CN101955267A - 水力增氧生态除藻船 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水力增氧生态除藻船，包括一个双舟船和一个设置在双舟船上的水力增氧除藻设备，所述的水力增氧生态除藻设备由24～48个水力增氧除藻单元和二沉池组成，在二沉池上设置水力增氧除藻单元，最上一层的水力增氧除藻单元设有进水管，进水管和设于水中的潜水泵连接；二沉池的外侧设有排水管，排水管和扩散器连接；每个水力增氧除藻单元包括水箱、填料和负压发生器，在水箱的一端设有一个进水区，在进水区和负压发生器的之间设有填料，负压发生器的吸水口设在本水力增氧除藻单元内距离水箱底部25mm处，负压发生器的出水口设在下一层的水力增氧除藻单元另一端的进水区内；最下一层的水力增氧除藻单元的负压发生器的出水口设在二沉池内。

Description

水力增氧生态除藻船 
技术领域
本发明涉及一种水处理方法，特别涉及一种对于被污染的水体去除蓝藻和富营养化的装置，属于水环境生态恢复和污水处理技术领域。 
背景技术
当前国内外对于被污染的水体进行深度治理分两种类型，一种是将污水生物处理工艺引来应用，将其深度处理，当其处理达到排放一级A标准时，其运转费用已高达2元/m3左右，处理达到地表水III类的实例至今尚没有；另一种是用特殊处理方法，例如，分子筛、纳米等，其运行费用比生物处理要高1～2倍。当今所有流行应用的污水生物处理工艺都需要用鼓风曝气或其它各类曝气的方法增加污水中的溶解氧，以便让污水中附在活性污泥上或填料上好氧微生物得以生长、繁殖分解污水，让污水得到净化。曝气方法复氧效率很低，电能耗很大，CO2排放量也相应大，生产一度电排放1.0kg的CO2，运行费用很高。 
本发明人在2005年曾经申请过一个实用新型专利，专利号为ZL200520068656.3，名称为水环境原位增氧生态修复游艇。在此专利中是通过将装有接种了微生物和轮虫类生物的填料球的旋转网笼反复出水入水造成好氧、厌氧环境使微生物不停的分解水中的营养物质使得水环境得到改善。 
当前国内外对于蓝藻和富营养化的处理还没有一个既经济，又能 解决问题的方法。 
发明内容
为了解决现有技术存在的处理成本高的缺点，本发明提供了一种水力增氧生态除藻船及除藻方法，可以去除蓝藻、改善水体富营养化的状况，成本低、效果好。 
本发明的技术方案为：一种水力增氧生态除藻船，包括一个双舟船和一个设置在双舟船上的水力增氧除藻设备，所述的水力增氧除藻设备由24～48个水力增氧除藻单元和二沉池组成，在二沉池上设置水力增氧除藻单元，分4～6层设置，每一层的水力增氧除藻单元按横向为2排、纵向为2～4列设置，最上一层的水力增氧除藻单元设有进水管，进水管和设于水中的潜水泵连接； 
二沉池的外侧设有排水管，排水管和扩散器连接； 
每个水力增氧除藻单元包括水箱、填料和负压发生器，在水箱的一端设有一个进水区，在进水区和负压发生器的之间设有填料，填料上接种有实验室培养的微生物及轮虫类生物；在水箱内设有负压发生器，负压发生器的吸水口设在本水力增氧除藻单元内距离水箱底部25mm处，负压发生器的出水口设在下一层的水力增氧除藻单元另一端的进水区内；最下一层的水力增氧除藻单元的负压发生器的出水口设在二沉池内。 
所述的水力增氧除藻单元长为1.5m、宽为0.3m、高为0.35m。 
所述的填料为PVC花球在每个水力增氧除藻单元的水箱中由底向上由大到小分层铺砌，填料数量由去除负荷控制。 
所述的负压发生器是截面为半圆拱形的PVC材料铸制成。 
所述的填料上所附的微生物及轮虫类生物是由实验室内培养在工程现场接种后进行培养，繁殖。 
水力增氧除藻单元的水箱可以采用PVC制成。水箱中的填料可以看作生态学中的岛屿。所述的负压发生器是截面为半圆拱形的PVC材料铸制成，被安置在水箱中，其一边为“负压发生器”吸水口，位于本层水箱的近底25mm处，另一边为“负压发生器”出水口即第二层水力增氧除藻单元的另一端的进水区。并可以与第二层的水力增氧除藻单元相连接形成一个整体。最后一层的水力增氧除藻单元的负压发生器的出水口设置在二沉池内。充分利用了水泵的有效水头，将水的势能通过水力学的负压发生和流体运动转化为动能，可以产生大约负7.0m的负压。负压发生器的长度由处理水量控制。 
本发明的水力增氧生态除藻船工作过程是：通过潜水泵将待处理的湖水或水库的水抽上来进入最上一层的水力增氧除藻单元水箱的进水区中，整个水箱的水位开始上升，当水位上升到负压发生器吸水口顶并超过时，则产生负压，负压发生器开始吸水，将污水排入下一层水力增氧除藻单元的进水区，当本水力增氧除藻单元水箱中的水被吸干后，空气进入负压发生器，负压消失，自动断开。由于潜水泵不断抽水，该层单元水箱的水位再次上升，重复处理过程，周而复始，逐层传递；且由于上一层水力增氧除藻单元水箱的来水有一个间歇时间或者第一层单元水箱中的水被吸干后，负压消失，自动断开，直到再次充满也有一个间歇时间，所以本水力增氧除藻单元水箱的来水也保持一个间歇时间。填料中的水膜与空气充分接触进行大气复氧，填料表面的好氧微生物生长、繁殖、分解污水，进入下一层水力增氧除 藻单元水箱的进水区中的水经历同样的处理过程，直至最后排入二沉池中；每一层的水力增氧除藻单元水箱都经过同样的进水、负压吸水过程。这就把生态学中水生态平衡的两个核心内容“一是水生态的限制因子DO含量，另一是要有生态学的岛屿”巧妙的结合起来。当水力增氧除藻单元的水箱的水位上升，由下到上浸没填料时，水中携带的悬浮物也自下而上被填料截留，由于“负压发生器”吸水口，位于本层水箱的近底25mm处，近底处的水先被吸走，因而水力增氧除藻单元的水箱中的水自上而下运动，并携带悬浮物进入下一层的水力增氧除藻单元的水箱的进水区中，空气同时进入本水力增氧除藻单元水箱的填料的孔隙中，空气沿大颗粒孔隙向小颗粒孔隙自下而上的与所有填料上的水膜相接触进行大气复氧，增加水中的DO含量。 
有益效果： 
1.水力增氧生态除藻船充分利用了水泵的有效水头，将势能通过水力学的负压发生和流体运动转化为动能进行大气复氧及吹脱，不需鼓风曝气再耗能，给水箱中放置的大量填料(即生态学中的岛屿)创造了一个好氧生态环境。随着水流运动的好氧细菌和微生物在遇到填料时，首先分泌粘液让自己粘附在填料上，然后才进行细胞分裂和繁殖。从生态学的角度来看，在好氧生态环境中的填料可看为是生态学中的岛屿，一些微型生物即会群集，群落内就会产生捕食、被捕食、竞争等种间的相互作用，产生食物链，恢复了Eltonian金字塔，让大量的轮虫(类)吃掉藻类，而轮虫(类)又被其上一层的浮游生物吃掉，从而恢复水体生态平衡。 
2.水力增氧生态除藻船是将水下不同深度的水用潜水泵抽上来 进入水力增氧生态除藻设备中，经过它处理后，以“负压发生器”产生的以极快的流速通过扩散器再排入湖中。这就在水力增氧除藻船的两侧产生两个水流的环流。水流的环流对蓝藻的无数个气囊起了破坏作用。因为浮游蓝藻往往有由无数个气囊组成的伪空胞，通过调节伪空胞的气囊数，蓝藻细胞就能够控制其浮力，通过调节其水中的浮力去获得最佳的生长条件，所以破坏了蓝藻的气囊也就破坏了蓝藻的最佳的生长条件，可以有效抑制蓝藻的繁殖；又因为蓝藻气囊中气泡的另一个功能是避光，通过气泡对光的折射、反射和散射，减少强光对蓝藻的损害，而水流的环流破坏了蓝藻气囊中气泡也就加强了强光对蓝藻的损害，所以可以有效破坏蓝藻生长。 
3.工艺简单，全部自控无需专人管理。一个水泵将湖水泵入设备，出水即自动达到设计要求； 
4.运行费用特低，造价也低，且无噪音，无泡沫，不投药，无二次污染，不堵塞； 
5.若再匹配一个太阳能对流漩涡机或其它的加强湖水对流的装置，则处理规模大、小都可以适用。 
附图说明
图1是本发明的水力增氧除藻船的示意图。 
其中，1是负压发生器、2是填料、3是负压发生器、4是水箱、5是负压发生器吸水口、6是潜水泵、7是负压发生器出水口、8是双舟船、9是扩散器、A是湖水。 
图2是本发明处理后的Eltonian金字塔。 
具体实施方式
下面对照附图1、2对本发明的内容进行进一步的说明。 
一种水力增氧生态除藻船，包括一个双舟船8和一个设置在双舟船8上的水力增氧除藻设备，所述的水力增氧生态除藻设备由24～48个水力增氧除藻单元和二沉池组成，在二沉池上设置水力增氧除藻单元，分4～6层设置，每一层的水力增氧除藻单元按横向为2排、纵向为2～4列设置，最上一层的水力增氧除藻单元设有进水管，进水管和设于水中的潜水泵6连接； 
二沉池的外侧设有排水管，排水管和扩散器9连接； 
每个水力增氧除藻单元包括水箱4、填料2和负压发生器3，在水箱4的一端设有一个进水区，在进水区和负压发生器3的之间设有填料2，填料上接种有实验室培养的微生物及轮虫类生物；在水箱4内设有负压发生器3，负压发生器3的吸水口5设在本水力增氧除藻单元内距离水箱4底部25mm处，负压发生器3的出水口7设在下一层的水力增氧除藻单元另一端的进水区内；最下一层的水力增氧除藻单元的负压发生器3的出水口设在二沉池内。当进水区进水时，整个水力增氧除藻单元的水箱中的水位都跟着上涨，也就是进水区和填料区以及负压发生器所在的区域都是空间上联通的，填料可以通过丝网一类的物质与进水区分隔开。 
所述的水力增氧除藻单元长为1.5m、宽为0.3m、高为0.35m。其设计层数为4～6层，每层的高度为35cm。单元水箱可以采用PVC制成。 
所述的填料为PVC花球在每个水力增氧除藻单元的水箱4中由底向上由大到小分层铺砌，填料数量由去除负荷控制。填料可以看作 生态学中的岛屿。 
所述的负压发生器是截面为半圆拱形的PVC材料铸制成。 
所述的填料上所附的微生物及轮虫类生物是由实验室内培养在工程现场接种后进行培养，繁殖。 
水力增氧除藻单元的水箱可以采用PVC制成。水箱中的填料可以看作生态学中的岛屿。所述的负压发生器是截面为半圆拱形的PVC材料铸制成，被安置在水箱中，其一边为“负压发生器”吸水口，位于本层水箱的近底25mm处，另一边为“负压发生器”出水口即第二层水力增氧除藻单元的另一端的进水区。并可以与第二层的水力增氧除藻单元相连接形成一个整体。最后一层的水力增氧除藻单元的负压发生器的出水口设置在二沉池内。充分利用了水泵的有效水头，将水的势能通过水力学的负压发生和流体运动转化为动能，可以产生大约负7.0m的负压。负压发生器的长度由处理水量控制。 
本发明的水力增氧生态除藻船工作过程是：通过潜水泵将待处理的湖水或水库的水A由潜水泵6抽上来进入最上一层的水力增氧除藻单元水箱4的进水区中，整个水箱的水位开始上升，当水位上升到负压发生器3吸水口顶并超过时，则产生负压，负压发生器3开始吸水，将污水排入下一层水力增氧除藻单元另一端的进水区，当本水力增氧除藻单元水箱4中的水被吸干后，空气进入负压发生器3，负压消失，自动断开。由于潜水泵6不断抽水，该层水力增氧除藻单元水箱4的水位再次上升，重复处理过程，周而复始，逐层传递；且由于上一层水力增氧除藻单元水箱4的来水有一个间歇时间或者第一层单元水箱中的水被吸干后，负压消失，自动断开，直到再次充满也有 一个间歇时间，所以本水力增氧除藻单元水箱的来水也保持一个间歇时间，故使得填料中水膜的大气复氧时间很充分，又由于水膜很薄，其中的溶解氧很快向饱和值接近，故适宜填料表面生物膜中好氧微生物生长、繁殖，并很快分解污水。进入下一层水力增氧除藻单元水箱的进水区中的水经历同样的处理过程，直至最后排入二沉池中；每一层的水力增氧除藻单元水箱都经过同样的进水、负压吸水过程。这就把生态学中水生态平衡的两个核心内容“一是水生态的限制因子DO含量，另一是要有生态学的岛屿”巧妙的结合起来。当水力增氧除藻单元的水箱的水位上升，由下到上浸没填料时，水中携带的悬浮物也自下而上被填料截留，由于“负压发生器”吸水口，位于本层水箱的近底25mm处，近底处的水先被吸走，因而水力增氧除藻单元的水箱中的水自上而下运动，并携带悬浮物进入下一层的水力增氧除藻单元的水箱的进水区中，空气同时进入本水力增氧除藻单元水箱的填料2的孔隙中，空气沿大颗粒孔隙向小颗粒孔隙自下而上的与所有填料上的水膜相接触进行大气复氧，增加水中的DO含量。 
由于湖水A的不断进入，该层的水位又上升，再次产生负压，周而复始，并且自上一层向下一层，逐层传递，每传递一层，湖水中的溶解氧增加一次，它是递增的，从而创造了一个好氧生态环境。同时填料上所附微生物也要分解湖水一次，分解湖水的能力也是递增的，至最后一层的水力增氧除藻单元处理后的水进入二沉池，将携带的悬浮物沉淀，上清液出水时经排水管再通过扩散器9将处理后的携带有大量微生物及轮虫类生物的湖水散播于湖中。由于中间的湖水由潜水泵6抽出，两侧的湖水由扩散器9排出这就在水力增氧除藻船的两侧产生两个水流的环流，水流的环流对蓝藻的无数个气囊起到破坏 的作用，进而阻止蓝藻获得最佳生长条件，同时加强了强光对蓝藻的破坏，长此以往即可去除蓝藻和富营养化，恢复了如图2所示的Eltonian金字塔，让大量的轮虫(类)吃掉藻类，而轮虫(类)又被其上一层的浮游生物吃掉，从而恢复水体生态平衡，并恢复天然水体的水质自净能力。 

Claims (5)

1.一种水力增氧生态除藻船，包括一个双舟船(8)和一个设置在双舟船(8)上的水力增氧除藻设备，其特征在于，所述的水力增氧除藻设备由24～48个水力增氧除藻单元和二沉池组成，在二沉池上设置水力增氧除藻单元，分4～6层设置，每一层的水力增氧除藻单元按横向为2排、纵向为2～4列设置，最上一层的水力增氧除藻单元设有进水管，进水管和设于水中的潜水泵(6)连接；
二沉池的外侧设有排水管，排水管和扩散器(9)连接；
每个水力增氧除藻单元包括水箱(4)、填料(2)和负压发生器(3)，在水箱(4)的一端设有一个进水区，在进水区和负压发生器(3)的之间设有填料(2)，填料上接种有实验室培养的微生物及轮虫类生物；在水箱(4)内设有负压发生器(3)，负压发生器(3)的吸水口(5)设在本水力增氧除藻单元内距离水箱(4)底部25mm处，负压发生器(3)的出水口(7)设在下一层的水力增氧除藻单元另一端的进水区内；最下一层的水力增氧除藻单元的负压发生器(3)的出水口设在二沉池内。
2.如权利要求1所述的水力增氧生态除藻船，其特征在于，所述的水力增氧除藻单元长为1.5m、宽为0.3m、高为0.35m。
3.如权利要求1所述的水力增氧生态除藻船，其特征在于，所述的填料为PVC花球在每个水力增氧除藻单元的水箱(4)中由底向上由大到小分层铺砌，填料数量由去除负荷控制。
4.如权利要求1所述的水力增氧生态除藻船，其特征在于，所述的负压发生器是截面为半圆拱形的PVC材料铸制成。
5.根据权利要求1所述的水力增氧生态除藻船，其特征在于，所述的填料上所附的微生物及轮虫类生物是由实验室内培养在工程现场接种后进行培养，繁殖。
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