的工作平台，其特征在于：所述的在工作平台上的巡航驾驶舱由卫星定位仪来控制工作平台的巡航方向，驾驶舱还控制了舵机系统的运行速度、方向和启动或关闭，驾驶舱内还控制着设置在工作平台前方的水深探测器以避免工作平台巡航工作时搁浅或是触礁，驾驶舱内还控制着设置在工作平台前方的藻水收集系统的伸展或收缩和进水口的起闭。

所述的工作平台甲板下的设备机房安装了供藻水收集系统工作的液压传动系统，供高能物理直接氧化器工作的专用直流电源和柴油发电机组，供水储存室收集斗使用的污泥泵、离心脱水机和红外烘箱，供系统工作的燃料储存箱，还安装了供分析检测和生活使用的小型发电机组。

所述的工作平台底层的藻水收集系统为带有扩展和伸缩功能的机械装置，最大开展距离宽8米，长2米。在进水口设置了水流加速器，以保证收集的藻水能够最大量地进入藻水储存系统内。

所述的藻水储存系统为钢板焊接的敞口容器，在容器的底部设置了泥砂沉淀斗，沉淀的泥砂由污泥泵直接排出工作平台。

所述的藻水分离系统由提升加速器、密闭容器和过滤层组成。密闭的容器内设置了上下两个出水通道，上出水通道安装在过滤层上方，上出水通道上还安装了压力阀来控制藻水透过滤层的最佳渗透率，压力阀设置的内压力为2kg/cm²，上出水通道的藻水进入高能物理反应区的一级反应器。过滤层为316L300目的不锈钢丝网，下出水通道安装在过滤层下方，下出水通道的藻水进入高能物理反应区的二级反应器。

所述的高能物理直接氧化系统为多组平行安装的粒子发射与接收场组成的强氧化反应器。依据藻水浓度设置了一级反应区和二级反应区。

所述的深度处理系统为经过强氧化分解的水体聚集的密封的水储存箱，在水储存箱的出水端设置了过滤墙，过滤墙为316L400目的不锈钢丝网，在出水端还设置了真空泵，使水体能够顺畅地排出工作平台。

所述的专用直流电源为集成式的大功率调压调流电源，最大输出功率350kw，最大输出电压20V，最大输出电流18000A，输出电流误差小于1％。

3.根据权利要求2所述的一种高能物理直接氧化蓝藻的工作平台，其特征在于：所述的驾驶舱具有巡航式前进或倒退或转弯的功能，此外还设置了卫星定位系统和机械操作控制系统，驾驶舱的顶端还设置了避雷系统和照明系统。

4.根据权利要求2所述的一种高能物理直接氧化蓝藻的工作平台，其特征在于：所述的中央控制系统设置了藻水浓度在线检测显示终端，藻水储存系统沉淀物压力传感显示终端，藻水分离系统压力传感显示终端，高能物理氧化区工作显示终端、水储存收集斗压力显示终端和水储存过滤墙压力显示终端；中央控制室内还设置了在线水质检测系统的显示终端。

所述的藻水浓度在线检测显示终端具有控制藻水收集系统进水口大小和水流加速器转速快慢的功能。

所述的藻水储存系统沉淀物的压力传感显示终端能够控制污泥泵对泥砂沉淀斗内的泥砂排除。

所述的高能物理氧化区工作显示终端通过显示屏的电流示数和氧化还原电位示数以及在线的COD探测仪的示数来控制直流电源输出功率的大小。

所述的水储存收集斗压力显示终端的数据能够控制污泥泵、离心脱水机和红外烘箱的工作。

所述的水储存过滤墙压力显示终端的数据能够用来控制超声清洗系统的工作。

5.根据权利要求2所述的一种高能物理直接氧化蓝藻的工作平台，其特征在于：所述的藻水收集系统的传动控制系统为液压传动的机械结构，两侧伸缩臂被巧妙地安装在工作平台甲板的下方轨道上，底伸缩臂被安装在工作平台底部的龙骨的轨道上，伸缩臂之间的连接为柔性的橡胶连接。在伸缩臂上还安装了探测水位深浅的触碰探头，触碰探头和驾驶舱连锁工作。在收集系统内还设置了在线的藻水浓度测定探头，探头和驾驶舱的控制系统连锁工作。

6.根据权利要求2所述的一种高能物理直接氧化蓝藻的工作平台，其特征在于：所述的藻水储存系统的进水口设置了水力加速器，藻水储存系统内设置了泥砂沉淀收集斗，在收集斗底端设有排泥管和污泥泵相连接。藻水储存系统内还设置了提升加速器将藻水提升进入藻水分离系统。

7.根据权利要求2所述的一种高能物理直接氧化蓝藻的工作平台，其特征在于：所述的藻水分离系统为密闭的带有过滤网的常压容器，承受最大内压4kg/cm²，在滤层的上方设有出水通道，在通道上加设了压力电动阀，当容器内压力超过1.5kg/cm²时，压力电动阀自动开启，浓藻水进入一级反应器进行强氧化反应和强氧化还原反应。滤层的下方同时也设有出水通道，透过滤层的藻水直接进入二级反应器进行强氧化反应和强氧化还原反应。

8.根据权利要求2所述的一种高能物理直接氧化蓝藻的工作平台，其特征在于：所述的高能物理氧化反应区为多组平行的高能粒子束发射场和粒子束接收场组成，依据藻水浓度在反应区内设置了一级反应器和二级反应器。一级反应器含五段强氧化反应和强氧化还原反应区，进入一级反应器的高浓度藻水的水流速度为0.2米/分钟，一级反应器的电流密度为10mA/cm²，输出电压为20V，其前三段为强氧化反应区，后二段为强氧化还原反应区。进入二级反应器的低浓度藻水的水流速度为0.5米/分钟，二级反应器的电流强度为5mA/cm²，输出电压为15V，其反应原理与一级反应器相同。在一、二级反应器各反应段内都设置了在线ORP探头来调节控制输入电流的大小。

9.根据权利要求2所述的一种高能物理直接氧化蓝藻的工作平台，其特征在于：所述的深度处理系统为密闭的水储存箱，其内设置了强制的过滤墙，并为清洗过滤墙而设置了超声清洗系统。水储存箱内的水体在抽真空压力泵的作用下，穿透过滤墙而被排出工作平台，过滤墙为316L400目的不锈钢丝网。水储存箱内设置了压力传感仪，当负压超过2kg/cm²时，压力传感仪命令超声清洗系统对过滤墙进行超声震荡清洗，使附着在过滤墙表面的沉积物被震荡剥落并沉积在底部的收集斗内。在水储存系统的底部设置了收集斗，收集斗的底部设置了排放管，排放管和污泥泵相连接。