CN103422480A

CN103422480A - 一种大水域蓝藻导流富集的方法与装置

Info

Publication number: CN103422480A
Application number: CN2013103637197A
Authority: CN
Inventors: 王寿兵; 马小雪; 屈云芳; 郑正
Original assignee: Fudan University
Current assignee: Fudan University
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2033-08-20
Also published as: CN103422480B

Abstract

本发明属于环境保护技术领域，具体为一种大水域的蓝藻导流富集方法与装置。本发明将大水域主导风下风向靠岸的一定区域选作蓝藻导流富集区，用一段拱形挡藻软围隔和两边靠岸的导流门构建成蓝藻导流富集装置，利用拱形挡藻软围隔将来自外面大范围的蓝藻向两侧岸边导流聚集，利用导流门的及时开或关将蓝藻导流到富集区内或防止已富集的蓝藻随风飘散逃逸。蓝藻导流富集装置可以减少富集区内风浪，使富集区内蓝藻始终能上浮水面，便于持续吸取清除。另外，在蓝藻导流富集区内靠底岸一侧利用有利地形构造蓝藻导流富集陷阱与高效吸藻区，使富集区内蓝藻向该区域进一步二次富集，便于更为高效的吸取清除。

Description

一种大水域蓝藻导流富集的方法与装置

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种大水域蓝藻导流富集的方法与装置。

背景技术

我国许多大型湖泊（如太湖、滇池等）都面临水体富营养化所造成的蓝藻水华爆发等生态问题。大型水域水质的改善往往需要一个较为漫长的过程。如何在水质未得到根本改善之前，防止蓝藻水华的发生和发生后能快速高效的削减其生物量，减少藻源污染内负荷，为进一步改善水质，进而为湖泊生态系统的好转创造条件，是人们普遍关心的问题。为解决此问题，目前人们采用较多的方法是利用物理、化学或生物方法来尽可能多地清除水体中产生的蓝藻。但由于大型水域面积大、风浪大等原因，蓝藻往往分布范围广，且易随风飘浮或与底层水混合，使这些方法无论是单一使用，还是综合使用，都只能发挥一定的作用，难以从根本上应对大水域蓝藻控制和高效清除的需要。因此，迫切需要一种能将大水域蓝藻富集到一定区域，且能减少其受风浪影响，促进其上浮聚集，便于高效吸取清除的技术。本发明旨在提供一种能很好满足该需要的蓝藻高效导流富集技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将大水域蓝藻进行高效导流富集的方法与装置，以便能更加高效的吸取和清除。

本发明提供的将大水域蓝藻进行导流富集的装置，包括中间一段拱形挡藻软围隔和与拱形挡藻软围隔两端连接的导流门两部分，导流门另一侧靠岸；其中，拱形挡藻软围隔包括滤布型挡藻裙体、用于悬挂挡藻裙体的若干橡胶包裹浮体、设于挡藻裙体底部的配重体，挡藻裙体设有纵向和横向加强带，挡藻裙体的垂直向宽度一般为选定的富集区常年最大水深的1.3—1.5倍，具体结构如附图1、2所示；导流门包括滤布型挡藻裙体、在挡藻裙体旁侧的用于固定挡藻裙体的定位桩、挂在钢丝绳上用于悬挂挡藻裙体的若干铁葫芦、挡藻裙体下部的配重体、用于悬挂铁葫芦的钢丝绳、用于收放钢丝绳的绞车，挡藻裙体设有纵向和横向加强带；其垂直向宽度与拱形挡藻软围隔中挡藻裙体宽度一致，具体结构如附图3所示。

本发明提供的大水域蓝藻高效导流富集的方法，具体步骤为：

（1）将大水域主导风下风向靠岸的一定区域选作蓝藻导流富集区；

（2）在蓝藻导流富集区设置前述的由一段拱形挡藻软围隔和两边靠岸的导流门构成的蓝藻导流富集装置；利用拱形挡藻软围隔将来自外面大范围的蓝藻向两侧岸边导流聚集；

（3）适时打开或关闭蓝藻导流富集装置的导流门，将蓝藻导流到富集区内，并防止已富集的蓝藻随风飘散逃逸；

（4）在蓝藻导流富集区内靠岸边一侧，利用有利地形构造蓝藻导流富集陷阱和/或吸藻区，使富集区内蓝藻向该区域进一步集中，便于更为高效的吸取清除蓝藻。

本发明方法中，蓝藻导流富集装置可以减少富集区内风浪，使富集区内蓝藻始终能上浮水面，有利于持续高效的吸取清除蓝藻。

本发明方法中，对富集区内不规则岸线（如锯齿状等）可进行整理，消除其凹陷区和岸边浅滩区藻水流动性差，含泥浆和其他杂物多，不易高效吸取的缺点，以便蓝藻顺利向富集陷阱及吸藻区行进。

本发明的有益效果如下：

（1）环境效益

本发明所提供的技术能使大水域蓝藻得到高效的富集，以便及时得到更为高效的吸取清除。在蓝藻水华爆发后，利用该技术可大幅度减少蓝藻生物量；而在蓝藻水华爆发前，尤其是经过冬天低温后刚开始增殖阶段，可使大水域内浓度极低的蓝藻及时得到富集浓缩，为吸取清除创造有利条件，再配合其他控制措施（如生物控制），则完全有可能防止蓝藻水华的爆发。许多水体蓝藻水华的爆发，就是因为蓝藻萌发早期没有及时得到有效控制所致。另外，本技术的建造和使用过程，都无环境污染物产生和排放。由上可见，其环境效益是非常明显的。

（2）经济效益

本发明的使用，仅在导流富集装置、导流富集陷阱及吸藻区的建造过程和岸线整理过程付出少量材料成本和人工成本。其运营过程不需要消耗化石能源和额外材料，仅由吸藻人员在工作期间顺带管护一下即可（主要是开、关门）。因此运营过程成本很低。另一方面，本技术的使用，可以使原有的除藻效率数十倍的提高，从而可以大幅度降低原来的除藻成本，因此本技术的使用，将产生明显的经济效益。

（3）社会效益

本发明的使用，可使大水域蓝藻得到一定控制或生物量得到大幅度削减，减少藻源内负荷污染或由于其腐烂等带来的异味，改善水体景观和水质，对大水域周边群众、游客、饮用水源地等均具有良好的作用，因此其社会效益十分明显。

附图说明

图1为挡藻软围隔立面图。

图2为挡藻软围隔剖面图。

图3为导流门立面示意图（封闭状态）。

图4为弧形型岸（如︶形）蓝藻导流富集装置设置前后的平面图示。

图5为直角型岸（如︺形）蓝藻导流富集装置设置前后的平面图示。

图中标号：1 为挡藻软围隔的纵向加强带，2为橡胶包裹的浮体，3为挡藻软围隔的横向加强带，4、10、15为挡藻软围隔的挡藻裙体，5、11 为挡藻软围隔的配重体，6为定位斜桩，7为定位绳，8为橡胶包裹的浮体，9为钢圈，12为连接扣，13为定位桩，14为橡胶包裹的浮体， 16为导流门的纵向加强带，17为导流门的横向加强带，18为铁葫芦，19为导流门的挡藻裙体，20为导流门的配重体，21为钢丝绳收放绞车，22为钢丝绳。

具体实施方式

1）蓝藻导流富集区的选择定位

先收集分析该水域的常年主导风向，选择主导风下风向作为第一选择条件；然后现场观测主导风下风向靠岸一侧蓝藻的实际聚集和飘移情况，将蓝藻经常聚集的区段作为备选区域；再根据各备选区域地形条件（包括周边树木，背风面有防风林最好）、导流富集装置构建是否方便、操作管理是否方便等条件最终确定。对于直角型岸（如︺形），多选择其中的一个角或两个角作为富集区；对于弧形岸（如︶形），宜选择靠岸最低点区段作为富集区。

2）蓝藻导流富集装置的构建

蓝藻导流富集区由中部一段“拱形”的挡藻、消浪全密封软围隔（水面橡胶包裹的浮体+中间挡藻裙体+底部配重砾石袋）和两边可开、可关的导流门组成。

挡藻软围隔由橡胶包裹的浮体、挡藻裙体、底部配重、以及纵向和横向加强带等结构组成，根据选定的富集区常年最大水深的1.3-1.5倍确定蓝藻裙体垂直向宽度，具体结构如附图1、2所示。导流门由挡藻裙体、悬挂挡藻裙体的铁葫芦、收放钢丝绳、钢丝绳收放绞车、纵向和横向加强带等结构组成，其垂直宽度按挡藻软围隔中挡藻裙体同样规格，基本结构如附图3所示。

3）蓝藻导流富集装置安装

（1）导流门安装

导流门两边预留的绊子分别穿在水中的定位直立桩和岸边定位桩上，在水中的定位直立桩采用外径114mm，长6m的镀锌钢管。为保证其能满足充分的斜拉力要求，再配两根外径76mm，长6m的镀锌钢管进行斜撑加固。直立桩先用人力将其竖到湖中，如果高出水面太高，则先通过人工旋转的方式使其插入淤泥中一定深度后，再用大铁锤将其打入淤泥底部。斜撑桩先用铁锤斜打入淤泥中，再用铁丝穿过斜桩上预留的孔和直立桩上焊接的法兰盘上的孔，将斜桩与直立桩捆绑在一起。靠岸一侧定位桩不需承受大的斜拉力，仅采用外径76mm，长6m的镀锌钢垂直打入水底固定即可。

在直立桩完成安装之后，再将导流门水中一端的加强边与拱形挡藻围隔这一侧的加强边通过预留的金属孔用绳子串连起来。穿上铁葫芦后，用于收放用的钢丝绳一头固定在水中定位直立桩的一定高度，以满足收紧时能使整个门帘露出水面至少20cm以上。一头通过金属挂钩锁挂在岸边的绞车上，通过绞车的缠绕可使钢丝绳收放自如。

钢丝绳收放绞车的安装固定需首先在岸边陆地上或水边选择合适的位置（需具备进出方便、有操作空间和不会漏藻等条件），用混凝土浇筑一个长、宽各1m的平台，高度以高出最高水位0.5m为宜。在混凝土浇筑过程中，将制作好的用于固定绞车的预埋件放入混凝土中，留出用于固定绞车的螺栓头。注意放入时要根据导流门位置和延展方向进行定位和定向，要使绞车安装好之后收放钢绳的方向正对另一侧的直立定位桩。

（2）挡藻软围隔安装

首先在岸边完成下部配重，然后将配重袋和挡藻裙体一起收起来和橡胶包裹的浮体捆在一起，再将其一点点放入水体中。由于各部分是捆在一起的，又有橡胶包裹的浮体发挥浮力作用，因此放入水体中的围隔能方便的拉动和定位。

放入一节之后，在将另一节放入水之前，先将其与前一节用预制好的带孔钢板夹接起来，连接好之后再放入水体中，其他的也如法炮制。

将所有的围隔放入水体之后，根据需要的形态和位置先进行初步的布局定位，然后再用两侧斜桩进行最终定位。具体方法是将绳子一头固定在围隔橡胶浮体下部预制好的钢圈上，另一头固定在钢管斜桩上预先焊接好的钢圈上。钢管斜桩离橡胶包裹的浮体之间的距离约1.5-2.0m左右。定位绳固定好之后，即解开捆绳，让挡藻裙体在配重体（如砾石）的作用下垂直入水，配重袋与湖底底泥连为一体。

配重过程是将砾石首先装在预制好的聚酯布袋内，然后再利用挡藻裙体下部配重袋内预留的绳子，将装好砾石的聚酯布袋拉入到配重袋中即可。挡藻裙体下部的配重袋按5m一段进行预制，以免太长后预装好的聚酯布袋难以拉进去。

整个系统构建完成后的平面结构如附图4和附图5所示。附图4是弧形岸（如︶形）的情况，附图5是直角型岸（如︺形）的情况。

4）蓝藻导流富集装置的使用

在安装完蓝藻导流富集装置之后可立即投入使用。根据使用单位实际情况，可由负责吸藻的人员或专人操作使用。根据风向和观察到的蓝藻实际运行轨迹，决定导流门打开和关闭的时点。具体操作时可先将导流门保持关闭几分钟，然后再打开导流门，看两边水面漂浮蓝藻的运动方向之后再决定该打开还是该关闭。在遇到台风等大风浪时，为了保证整个导流富集装置不受损坏，需要打开所有的导流门，待大风浪过去之后再行开闭。

5）蓝藻导流富集陷阱与高效吸藻区的构建

在自然条件下，许多大水域岸边多为浅滩，不能聚集更厚的蓝藻；另一方面，自然岸线又多呈不规则的锯齿状，凹进去的区域内蓝藻聚集后难以再出来，同时又不便于高效吸取清除，因此，为进一步提高蓝藻导流富集区内蓝藻的聚集程度和吸藻效率，本技术特别发明了蓝藻导流富集陷阱及高效吸藻区，即在蓝藻导流富集区底部岸边，利用已有岸形条件中凹进部分或人工向岸内开挖设置1个或多个旨在能进一步聚集蓝藻，同时又能进一步提高吸藻效率的区域。其结构由梯形导流渠和圆形深水蓝藻陷阱组成，具体形状如附图4所示。梯形导流渠开口宽度根据当地地形条件、导流富集区大小和蓝藻多少具体确定，总的原则是使导流富集区内蓝藻能尽可能多的聚集在导流渠内和蓝藻陷阱内。圆形蓝藻陷阱接在导流渠底部，直径大小根据当地地形条件确定，但以大于1.5m为宜，深度须大于原岸边平均水深0.5m以上，便于聚集更厚的蓝藻和高效吸取。导流渠和蓝藻陷阱建造材料无具体要求，只要保证内壁光滑即可。

运行时将吸藻头设置在圆形蓝藻陷阱的中部，离水面下10cm以内，以便始终吸取到漂浮于水面的高浓度藻水。

6）蓝藻导流富集区岸线整理

将不规则锯齿状岸线整理为相对平滑的岸线，减少蓝藻在凹陷区域内的聚集。同时就地挖取浅滩区或沼泽区靠岸一侧部分底泥，垒在岸边将其岸线抬高，增加岸边水深，消除岸边浅滩区蓝藻流动性差，含泥浆和其他杂物多，不易高效吸取的缺点。

Claims

1. 一种大水域蓝藻导流富集的装置，其特征在于包括中间一段拱形挡藻软围隔、与拱形挡藻软围隔两端连接的导流门两部分，导流门另外两侧靠岸；其中，拱形挡藻软围隔包括滤布型挡藻裙体、用于悬挂挡藻裙体的若干橡胶包裹的浮体、设于挡藻裙体底部的配重体，挡藻裙体设有纵向和横向加强带，挡藻裙体的垂直宽度为选定的富集区常年最大水深的1.3—1.5倍；导流门包括滤布型挡藻裙体、在挡藻裙体旁侧的用于固定挡藻裙体的定位桩、挂在钢丝绳上用于悬挂挡藻裙体的若干铁葫芦、挡藻裙体下部的配重体、用于悬挂铁葫芦的钢丝绳、用于收放钢丝绳的绞车，挡藻裙体设有纵向和横向加强带；其垂直宽度与拱形挡藻软围隔中挡藻裙体宽度一致。

2. 一种基于权利要求1所述装置的大水域蓝藻导流富集的方法，其特征在于具体步骤为：

3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于对富集区内不规则岸线进行整理，消除其凹陷区和岸边浅滩区藻水流动性差，含泥浆和其他杂物多，不易高效吸取的缺点，以便蓝藻顺利向富集陷阱及吸藻区行进。