CN104817153A - 一种富营养化的湖泊净化装置及其应用 - Google Patents

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陈振民
谢薇
赵伟
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Abstract

本发明公开一种富营养化的湖泊净化装置及利用其对湖泊水进行净化的方法，该装置包括碱液池、NH3吸收液池、集气罩、气泵、搅拌系统；所述搅拌系统包括搅拌轴、搅拌桨叶和电机；所述搅拌轴穿过集气罩中部的顶端与搅拌电机相连，搅拌桨叶安装在集气罩下部搅拌轴上；所述碱液池底部侧面设有的碱液流出口通过管道经碱液排放阀后从集气罩顶部向下穿出，用于向湖泊中加入碱液；在集气罩的搅拌轴旁边，还设有一NH3收集管，该管路自下而上穿过集气罩并通过气泵与NH3吸收液池内的顶部设有的气体分布器相连。利用其对湖泊水进行富营养化净化处理，方法简单易行，成本低廉，处理效果明显，不存在二次污染，还可创造一定的经济效益。

Description

一种富营养化的湖泊净化装置及其应用
技术领域
    本发明涉及一种富营养化湖泊净化装置及其应用。
背景技术
湖泊在为人类提供着多种多样自然资源的同时，也遭受着人类活动所引起的各种各样的污染，富营养化就是其中最为明显、最为严重的一种，它也是湖泊消亡的前兆。为保护湖泊资源，消除富营养化，我国开展研究和治理的人力和财力投入不计其数，持续时间长达几十年。但至今，原有的富营养化湖泊（如太湖、滇池、巢湖）仍然不见好转，新富营养化的湖泊在不断涌现。
通过近几年的研究发现，之前的富营养化治理就像中国历史上大禹之前的治水一样，哪里决口堵哪里，结果是决了堵，堵了决，连年不断；大禹采取疏导，从此杜绝了水患。中国目前的富营养化治理非常类似于“堵”（限制污水排入，清除湖底淤泥，施药灭藻，引水冲稀），而忽视了“疏”。本发明根据湖泊的自净原理，设计出一种以“疏”为前题的治理新方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决湖水富营养化而提供的一种富营养化湖泊净化装置及利用其对湖泊水进行净化的方法。
本发明的技术原理
湖泊富营养化主要是湖水中N（主要以NH4 +的形式存在）、P浓度过高所引起的藻类爆发，水质变差的一种现象。事实上湖泊富营养化引起藻类爆发的过程，也是湖泊消除N污染的过程也叫自净过程：藻类生长需要吸收营养（N、P）,需要大量吸收空气和水中的CO2进行光合作用，这就使得水的pH值变高，在碱性环境条件下，水中的NH4 +转变为NH3向大气散发，使得水中的N含量降低，实现了湖泊自净的功能。
NH4 +  +  OH- = NH3↑  +  H2O 
不过这一自然过程是比较微弱和缓慢的，要想实现行之有效或立竿见影的效果，就要采取人工的方法放大这一过程：向水中投放碱性物质，使水成为碱性，将NH4 +转变为NH3，并不断搅拌，使NH3得以挥发，为防止挥发的NH3造成二次污染，要对其进行吸收和回收，回收物可用来制作其它产品的原材料。
本发明的技术方案
一种富营养化的湖泊净化装置，包括碱液池、NH3吸收液池、集气罩、气泵、搅拌系统；
所述搅拌系统包括搅拌轴、搅拌桨叶与搅拌电机；所述的搅拌轴穿过集气罩中部的顶端，集气罩上部的搅拌轴与搅拌电机相连，搅拌桨叶安装在集气罩下部的搅拌轴上；
所述的碱液池底部侧面设有碱液流出口，该碱液流出口通过管道经碱液排放阀后从集气罩顶部向下穿出，其穿出长度要保证该管道使用时可直接插入湖泊水中，用于向湖泊水中加入碱液；
在集气罩上，贴近搅拌轴处并靠近集气罩还设有一NH3收集管，该NH3收集管自下而上穿过集气罩并通过气泵与NH3吸收液池内的顶部设有的气体分布器相连，该气体分布器位于NH3吸收液池内的中上部2/3处，使用时，其浸入在NH3吸收液内。
利用上述的一种富营养化的湖泊净化装置对湖泊水进行净化的方法，具体步骤如下：
上述的富营养化的湖泊净化装置使用时，将其安装在船上，集气罩接近于湖面。
在每年的5-9月，晴天无风日选择富营养化严重的湖区，在上午8点到下午17点实施（此时温度比较高，水中植物吸收CO2强烈，湖水pH高，有利于NH4 +转化为NH3）：打开碱液池出口的碱液排放阀将质量百分比浓度为10%的石灰水溶液控制流出速率为1.5L/min的速率将其加入湖水中，并控制转速为100r/min进行搅拌，同时打开气泵将湖水中产生的NH3通过集气罩收集后经NH3收集管将收集到的NH3送入NH3吸收液池的NH3吸收液内；每个操作点持续5min左右后，移向别处继续实施；
所述的NH3吸收液为体积百分比浓度为1-5%的盐酸、硫酸或硝酸水溶液，当因吸收NH3使得NH3吸收液的pH值高于6.5时，重新更换新的NH3吸收液，替换下的pH值高于6.5的NH3吸收液贮存备作他用；
停止作业时先关闭碱液排放阀，再停止气泵和搅拌机。
本发明的有益效果
与目前的富营养化湖泊治理技术(清挖湖底淤泥、引水冲稀、施药杀藻)相比，利用本发明的一种富营养化的湖泊净化装置对湖泊水的富营养化进行净化处理，不会扰乱湖泊自然生态系统，没有二次污染，成本低，易实施，并且NH3的回收还可创造新的价值。
附图说明
图1为一种富营养化的湖泊净化装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
实施例1
一种富营养化的湖泊净化装置，包括碱液池1、NH3吸收液池2、集气罩4、气泵5、搅拌系统；
所述搅拌系统包括搅拌轴32、搅拌桨叶33和电机31；所述的搅拌轴32穿过集气罩4中部的顶端，集气罩4上部的搅拌轴与搅拌电机31相连，搅拌桨叶33安装在集气罩4下部的搅拌轴上；
所述的碱液池1的底部侧面设有碱液流出口，该碱液流出口通过管道经碱液排放阀6后从集气罩4顶部向下穿出，其穿出长度要保证该管道使用时可直接插入湖泊水中，用于向湖泊水中加入碱液；
在集气罩4上，贴近搅拌轴处并靠近集气罩4还设有一NH3收集管，该NH3收集管自下而上穿过集气罩4并通过气泵5与NH3吸收液池2内的顶部设有的气体分布器7相连，该气体分布器位于NH3吸收液池内的中上部2/3处，使用时，其浸入在NH3吸收液内。
应用实施例1
利用上述实施例1的一种富营养化的湖泊净化装置对NH4 +浓度为2.5mg/L模拟富营养化湖水（属于劣Ⅴ类水）进行净化试验：
取100毫升NH4 +浓度为2.5mg/L模拟富营养化湖水，滴入1ml质量百分比浓度为10%的石灰水溶液，同时进行缓慢搅拌，伴有较浓NH3气散发，将释放出的NH3收集并通入到体积百分比浓度为2%的盐酸水溶液内，5min后模拟水嗅不到氨味，经测定模拟水中NH4 +浓度降为0.14mg/L，pH值为8.9，达到国家地表水环境质量标准GB3838-2002的Ⅰ类水质标准。
综上所述，本发明的一种富营养化的湖泊净化装置，可以实现湖泊水的富营养化净化，利用其对湖泊水的富营养化进行净化处理，最终的湖泊水达到国家地表水环境质量标准GB3838-2002的Ⅰ类水质标准。
以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种富营养化的湖泊净化装置，其特征在于所述的富营养化的湖泊净化装置包括碱液池、NH3吸收液池、集气罩、气泵、搅拌系统；
所述搅拌系统包括搅拌轴、搅拌桨叶与搅拌电机；所述的搅拌轴穿过集气罩中部的顶端，集气罩上部的搅拌轴与搅拌电机相连，搅拌桨叶安装在集气罩下部的搅拌轴上；
所述的碱液池底部侧面设有碱液流出口，该碱液流出口通过管道经碱液排放阀后从集气罩顶部向下穿出，其穿出长度要保证使用时该管道可插入湖泊水中为准；
在集气罩上，贴近搅拌轴处并靠近集气罩还设有一NH3收集管，该NH3收集管自下而上穿过集气罩并通过气泵与NH3吸收液池内的顶部设有的气体分布器相连，该气体分布器位于NH3吸收液池内的中上部2/3处。
2.利用如权利要求1所述的一种富营养化的湖泊净化装置对湖泊水进行净化的方法，其特征在于具体步骤如下：
首先将上述的富营养化的湖泊净化装置固定在船上，集气罩接近于湖面；
在每年的5-9月，晴天无风日选择富营养化严重的湖区，于早上8点-下午17点之间实施操作，操作时打开碱液池出口的碱液排放阀将质量百分比浓度为10%的石灰水溶液控制流出速率为1.5L/min的速率将其加入湖水中，并控制转速为100r/min进行搅拌，同时打开气泵将湖水中产生的NH3通过集气罩收集后经NH3收集管将收集到的NH3送入NH3吸收液池的NH3吸收液内，每个湖水净化点持续5min左右后，然后移向别处继续实施；
所述的NH3吸收液为体积百分比浓度为1-5%的盐酸、硫酸或硝酸的水溶液，当NH3吸收液因吸收NH3使得NH3吸收液的pH值高于6.5时，重新更换；
停止作业时先关闭碱液排放阀，再停止气泵和搅拌电机。
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CN102674532A (zh) * 2011-03-07 2012-09-19 江苏菲力环保工程有限公司 抑制水体富营养化的搅拌充氧设备
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