CN101602551B - 一体化二级强化气浮分离浓藻浆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通过一体化二级强化气浮分离浓藻浆的技术，将收集来的浓藻浆首先进入第一级强化气浮池，在此藻体与高密度的微细气泡相互接触粘附，实现藻水分离，去除约50-80％的藻类；而后水体进入第二级强化气浮池，通过适量添加絮凝剂，再次经过气浮工艺处理，去除水体中剩余的藻类等悬浮物；本发明不仅适用于浓藻浆的处置，而且也可以用于含藻量较低的富藻水的处理。本发明能够有效地去除水体中的蓝藻，转移出其中的氮、磷等营养负荷，既净化水体又防止蓝藻爆发，为湖泊、水库污染治理提供了一种有效的方法和装置。
Description
技术领域
本发明涉及天然湖泊和城市景观水体清除以蓝藻为代表的污染藻类的方法和装置，是一种清除富营养化水体中高浓度污染藻类的方法，特别是利用一体化二级强化气浮方式，分离浓藻浆的技术，处置从富营养化水体中打捞出的浓藻浆(固形物含量在0.5-1.5％间)的方法和装置，属环保工程装备领域。
背景技术
中国是一个多湖泊的国家，全国共有1Km2以上的湖泊2759个，总面积达91019Km2，占国土面积的0.95％，其中约三分之一为淡水湖泊，且绝大多数为浅水湖泊。虽然我国湖泊数量众多，但却是人均水资源匮乏，而且近二十年来随着经济的高速发展和不适当的湖泊开发，造成生态环境的污染，这些湖泊中多数已经富营养化或正在富营养化中；湖泊生态结构和功能退化或丧失，以蓝藻为代表的有害藻类在天然水体中暴发日益严重，过量繁殖的浮游藻类严重恶化了水质，影响了水体的生态、渔业、景观等功能，甚至威胁到饮用水的安全。针对富营养化水体不断爆发蓝藻水华的情况，各地主管部门和单位也积极行动，采取各种措施治理蓝藻，其中最常见就是组织大范围人工打捞，人们驾着各种打捞船，追随着漂浮的蓝藻，打捞起大量的蓝藻浆集中堆放，但这种方法显然只能解决一时问题，虽然捞起大量蓝藻浆，但其中绝大部分是水分，天然水体中的浮游藻类并未明显减少，同时集中堆放的蓝藻浆不但占用大量土地，而且蓝藻死亡腐败后污染环境和地下水。此外，据研究打捞起的蓝藻浆一般含固率为0.5一1.5％间，此时蓝藻浆外观是稠厚粘滑的液体，采用一般过滤或絮凝分离已很难处理，固液分离困难，处置效率低下。
因此，研究和开发安全、高效、廉价的浓藻浆处置技术是水体富营养化治理和控制水华爆发急待解决的重大环境问题之一。
发明内容
本发明的目的是通过一体化二级强化气浮分离浓藻浆的技术，针对性地有效处置浓藻浆(浓藻浆指固形物含量在0.5-1.5％间，由各种船打捞起来的蓝藻水华富集液)，使其固液分离，通过大量移出蓝藻，从而转移出水体中氮、磷等营养负荷，进而达到净化水体目的的方法。
本发明通过大量移出蓝藻，从而转移出水体中氮、磷等营养负荷，进而达到净化水体目的。
本发明需要解决的技术难题是提供一种能够有效处置浓藻浆(浓藻浆指固形物含量在0.5-1.5％间，由各种船只打捞起来的蓝藻水华富集液)，使其固液分离，通过大量移出蓝藻，从而转移出水体中氮、磷等营养负荷，进而达到净化水体目的的方法。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：用二级式强化气浮分离方式，一级强化气浮分离是用高密度的微细气泡与藻体悬浮物直接粘附接触，对浓藻浆适量添加絮凝药剂，对富藻水则不添加絮凝剂，实现分离；之后进行二级强化气浮分离是用药剂絮凝与气浮相结合方式，进一步固液分离；
气浮分离用部分回流溶气气浮方式；其主要装置由溶气系统、两级溶气水释放系统和两级强化分离系统组成，两级溶气水释放系统由一级和二级释放系统(6)构成，两级溶气水释放系统通过瞬间减压方式，使高压溶气水中溶解的空气以微细气泡形式释放出来；
溶气系统工艺参数为：溶气罐过流密度为150米3/小时·米2，溶气罐压力为2.5-4.0公斤/厘米2，溶气罐直径1.2米，填料层高度1.1米，溶气罐高度4.20米，进气量0.14-0.27米3/分，溶气罐过水量125-347米3/小时。
两级强化分离系统由一、二级强化分离系统组成，一级强化分离系统由一级气浮接触池5、一级藻水分离池7、一级计量加药泵4及刮渣机8组成，让大量微细气泡直接与水体中藻体颗粒充分粘附接触，实现藻水分离；二级强化分离系统由反应池9、二级气浮接触池11、二级藻水分离池12、二级计量加药泵10、除渣机13构成，在反应池9中适量添加絮凝剂，通过不断搅拌及水体折返撞击形成湍流，水体中的絮凝剂与藻类悬浮物相互吸附粘合成体积较大的絮凝体，在二级气浮接触池11中，微细气泡与水体中悬浮絮凝体相互吸附，絮凝体比重减小，迅速上浮与水体脱离，从而除去水体中的浮游藻类及各种杂质。
溶气系统由溶气罐16、空压机17、回流水泵18构成，加压空气和加压回流水在溶气罐内的高压环境中形成高压溶气水。
一体化二级强化气浮分离工艺为：浓藻浆1经进水泵2，被抽吸至管道混合器3中，与来自一级计量加药器4的药剂相混合后，顺管道流入一级气浮接触池5，在一级气浮接触池5内浓藻浆中的悬浮物与溶气水释放器6释放出的大量微细气泡相互吸附接触，比重减小，然后进入一级藻水分离池7，在此部分悬浮物上浮与水体分离，堆积在表层的藻体悬浮物由刮渣机8刮出；一级分离后的水体进入反应池9，在此与来自二级计量加药泵10的药剂经搅拌混合形成絮凝体后，进入二级气浮接触池11，在此溶气水释放器6释放出的大量微细气泡与絮凝体相互吸附粘合，絮凝体迅速上浮至二级藻水分离池12表层，不断堆积成浮渣，再由除渣机13刮出，处理后的清水15由二级藻水分离池12下部的集水管14流出。
所述絮凝剂为硫酸铝、聚合铝化合物、硫酸亚铁、聚合铁化合物及聚合铝铁化合物和高分子聚丙烯酰胺，絮凝剂添加量2-250ppm。
气浮接触池工艺参数为：上升流速为10毫米/秒，出口断面流速20毫米/秒，出口断面水深0.4-0.7米，接触池气水接触时间60-70秒。
藻水分离池工艺参数为：一级气浮分离速度1.5毫米/秒，二级气浮分离速度2.0毫米/秒，停留时间为12-20分钟。
溶气释放器工艺参数为：一级释放系统有3组释放器，每组由12只释放器 组成，释放器分三排交错布置，行距0.3米，释放器间距0.4米；二级释放系统由1组共13只释放器构成，释放头呈线性排列，间距0.4米；工作压力为3.0公斤/厘米2，出流量5.18米3/小时。
本发明养化水体中的高浓度藻类悬浮物，通过本工艺处理，可以处置含固率为0.5-1.5％的浓藻浆，实现固液分离；而且也可以用于含藻量较低的富藻水的处理，出水中的总氮、氨氮、BOD、COD、高锰酸盐指数大幅降低，出水水质指标大幅提高。
本发明是清除富营养化水体中高浓度污染藻类的方法，涉及天然湖泊和城市景观水体清除以蓝藻为代表的污染藻类的方法和装置。本发明通过一体化二级强化气浮分离浓藻浆的技术，将收集来的浓藻浆首先进入第一级强化气浮池，在此藻体与高密度的微细气泡相互接触粘附，实现藻水分离，去除约50-80％的藻类；而后水体进入第二级强化气浮池，通过适量添加絮凝剂，再次经过气浮工艺处理，去除水体中剩余的藻类等悬浮物；本发明能够有效地去除水体中的高浓度蓝藻，转移出其中的氮、磷等营养负荷，既净化水体又防止蓝藻再次爆发，为湖泊、水库污染治理提供了一种有效的方法和装置。它的优点在于：
a.通过不断地大量清除水体中藻类及各种有机颗粒，转移出其中的氮、磷等营养负荷，从而逐步减轻水体污染控制蓝藻暴发；
b.本方法可以处置天然富营养化水体中或人工打捞的高浓度藻浆，通过本工艺处理，可以处置含固率为0.5-1.5％的浓藻浆，实现固液分离；而以往的处理方法对稠厚粘滑的藻浆已很难处置，基本无法固液分离，极易造成二次污染。
c.本方法是一种稳定的循环过流的工作模式，处理工序较短，不需要水体长时间滞留，循环处理累积量大，所以处理效率高；
附图说明
图1为本发明一体化二级强化气浮分离浓藻浆的技术与装置的工艺框图。
图2为本发明的设备工艺流程示意图。
图2中：1-浓藻浆、2-进水泵、3-管道混合器、4-一级计量加药器、5-一级气浮接触池、6-溶气水释放器、7-一级藻水分离池、8-刮渣机、9-反应池、10-二级计量加药泵、11-二级气浮接触池、12-二级藻水分离池、13-除渣机、14-集水管、15-清水、16-溶气罐、17-空压机、18-回流水泵、19-回流水、20-出渣槽。
具体实施方式
在太湖北岸，依临太湖水面，选择岸边陆地，建设处理规模为5000m3/d一体化二级强化气浮分离系统。从太湖各处人工打捞的浓藻浆，由大趸船运输至岸边再输送至缓冲池中；缓冲池中的浓藻浆被进水泵输送至管道混合器，同时将药剂通过一级计量加药泵投加至管道混合器中与浓藻浆混合，然后混合水体沿管道流入一级气浮接触池，在此依靠空压机、加压水泵及高压溶气罐所形成的溶气水通过释放头快速释放，产生大量微细气泡，藻体与高密度的微细气泡相互接触粘附，比重减小上浮，实现藻水分离，去除约50-80％的藻类；而后水体进入反应池，与来自二级计量加药泵的絮凝剂混合反应，通过不断搅拌及水体折返撞击形成湍流，水体中的絮凝剂与藻类等悬浮物相互吸附粘合成体积较大的絮凝体，在二级气浮接触池中，微细气泡与水体中悬浮絮凝体相互吸附，絮凝体比重减小，迅速上浮与水体脱离，从而除去水体中的藻类及各种杂质；水中悬浮物全部浮于上面，与水分离，最后通过除渣机把浮渣刮去，并通过出渣槽排出；而处理过的清水经集水管输出。可以处置天然富营养化水体中的高浓度藻类悬浮物，通过，可以处置含固率为0.5-1.5％的浓藻浆，实现固液分离；本发明而且也可以用于含藻量较低的富藻水的处理，出水中的总氮、氨氮、BOD、COD、高锰酸盐指数大幅降低，出水水质指标大幅提高。
本发明可以处置天然富营养化水体中的高浓度藻类悬浮物，可以处置含固率为0.5-1.5％的浓藻浆，实现固液分离；本发明而且也可以用于含藻量较低的富藻水的处理，出水中的总氮、氨氮、BOD、COD、高锰酸盐指数大幅降低，出水水质指标大幅提高。
一体化二级强化气浮分离浓藻浆的技术的工作原理是强化气浮分离技术的串联使用，而强化气浮分离技术是利用普通气浮分离原理，对以下三个方面进行强化改进①减小气泡直径，气泡直径愈小，其分散度愈高，比表面积愈大，对于细小的悬浮颗粒的黏附能力和黏附量就愈大。经过大量的实验证明，气泡颗粒直径在50μm以下，最好在10-30μm之间的气泡才能较好地黏附在蓝藻上。
②增加单位容积内的气泡密度，它决定气泡与悬浮颗粒碰撞的几率。气泡密度越大，与悬浮颗粒的碰撞几率越大。
③改善微细气泡的均匀性，气泡均匀性有两方面的含义，一是指最大气泡与最小气泡的直径差；二是指小直径气泡占气泡总量的比例。大气泡数量的增多会造成两种不利的影响：一是气泡密度和表面积大幅度减少，气泡与悬浮颗粒的黏附性能和黏附量相应降低；二是大气泡上浮时会造成强烈的水力扰动，不仅加剧了气泡之间的兼并，而且由此产生的惯性撞击力会将已黏附在悬浮颗粒上的气泡撞开，降低气浮效率。
通过强化气浮分离技术快速释放产生大量微细气泡；微细气泡粘附于经过水中悬浮物与药剂反应形成的絮凝体上，絮凝体比重减小，迅速上浮至强化分离池表层，从而达到净水的目的。
所述的一体化二级强化气浮分离浓藻浆的技术，采用部分回流溶气气浮方式，其主体设备由三部分组成，即溶气系统、两级溶气水释放系统和两级强化 分离系统组成。其特征在于：
1)空气和水由各自的加压泵加压后，在溶气罐中混合溶解，形成高压溶气水；溶气罐中填充有可以提高空气在水中溶解度的填料，其工艺参数为溶气罐过流密度为150米3/小时·米2，溶气罐压力为2.5-4.0公斤/厘米2，溶气罐直径1.2米，填料层高度1.1米，溶气罐高度4.20米，进气量0.14-0.27米3/分，溶气罐进水量125-347米3/小时。
2)设有两级释放系统，一级释放系统有3组释放器，每组由12只释放器组成，释放器分三排交错布置，行距0.3米，释放器间距0.4米；二级释放系统由1组共13只释放器构成，释放头呈线性排列，间距0.4米；工作压力为3.0公斤/厘米2，出流量5.18米3/小时。
3)为使微细气泡与水中絮凝体充分混合、接触与黏附，气浮接触池工艺参数为：上升流速为10毫米/秒，出口断面流速20毫米/秒，出口断面水深0.4-0.7米，接触池气水接触时间60-70秒。
4)为使水中絮凝体与水体充分分离，藻水分离池工艺参数为：一级气浮分离速度1.5毫米/秒，二级气浮分离速度2.0毫米/秒，停留时间为12-20分钟。
5)计量加药器可以精确计量加入药剂，根据处理水体悬浮物含量高低加药量为2-250ppm。
所述的一体化二级强化气浮分离浓藻浆的工艺流程为：浓藻浆1经进水泵2，被抽吸至管道混合器3中，与来自一级计量加药器4的药剂相混合后，顺管道流入一级气浮接触池5，在一级气浮接触池5内浓藻浆中的悬浮物与溶气水释放器6释放出的大量微细气泡相互吸附接触，比重减小，然后进入一级藻水分离池7，在此部分悬浮物上浮与水体分离，堆积在表层的藻体悬浮物由刮渣机8刮 出；一级分离后的水体进入反应池9，在此与来自二级计量加药泵10的药剂经搅拌混合形成絮凝体后，进入二级气浮接触池11，在此溶气水释放器6释放出的大量微细气泡与絮凝体相互吸附粘合，絮凝体迅速上浮至二级藻水分离池12表层，不断堆积成浮渣，再由除渣机13刮出，处理后的清水15由二级藻水分离池12下部的集水管14流出。
所述药剂为硫酸铝、聚合铝化合物、硫酸亚铁、聚合铁化合物及聚合铝铁化合物和高分子聚丙烯酰氨，絮凝剂添加量2-250ppm。
Claims (8)
1.一体化二级强化气浮分离浓藻浆的方法，其特征在于用二级式强化气浮分离方式，一级强化气浮分离是用高密度的微细气泡与藻体悬浮物直接粘附接触，对浓藻浆添加适量絮凝药剂，对富藻水则不添加絮凝剂，实现分离；之后进行二级强化气浮分离是用药剂絮凝与气浮相结合方式，进一步固液分离；
气浮分离用部分回流溶气气浮方式；其主要装置由溶气系统、两级溶气水释放系统和两级强化分离系统组成，两级溶气水释放系统由一级和二级释放系统(6)构成，两级溶气水释放系统通过瞬间减压方式，使高压溶气水中溶解的空气以微细气泡形式释放出来；
溶气系统工艺参数为：溶气罐过流密度为150m3/h·m2，溶气罐压力为2.5-4.0kg/cm2，溶气罐直径1.2米，填料层高度1.1米，溶气罐高度4.20米，进气量0.14-0.27m3/min，溶气罐过水量125-347m3/h。
2.根据权利要求1所述的一体化二级强化气浮分离浓藻浆的方法，其特征在于两级强化分离系统由一、二级强化分离系统组成，一级强化分离系统由一级气浮接触池(5)、一级藻水分离池(7)、一级计量加药泵(4)及刮渣机(8)组成，让大量微细气泡直接与水体中藻体颗粒充分粘附接触，实现藻水分离；二级强化分离系统由反应池(9)、二级气浮接触池(11)、二级藻水分离池(12)、二级计量加药泵(10)、除渣机(13)构成，在反应池(9)中添加适量絮凝剂，通过不断搅拌及水体折返撞击形成湍流，水体中的絮凝剂与藻类悬浮物相互吸附粘合成体积较大的絮凝体，在二级气浮接触池(11)中，微细气泡与水体中悬浮絮凝体相互吸附，絮凝体比重减小，迅速上浮与水体脱离，从而除去水体中的浮游藻类及各种杂质。
3.根据权利要求1或2所述的一体化二级强化气浮分离浓藻浆的装置，其特征在于溶气系统由溶气罐(16)、空压机(17)、回流水泵(18)构成，加压空气和加压回流水在溶气罐内的高压环境中形成高压溶气水。
4.根据权利要求1或2所述的一体化二级强化气浮分离浓藻浆的方法，其特征在于一体化二级强化气浮分离工艺为：浓藻浆(1)经进水泵(2)，被抽吸 至管道混合器(3)中，与来自一级计量加药器(4)的药剂相混合后，顺管道流入一级气浮接触池(5)，在一级气浮接触池(5)内浓藻浆中的悬浮物与溶气水释放器(6)释放出的大量微细气泡相互吸附接触，比重减小，然后进入一级藻水分离池(7)，在此部分悬浮物上浮与水体分离，堆积在表层的藻体悬浮物由刮渣机(8)刮出；一级分离后的水体进入反应池(9)，在此与来自二级计量加药泵(10)的药剂经搅拌混合形成絮凝体后，进入二级气浮接触池(11)，在此溶气水释放器(6)释放出的大量微细气泡与絮凝体相互吸附粘合，絮凝体迅速上浮至二级藻水分离池(12)表层，不断堆积成浮渣，再由除渣机(13)刮出，处理后的清水(15)由二级藻水分离池(12)下部的集水管(14)流出。
5.根据权利要求1或2所述的一体化二级强化气浮分离浓藻浆的方法，其特征在于所述絮凝剂为硫酸铝、聚合铝化合物、硫酸亚铁、聚合铁化合物及聚合铝铁化合物和高分子聚丙烯酰胺，絮凝剂添加量2-250ppm。
6.根据权利要求1或2所述的一体化二级强化气浮分离浓藻浆的方法，其特征在于气浮接触池工艺参数为：上升流速为10毫米/秒，出口断面流速20毫米/秒，出口断面水深0.4-0.7米，接触池气水接触时间60-70秒。
7.根据权利要求1或2所述的一体化二级强化气浮分离浓藻浆的方法，其特征在于藻水分离池工艺参数为：一级气浮分离速度1.5毫米/秒，二级气浮分离速度2.0毫米/秒，停留时间为12-20分钟。
8.根据权利要求1或2所述的一体化二级强化气浮分离浓藻浆的方法，其特征在于溶气释放器工艺参数为：一级释放系统有3组释放器，每组由12只释放器组成，释放器分三排交错布置，行距0.3米，释放器间距0.4米；二级释放系统由1组共13只释放器构成，释放头呈线性排列，间距0.4米；工作压力为3.0kg/cm3，出流量5.18m3/h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: WUXI DELIN ALGAL WATER SEPARATING TECHNOLOGY DEVEL Free format text: FORMER OWNER: YUNNAN DELINHAI BIOSCIENCE CO., LTD. Effective date: 20131217 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 650106 KUNMING, YUNNAN PROVINCE TO: 214000 WUXI, JIANGSU PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20131217 Address after: 214000 Jiangsu Lake in Wuxi Province, the water on the Gulf of Taihu on the water off the bay of Yang Yang Station Patentee after: Wuxi Delin Algal Water Separating Technology Development Co., Ltd. Address before: 650106 Yunnan Province, Kunming City Haiyuan road hi tech Development Zone Yunnan biological technology innovation center Patentee before: Yunan Delinhai Biology Technology Co., Ltd. |
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| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 214000 Jiangsu Lake in Wuxi Province, the water on the Gulf of Taihu on the water off the bay of Yang Yang Station Patentee after: Wuxi delinhai environmental Polytron Technologies Inc Address before: 214000 Jiangsu Lake in Wuxi Province, the water on the Gulf of Taihu on the water off the bay of Yang Yang Station Patentee before: Wuxi Delin Algal Water Separating Technology Development Co., Ltd. |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: No. 88 Meiliang Road, Binhu District, Wuxi City, Jiangsu Province, 214000 Patentee after: Wuxi delinhai environmental Polytron Technologies Inc Address before: 214000 Yangwan Station for Algae Water Separation in Taihu Lake, Shibawan Lake, Wuxi City, Jiangsu Province Patentee before: Wuxi delinhai environmental Polytron Technologies Inc |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder |