CN103951144B - 富营养化废水的处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污水处理领域，特别涉及富营养化废水的处理装置及方法。富营养化废水的处理系统，包括吸水装置、磁絮凝装置、磁盘机复氧装置、浮床装置，所述吸水装置抽取富营养化废水表层底泥的沉积物和其间隙水；所述磁絮凝装置与吸水装置相连接，将吸水装置抽取的富营养化废水形成磁性絮团；所述磁盘机复氧装置一侧与磁絮凝装置相连接，另一侧与浮床装置相连接，磁盘机复氧装置由磁盘机构、磁种回收装置以及纳米微气泡发生器组成，磁盘机构对磁性絮团进行磁分离，形成带磁性的污泥，再利用磁种回收装置回收磁种；纳米微气泡发生器将净化后的富营养化废水融合成气液均相流；所述浮床装置是指水生植物生态浮床。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，特别涉及富营养化废水的处理装置及方法。
背景技术
目前，富营养化及由此引起的藻类水华爆发、水生态系统退化不仅制约了河湖泊资源的可利用性，而且直接影响了人类的健康生存与社会经济的持续发展，已经是一个全球性的重大环境问题，退化水生态系统的修复也是一个全球性的大难题。
富营养化是指在人类活动影响下，水体接纳了过量的氨、磷等营养物质，使得藻类和其他浮游动物迅速繁殖，水体变色、变臭、变浊，造成水体不断恶化，从而使水体生态系统和水功能受到阻碍和破坏的现象。富营养化严重到一定程度时，水体会爆发“水华”，水体中藻类大量繁殖，溶解氧急剧降低，导致鱼类等水生生物大量死亡。且爆发的藻类中，微囊藻以及其他产毒的淡水藻会产生藻毒素，直接威胁到水生动物甚至人类的健康。同时由于富营养化，水体的生态系统平衡被打破，导致水体生物多样性减少。
迄今为止还没出现可以大规模推广的成熟技术，生态系统是一个复杂的开放的巨系统，系统的数量庞大的组成单元之间有着复杂的线性和非线性联系，可在不同层次上表现出结构与功能的多样性、自组织性及复杂性。因此，很难找到一种不加改进而普遍适用的技术，针对不同的河湖应该有独特的设计，任何单一的技术都难以达到持久而稳定的效果，有时不仅难以控制富营养化，甚至还会导致藻类生物量增加、富营养化呈现加重趋势。
发明内容
本发明的目的是提供富营养化废水的处理装置及方法。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
富营养化废水的处理系统，包括吸水装置、 磁絮凝装置、磁盘机复氧装置、浮床装置，所述吸水装置抽取富营养化废水表层底泥的沉积物和其间隙水；所述磁絮凝装置与吸水装置相连接，将吸水装置抽取的富营养化废水形成磁性絮团；所述磁盘机复氧装置一侧与磁絮凝装置相连接，另一侧与浮床装置相连接，磁盘机复氧装置由磁盘机构、磁种回收装置以及纳米微气泡发生器组成，磁盘机构对磁性絮团进行磁分离，形成带磁性的污泥，再利用磁种回收装置回收磁种；纳米微气泡发生器将净化后的富营养化废水融合成气液均相流；所述浮床装置是指水生植物生态浮床。
进一步，所述的吸水装置包括锚索1、围栏网2、海底阀3、海底阀浮筒4、吸水管道5、吸水管道浮筒6、吸水管道支柱7、抽水泵9、出水管道10；围栏网2与锚索1联结，海底阀3的四周设置有围栏网2，海底阀浮筒4在海底阀3的上方，保持悬浮状态，海底阀3的吸水管道5和抽水泵9直接连接，抽水泵9与出水管道10连接，吸水管道5与1个以上的吸水管道浮筒6连接，在吸水管道5与抽水泵9的相对位置设置有吸水管道支柱7。
进一步，所述的吸水装置还包括进口阀8和出口阀11，其分别设置在抽水泵9的吸水管道5出水管道10上。
进一步，所述的富营养化废水的处理系统还包括磁化装置，磁化装置设置于吸水装置与磁絮凝装置之间，将吸水装置管道流经的水体磁化后，流入磁絮凝装置。
进一步，所述的水生植物生态浮床由景观水生植物浮床、水生植物屏障浮床、经济水生植物浮床组成，水体依次流过景观水生植物浮床、水生植物屏障浮床、经济水生植物浮床，景观水生植物浮床在浮床基质上种植景观水生植物，水生植物屏障浮床吸收、吸附、过滤，络合经过景观水生植物浮床的富养化水体可能还残余的微量重金属和有毒有害物质，经济水生植物浮床种植以水生蔬菜为主的经济水生植物。
富营养化废水的处理方法，抽取富营养化废水表层底泥的沉积物和其间隙水；采用磁化装置磁化抽取的富营养化废水；磁化后的富营养化废水进入磁絮凝装置，形成磁性絮团；磁性絮团进入磁盘机复氧装置，由磁盘机构对磁性絮团进行磁分离，从富营养化废水中分离出来，形成带磁性的污泥，经高速分散将磁种与其他非磁性物质分离，磁种回收再利用；净化后的富营养化废水，经纳米微气泡发生器后，融合成气液均相流；形成气液均相流的富营养化废水进入浮床装置后，废水得到完全净化。
进一步，所述的浮床装置是指水体依次流过景观水生植物浮床、水生植物屏障浮床，景观水生植物浮床在浮床基质上种植景观水生植物，水生植物屏障浮床吸收、吸附、过滤，络合经过景观水生植物浮床的富养化水体可能还残余的微量重金属和有毒有害物质。
进一步，所述的浮床装置是指水体依次流过景观水生植物浮床、水生植物屏障浮床、经济水生植物浮床，景观水生植物浮床在浮床基质上种植景观水生植物，水生植物屏障浮床吸收、吸附、过滤，络合经过景观水生植物浮床的富养化水体可能还残余的微量重金属和有毒有害物质，经济水生植物浮床种植以水生蔬菜为主的经济水生植物。
所述的纳米微气泡发生器结构已经在申请号201310740692.9专利中公开，该纳米微气泡发生器由空压机、压缩空气管道、调节阀、流量计、塔式接头、气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴、喇叭形进水支架、潜水泵、纳米微气泡释放器、圆柱锥形通道盖板、套管、节流孔板、垫板、带拉伐尔孔的反射板构成，空压机通过压缩空气管道与调节阀连接，流量计一端直接连接于调节阀，流量计另一端与塔式接头连接，塔式接头相连气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴，气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴安置在喇叭形进水支架中央，潜水泵位于气液两相具有拉伐尔特性的混合喷嘴顶部，潜水泵出口与纳米微气泡释放器通过管道连接，纳米微气泡释放器的气液流体进口端有圆柱锥形通道盖板，用丝杆与套管连接，圆柱锥形通道盖板、套管及节流孔板形成空腔，垫板位于节流孔板与带拉伐尔孔的反射板之间，带拉伐尔孔的反射板具有凹形的锥形臼，垫板、节流孔板及带拉伐尔孔的反射板形成空腔，带拉伐尔孔的反射板直接定位于套管内的抬肩上；所述的气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴是指在喷嘴窄喉侧边钻有与轴线成30°~50°角度的小孔。
本发明中的磁盘机构可以为水处理行业中比较成熟的磁分离处理设备，磁分离技术是一种通过磁体提供的磁场吸力来实现物质分离的技术。
所述的磁絮凝装置，是在富营养化废水中首先投入磁种和PAC，继后投入PAM，形成磁性絮团。
所述的磁种回收装置，是指将从水处理磁分离工序中分离出来的磁性絮团加水进行高速搅拌至絮团分散，然后对其进行磁性和非磁性物质选别，选别出的磁种还可以再利用。
本发明具有下述优点：本发明将磁分离技术与生态技术有机结合，设备紧凑，占地面积少，操作程序简单，转运灵活，投资低，处理效果好；生态技术可使富营养化水的氮、磷污染物资源化，通过生态养殖获得景观效果和适宜的经济收益；使废弃物无公害化或少公害化，既节约了资源又保护了生态环境，实现环境污染防治与生态经济过程一体化。
水生植物生态浮床与复氧装置结合，使溶解氧最大限度地满足有机物基质的好氧分解和微生物的内源呼吸、氨化作用和硝化反应的需氧量。
对于不含重金属与有毒有害物质的富营养化废水（简称无公害富营养化废水），水生植物生态与复氧装置结合，所述的水生植物生态浮床由景观水生植物浮床、水生植物屏障浮床、经济水生植物浮床组成，水体依次流过景观水生植物浮床、水生植物屏障浮床、经济水生植物浮床，景观水生植物浮床在浮床基质上种植景观水生植物，水生植物屏障浮床吸收、吸附、过滤，络合经过景观水生植物浮床的富养化水体可能还残余的微量重金属和有毒有害物质，经济水生植物浮床种植以水生蔬菜为主的经济水生植物。经济水生植物可以定期收割，以获得一定的经济效益，并同时转移出水体的氮、磷、硫、碳元素。为保障经济水生植物的食用安全性，在无公害富营养化废水上游，设置水生植物屏障浮床，定期检测重金属与有毒有害物质含量，确保无误；并提高水生植物屏障浮床植物的生物总量，延长原水在水生植物屏障浮床中的停留时间，进一步提高蔬菜的食用安全性。
对于含有重金属和含有毒、有害物质的富养化水体（简称有公害富营养化废水），水生植物生态浮床与复氧装置结合，增加水体的溶解氧，提高水体好氧微生物的活性，加快污染有机质的分解。水生植物生态浮床上种植对重金属有耐性的水生植物（超富集），则植物体内吸收的重金属元素就多。当植株量达到一定数量时，及时将其根茎叶包括吸附物全部采集转移出水域，去除水域的重金属和有毒、有害物质净化水体。采集的植株全部灰化回收或无害化处理后填埋。所述的浮床装置是指水体依次流过景观水生植物浮床、水生植物屏障浮床，景观水生植物浮床在浮床基质上种植景观水生植物，水生植物屏障浮床吸收、吸附、过滤，络合经过景观水生植物浮床的富养化水体可能还残余的微量重金属和有毒有害物质。
附图说明
图1是本发明富营养化废水的处理系统的流程示意图；
图2是本发明富营养化废水的处理系统的流程示意图；
图3是吸水装置结构示意图。
其中，1−锚索；2−围栏网；3−海底阀；4−海底阀浮筒；5−吸水管道；6−吸水管道浮筒；7−吸水管道支柱；8−进口阀；9−抽水泵；10−出水管道；11−出口阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，富营养化废水的处理系统，包括吸水装置、 磁絮凝装置、磁盘机复氧装置、浮床装置，所述吸水装置抽取富营养化废水表层底泥的沉积物和其间隙水；所述磁絮凝装置与吸水装置相连接，将吸水装置抽取的富营养化废水形成磁性絮团；所述磁盘机复氧装置一侧与磁絮凝装置相连接，另一侧与浮床装置相连接，磁盘机复氧装置由磁盘机构、磁种回收装置以及纳米微气泡发生器组成，磁盘机构对磁性絮团进行磁分离，形成带磁性的污泥，利用磁种回收装置回收磁种；纳米微气泡发生器将净化后的富营养化废水融合成气液均相流；纳米微气泡发生器将净化后的富营养化废水融合成气液均相流；所述浮床装置是指水生植物生态浮床。
如图2所示，富营养化废水的处理系统，包括吸水装置、 磁絮凝装置、磁盘机复氧装置、浮床装置，所述吸水装置抽取富营养化废水表层底泥的沉积物和其间隙水；所述磁絮凝装置与吸水装置相连接，将吸水装置抽取的富营养化废水形成磁性絮团；所述磁盘机复氧装置一侧与磁絮凝装置相连接，另一侧与浮床装置相连接，磁盘机复氧装置由磁盘机构、磁种回收装置以及纳米微气泡发生器组成，磁盘机构对磁性絮团进行磁分离，形成带磁性的污泥，利用磁种回收装置回收磁种；纳米微气泡发生器将净化后的富营养化废水融合成气液均相流；纳米微气泡发生器将净化后的富营养化废水融合成气液均相流；所述浮床装置是指水生植物生态浮床。所述的富营养化废水的处理系统还包括磁化装置，磁化装置设置于吸水装置与磁絮凝装置之间，将吸水装置管道流经的水体磁化后，流入磁絮凝装置。
如图3所示，所述的吸水装置包括锚索1、围栏网2、海底阀3、海底阀浮筒4、吸水管道5、吸水管道浮筒6、吸水管道支柱7、抽水泵9、出水管道10；围栏网2与锚索1联结，海底阀3的四周设置有围栏网2，海底阀浮筒4在海底阀3的上方，保持悬浮状态，海底阀3的吸水管道5和抽水泵9直接连接，抽水泵9与出水管道10连接，吸水管道5与1个以上的吸水管道浮筒6连接，在吸水管道5与抽水泵9的相对位置设置有吸水管道支柱7。所述的吸水装置还包括进口阀8和出口阀11，分别设置在抽水泵9的吸水管道5和出水管道10上。
本发明的运行方式为：富营养化废水的表层底泥的沉积物和其间隙水，由抽水泵的海底阀抽取，经进、出口阀调节流量后泵入磁化器，沿着垂直磁力线方向流动，切割磁力线，瞬间磁化成为磁化水。经磁化处理后使水的形态更接近各类生物生命中的水的形态，更容易参与各种生命过程。继后将磁化后的富营养化废水流入磁絮凝器，在絮凝器内首先投入磁种和PAC，然后再投入PAM，形成磁性絮团。磁性絮团随水体进入磁盘机复氧装置，由磁盘机构对磁性絮团进行磁分离，从富养化水体中分离出来，形成带磁性的污泥，落入磁种回收装置，经过磁种回收器内的高速粉碎，将磁种与其他非磁性物质分离，磁种回收再利用，其他非磁性物质主要成分是有机质污泥，即剩余污泥，脱水后作有机肥料或无害化处理后填埋。而处理水是净化后的磁化水，其悬浮物SS的浓度≤30mg/L，悬浮物的去除率达90~95%，TP去除率达80~90%，单机处理水量为2500~20000m3/d;在磁盘机复氧装置的出水端，安置有纳米微气泡发生器，当压缩空气进入纳米微气泡发生器时，能吸入部分处理水，气液两相在纳米微气泡发生器内经过剧烈搅拌，多次突然压缩、膨胀，微气泡被多次冲击、挤压、碰撞、剪切与研磨成0.2~100nm的纳米微气泡。融合成气液均相流，从纳米微气泡发生器内逸出，随着处理水一起由复氧、磁化、净化处理水管道经过流量控制阀调节流量后输出，分配到水生植物生态浮床。
水生植物生态浮床分景观水生植物浮床、水生植物屏障浮床和经济水生植物浮床三种，它们的结构形式、材质、定置方式和连接方式，可以相同或适当的变动；其植物修复、微生物修复，植物——微生物联合修复的机理也基本相同。不同之处在于：1、对于无重金属、无毒、无害的富营养化水体，这三种浮床可以按需要任意组合，但从经济水生植物的水生蔬菜角度出发，为提高蔬菜食用安全性，推荐三种类型的生物修复浮床，按水体流向，安置的顺序为：上游安置景观水生植物浮床，中游安置水生植物屏障浮床，下游安置经济水生植物浮床，并在下游的经济水生植物浮床段水域，放养一些鱼鳝虾螺蚌，可获取一定的经济效益。2、对于含有重金属、有毒、有害物质的富养化水体，不论在生物修复浮床上种植何种品种的水生植物，均作景观水生植物对待，并必须定期收割或整株植物移出水体，灰化回收或经无害化处理后填埋，防止二次污染；在该水域严禁放养鱼鳝虾螺蚌，防止重金属、有毒、有害物质进入生物链，引起重金属和有毒、有害物质在生物体内积累与转移，误食后危害人身健康与安全。
Claims (5)
1.富营养化废水的处理系统，其特征在于：包括吸水装置、磁絮凝装置、磁盘机复氧装置、浮床装置，所述吸水装置抽取富营养化废水表层底泥的沉积物和其间隙水；所述磁絮凝装置与吸水装置相连接，将吸水装置抽取的富营养化废水形成磁性絮团；所述磁盘机复氧装置一侧与磁絮凝装置相连接，另一侧与浮床装置相连接，磁盘机复氧装置由磁盘机构、磁种回收装置以及纳米微气泡发生器组成，磁盘机构对磁性絮团进行磁分离，形成带磁性的污泥，再利用磁种回收装置回收磁种；纳米微气泡发生器将净化后的富营养化废水融合成气液均相流；所述浮床装置是指水生植物生态浮床；所述的吸水装置包括锚索(1)、围栏网(2)、海底阀(3)、海底阀浮筒(4)、吸水管道(5)、吸水管道浮筒(6)、吸水管道支柱(7)、抽水泵(9)、出水管道(10)；围栏网(2)与锚索(1)联结，海底阀(3)的四周设置有围栏网(2)，海底阀浮筒(4)在海底阀(3)的上方，保持悬浮状态，海底阀(3)的吸水管道(5)和抽水泵(9)直接连接，抽水泵(9)与出水管道(10)连接，吸水管道(5)与1个以上的吸水管道浮筒(6)连接，在吸水管道(5)与抽水泵(9)的相对位置设置有吸水管道支柱(7)；所述的吸水装置还包括进口阀(8)和出口阀(11)，分别设置在抽水泵(9)的吸水管道(5)和出水管道(10)上；所述的富营养化废水的处理系统还包括磁化装置，磁化装置设置于吸水装置与磁絮凝装置之间，将吸水装置管道流经的水体磁化后，流入磁絮凝装置。
2.如权利要求1所述的富营养化废水的处理系统，其特征在于：所述的水生植物生态浮床由景观水生植物浮床、水生植物屏障浮床、经济水生植物浮床组成，水体依次流过景观水生植物浮床、水生植物屏障浮床、经济水生植物浮床，景观水生植物浮床在浮床基质上种植景观水生植物，水生植物屏障浮床吸收、吸附、过滤，络合经过景观水生植物浮床的富养化水体可能还残余的微量重金属和有毒有害物质，经济水生植物浮床种植以水生蔬菜为主的经济水生植物。
3.富营养化废水的处理方法，其特征在于：抽取富营养化废水表层底泥的沉积物和其间隙水；采用磁化装置磁化抽取的富营养化废水；磁化后的富营养化废水进入磁絮凝装置，形成磁性絮团；磁性絮团进入磁盘机复氧装置，由磁盘机构对磁性絮团进行磁分离，从富营养化废水中分离出来，形成带磁性的污泥，经高速分散将磁种与其他非磁性物质分离，磁种回收再利用；净化后的富营养化废水，经纳米微气泡发生器后，融合成气液均相流；形成气液均相流的富营养化废水进入浮床装置后，废水得到完全净化。
4.如权利要求3所述富营养化废水的处理方法，其特征在于：所述的浮床装置是指水体依次流过景观水生植物浮床、水生植物屏障浮床，景观水生植物浮床在浮床基质上种植景观水生植物，水生植物屏障浮床吸收、吸附、过滤，络合经过景观水生植物浮床的富养化水体可能还残余的微量重金属和有毒有害物质。
5.如权利要求3所述富营养化废水的处理方法，其特征在于：所述的浮床装置是指水体依次流过景观水生植物浮床、水生植物屏障浮床、经济水生植物浮床，景观水生植物浮床在浮床基质上种植景观水生植物，水生植物屏障浮床吸收、吸附、过滤，络合经过景观水生植物浮床的富养化水体可能还残余的微量重金属和有毒有害物质，经济水生植物浮床种植以水生蔬菜为主的经济水生植物。
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