CN105169758B - 一种蓝藻囊团破壁方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蓝藻囊团破壁方法，包括使用多个涡井取藻器吸取水体表层的蓝藻浆，并通过输送至调峰池，当密封管道中的蓝藻浆浓度低于设定浓度时，所述涡井取藻器不吸取水体表层的蓝藻浆；在均质泵中进行剪切处理，并经过回流管循环，使蓝藻浆中的蓝藻囊团分散成单细胞悬液；在分离池中加入絮凝剂并充分混合，经送料泵输送至螺旋离心分离机进行蓝藻渣与水的分离。在本发明中，通过蓝藻打捞平台中的涡井取藻器吸取水体表层的蓝藻浆，减低了蓝藻浆中的含水量，减少了后期药剂投放量及提高了处理效率；有效地对蓝藻囊团进行破壁处理，释放蓝藻细胞间包裹的水分，脱水效果显著，使最终蓝藻泥的含水量降低至40％‑50％。

Description

一种蓝藻囊团破壁方法

技术领域

本发明涉及水体治理技术领域，尤其涉及一种蓝藻囊团破壁方法。

背景技术

随着水体富营养化的日益严重，水体中的蓝藻大量繁殖。水体中的蓝藻含量升高后，会严重影响水体中的含氧量，从而对水生生物及生态系统造成严重破坏。

目前，对蓝藻的处理方法中最有效的方式为机械打捞。打捞上来的蓝藻浆中含有大量的水、氮、磷等营养物质，极易腐败、散发恶臭，具有二次污染。现有技术中采用压滤、离心的脱水方法所得到的藻泥的含水量在80％-90％之间，因此蓝藻泥还是会发生腐败的显现。同时，现有技术中对蓝藻进行无害化处理过程中无法对蓝藻的囊团进行有效破壁。同时，在现有技术中对蓝藻囊团进行破壁之前所使用的蓝藻浆中的含水量过高，从而增加了后期药剂投放量及处理效率。

有鉴于此，有必要对现有技术中的蓝藻囊团破壁方法予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种直接从蓝藻集中爆发的水体中收集蓝藻并实现对蓝藻囊团进行高效破壁的方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种蓝藻囊团破壁方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：使用固定在围岸上的蓝藻打捞平台中所设置的多个涡井取藻器吸取水体表层的蓝藻浆，并通过密闭管道输送至调峰池，当密封管道中的蓝藻浆浓度低于设定浓度时，所述涡井取藻器不吸取水体表层的蓝藻浆；

S2：输送至均质泵中进行剪切处理，并经过回流管循环，使蓝藻浆中的蓝藻囊团分散成单细胞悬液；

S3：在分离池中加入重量比为0.1％-0.2％的絮凝剂并充分混合，经送料泵输送至螺旋离心分离机进行蓝藻渣与水的分离，蓝藻渣经卸料口泄出，水通过管道回用。

在一些实施方式中，蓝藻打捞平台包括：与围岸固定的平台，所述平台的底部设有多个涡井取藻器，与涡井取藻器底部相连通的潜污泵，潜污泵通过分支管路与主管道相连通，所述主管道中设有多个阀门、至少一个流量计和至少一个浓度计，与平台连接并收容涡井取藻器的升降井，所述升降井的顶部设有电机；所述涡井取藻器包括顶部具开口的内筒，部分活动收容内筒的外筒和连接内筒内壁的筛盘，电机与筛盘之间通过连接件连接，所述筛盘在电机的驱动下实现升降，从而调整内筒开口至水面之间的距离；以及，至少分别电性连接潜污泵、阀门、流量计与浓度计的控制系统，所述控制系统与上位机相通讯。

在一些实施方式中，内筒顶部开口处的内径大于内筒底部的内径。

在一些实施方式中，内筒由横截面均为圆形的第一内筒段与第二内筒段组成，所述第一内筒段的内径大于第二内筒段的内径。

在一些实施方式中，第一内筒段的高度为10-100mm。

在一些实施方式中，第一内筒段的环状底壁上设有一个用于检测水体表层蓝藻浓度的探测仪，所述探测仪与控制系统相互通讯，当探测仪检测到位于第一内筒段的蓝藻浓度低于设定阈值时，探测仪向控制系统发送报警信号，控制系统根据接收到的报警信号向电机发送驱动信号，以通过电机的转动驱动连接件对内筒进行升降操作。

在一些实施方式中，蓝藻打捞平台还包括与潜污泵连接的时间继电器，所述时间继电器与控制系统相通讯，所述潜污泵还有一个排水管，所述控制系统至少计算第二内筒段的容积并根据潜污泵的流量，以在蓝藻未达到潜污泵时将不含蓝藻的水从排水管中泵出，并在蓝藻达到潜污泵时将蓝藻泵入分支管路。

在一些实施方式中，在将所述蓝藻浆在输送至均质泵中进行剪切处理之前还包括将蓝藻将输入调峰池的步骤，并在调峰池中投入重量比为3％-5％的营养剂并静置24-48小时后，再按照重量比为0.1％-0.2％的絮凝剂并静置6-12小时；所述营养剂的配比为硫酸铵0.1％-2％、磷酸二氢钾0.1％-5％、硝酸钙0.01％-0.5％、十水合硫酸铜0.01％-0.5％、硝酸亚铁3％-5％，余料为辅料。

在一些实施方式中，絮凝剂为聚合硫酸氯化铁铝、聚合聚铁硅絮凝剂、铝铁共聚复合絮凝剂、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝中的一种或两种以上任意比例的混合。

在一些实施方式中，辅料为高岭土、活性炭粉、硅藻土中的一种或两种以上任意比例的混合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在本发明中，通过蓝藻打捞平台中的涡井取藻器吸取水体表层的蓝藻浆，减低了蓝藻浆中的含水量，减少了后期药剂投放量及提高了处理效率；有效地对蓝藻囊团进行破壁处理，释放蓝藻细胞间包裹的水分，脱水效果显著，使最终蓝藻泥的含水量降低至40％-50％。

附图说明

图1为本发明蓝藻囊团破壁方法的步骤图；

图2为蓝藻打捞平台的结构示意图；

图3为涡井取藻器的结构示意图；

图4为涡井取藻器与潜污泵装连接的装配图；

图5为蓝藻打捞平台电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

请参图1至图5所示出的本发明蓝藻囊团破壁方法的一种实施方式。

在本实施方式中，该蓝藻囊团破壁方法，包括以下步骤：

S1：使用固定在围岸上的蓝藻打捞平台100中所设置的多个涡井取藻器2吸取水体表层的蓝藻浆，并通过密闭管道输送至调峰池，当密封管道中的蓝藻浆浓度低于设定浓度时，所述涡井取藻器2不吸取水体表层的蓝藻浆。

S2：输送至均质泵中进行剪切处理，并经过回流管循环，使蓝藻浆中的蓝藻囊团分散成单细胞悬液。

S3：在分离池中加入重量比为0.1％-0.2％的絮凝剂并充分混合，经送料泵输送至螺旋离心分离机进行蓝藻渣与水的分离，蓝藻渣经卸料口泄出，水通过管道回用。

更优选的，在本实施方式中，在将所述蓝藻浆在输送至均质泵中进行剪切处理之前还包括将蓝藻将输入调峰池的步骤，并在调峰池中投入重量比为3％-5％的营养剂并静置24-48小时后，再按照重量比为0.1％-0.2％的絮凝剂并静置6-12小时；所述营养剂的配比为硫酸铵0.1％-2％、磷酸二氢钾0.1％-5％、硝酸钙0.01％-0.5％、十水合硫酸铜0.01％-0.5％、硝酸亚铁3％-5％，余料为辅料。通过加入营养剂可对蓝藻浆进行驯化处理，并提高后期通过均质泵中进行剪切处理的处理效果。

在本实施方式中，该絮凝剂为聚合硫酸氯化铁铝、聚合聚铁硅絮凝剂、铝铁共聚复合絮凝剂、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝中的一种或两种以上任意比例的混合，并优选为聚合聚铁硅絮凝剂。辅料为高岭土、活性炭粉、硅藻土中的一种或两种以上任意比例的混合，并具体为活性碳粉。

在本实施方式中，该均质泵中转子高速转动，从而通过转子超高的剪切速度和高频机械粉碎效应所带来的动能，对高浓度的蓝藻浆进行剪切与破碎处理，使蓝藻浆受到离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，从而使不相溶的固相、液相，瞬间均匀精细的分散均质，经过高频的循环往复，固相粒子。在均质泵中处理过的蓝藻浆在循环泵的驱动下，经过回流管重新加入到均质泵中进行剪切粉碎处理，使蓝藻胶囊团被彻底打破，使蓝藻团分散成单细胞悬液，蓝藻细胞游离，蓝藻囊团内包裹的水分释放出来，同时囊团被大分子多糖物质经过均质泵的剪切粉碎作用，会失去粘性，从而形成均质藻浆。

螺旋离心分离机在离心力的作用下，重相固体粒子沉降到转鼓内表面形成藻渣，由螺旋叶片推送至转鼓小端，送出液面并从卸料口帅出，水相由转鼓大端的溢流口排出，从而实现藻渣与分的彻底分离，藻渣经卸料口排出。经测试，最终获得的藻渣中的含水率为40％-50％。

具体的，在本实施方式中，该螺旋离心分离机为LW型卧式螺旋卸料沉降离心机，该螺旋离心分离机与物料接触的螺旋、转鼓由不锈钢制成，驱动方式为电磁调速电机驱动，转鼓直径为220mm，长度700mm，混合液处理量为0.5-1.0立方/分钟，转鼓转速为5000rpm，分离因数为3080ω2r/g，电机功率为15KW/H。

参图2至图5所示，在本实施例中，该蓝藻打捞平台100，包括：与围岸固定的平台1。平台1靠近陆地的一侧边缘设有由不锈钢制成的扶栏74。同时，平台1通过支墩73与陆地实现可靠固定。平台1的底部设有多根支腿75，支腿75可采用角钢或者工字钢制成，并插入河床底76中，从而通过支腿75对平台1实现可靠地支撑效果。在平台1上还设有向水面71倾斜设置的旋梯77。支腿75处堆积了大量的大体积杂物，例如漂浮的木头时，会影响吸取蓝藻的效果。因此，操作人员可通过旋梯77将堵塞在支腿75处的大体积杂物进行人工清理。

平台1的底部设有多个涡井取藻器2，以及与涡井取藻器2底部相连通的潜污泵3，潜污泵3通过分支管路31与主管道41相连通。主管道41中设有多个阀门42、至少一个流量计43和至少一个浓度计44，与平台1连接并收容涡井取藻器的升降井4。该升降井4的顶部设有电机45。具体的，该电机45包括直流伺服电机、直流步进电机，并更优选为直流伺服电机。

涡井取藻器2包括顶部具开口的内筒21，部分活动收容内筒21的外筒22和连接内筒21内壁的筛盘23。在本实施方式中，内筒21与外筒22的横截面为圆形，当然也选用正方形或者其他形状，只要实现内筒21与外筒22相互嵌套即可。

电机45与筛盘23之间通过连接件24连接。筛盘23与内筒21为一体式结构，并具体为由三个呈放射状的肋板(未示出)构成，三个肋板在内筒21的圆心处相交，并与连接件24固定连接。具体的，该连接件24包括螺杆、钢丝绳，并进一步优选为螺杆。

筛盘23在电机45的驱动下实现升降，从而调整内筒开口至水面71之间的距离。具体的，该螺杆与设置于平台1上的减速装置(未示出)及电机45连接。电机45转动时，电机45通过减速装置驱动螺杆在垂直方向上轴向转动，从而通过筛盘23带动内筒21上升或者下降，从而实现了对内筒21与水面71之间距离的调节。

为了提高内筒21对漂浮在水体表面的蓝藻的吸取效率，在本实施方式中，该内筒21由横截面均为圆形的第一内筒段211与第二内筒段212组成，所述第一内筒段211的内径大于第二内筒段212的内径。

该内筒21顶部开口处的内径大于内筒21底部的内径。具体的，第一内筒段211的开口面积S1大于第二内筒段212的开口面积S2，具体的，开口面积S1为开口面积S2的三倍。同时，在本实施方式中，该第一内筒段211呈直筒状，本领域技术人员也可以合理预测到，如果将该第一内筒段211设置成锥形也可实现相同的技术效果，在此不再赘述。具体的，在本实施方式中，该第一内筒段211的高度为10-100mm。

由于富集于围岸附近的蓝藻仅仅漂浮在水体表面，因此需要根据蓝藻的厚度来调整第一内筒段211的高度，从而避免过多的水被潜污泵3吸取至主管道41中，从而避免后期在对蓝藻浆进行进一步处理时减少化学药剂的投放量与处理时间，有效的节约了对蓝藻的处理成本，提高了处理效率。

为了提高内筒21与外筒22的密封效果，也可在外筒22的口部附近设置一圈密封圈25，该密封圈25可选用O型密封圈或者带有唇口的密封圈。

在本实施方式中，该蓝藻打捞平台100还包括至少分别电性连接潜污泵3、阀门42、流量计43与浓度计44的控制系统5。控制系统5与上位机6通过线缆或者zigbee模块相通讯，从而将潜污泵3、阀门42、流量计43与浓度计44的工作状态及运行参数在上位机6上进行实时显示与操作。上位机6可为PC并可运行Linux系统开发的OS。通过上位机6可对蓝藻浆的处理量进行实时显示与控制。潜污泵3通过软管33与外筒22底部所设置的接口221相连，从而通过潜污泵3将高浓度的蓝藻浆泵入分支管路31中。

具体的，该控制系统5包括可编程逻辑控制器、微处理器，并更优选为可编程逻辑控制器。该浓度计44型号为：ZFMLSS-5200-AC；交流电压：220VAC；最大消耗功率：15W；测量范围：0-9999mg/L；0-10.00g/L；连续操作温度：-20℃～55℃；测量精度：最大误差<±2％FS；重量：2kg。

流量计43选用电磁流量计，其具体参数如下所示。计型号：LDBE-65S-M2X102-35；法兰接口：DN40-DN600；测量精确值:±0.1％；供电电源：220V；输出：4-20ma；消耗功率：小于15W；流速：0.5-10m/s；环境温度：-25℃～+60℃；管道式额定工作压力：DN125-DN1200。当然，该流量计43也可选用受继电器控制的转子流量计。在本实施方式中，该阀门42可是受继电器控制的球阀，也可以是受继电器控制的蜗杆蝶阀，并更优选为受继电器控制的蜗杆蝶阀。

具体的，参图4所示，当位于围岸中的蓝藻被潜污泵3抽取一定时间后，水体表面所漂浮的蓝藻厚度会发生局部变浅。此时，可通过第一内筒段211的环状底壁461上所设置的一个或者多个探测仪46来实现探测某个涡井取藻器2中的第一内筒段211从水体下方向上插入蓝藻层的高度，从而避免过多的水被潜污泵3吸入主管道41中。探测仪46可以用于检测水体表层蓝藻浓度。

该探测仪46与控制系统5相互通讯。当探测仪46检测到位于第一内筒段211的蓝藻浓度低于设定阈值时，探测仪46向控制系统5发送报警信号，控制系统5根据接收到的报警信号向电机45发送驱动信号，以通过电机45的转动驱动连接件24对内筒21进行升降操作。

因此，当水体表面的蓝藻层较厚时，可将涡井取藻器2沉入较深的水体中，并通过探测仪46与电机45及控制系统5的响应与执行进行自适应调整，直到，该探测仪46检测到位于第一内筒段211的蓝藻浓度高于或者设定阈值时，控制系统5向电机45发送停止转动的指令，并由潜污泵3开始执行吸取水体表层蓝藻的操作。

该探测仪46包括叶绿素分析仪、蓝藻荧光仪，并优选为蓝藻荧光仪。蓝藻在水中能发生光合作用，其中蓝藻蛋白能发出强烈的荧光，蓝藻荧光仪通过检测水体中荧光强度以对水体中的蓝藻浓度进行精确地检测。

需要说明的是，在本实施方式中，该蓝藻打捞平台100中可矩阵布置或者按照实际的地势将多个涡井取藻器2沉入水中，并使第一内筒段211的开口尽可能地覆盖水体表面，以增大吸取蓝藻的吸取面积。

为了进一步减少被潜污泵3误吸入并通过分支管路31泵入主管道41水的现象，更优选的，在蓝藻打捞平台100还包括与潜污泵3连接的时间继电器47。该时间继电器47选用欧姆龙公司生产的固态时间继电器，并与控制系统5基于RS485协议相通讯。

同时，潜污泵3还有一个排水管32。该控制系统5通过计算第二内筒段212的容积并根据潜污泵3的流量，以在蓝藻未达到潜污泵3时将不含蓝藻的水从排水管32中泵出，并在蓝藻达到潜污泵3时将蓝藻泵入分支管路31。当第一内筒段211高于外筒22的上缘口时，控制系统5计算第二内筒段212的容积与环状底壁461下方的第一内筒段211的部分体积，并将根据总体积计算潜污泵3将不含蓝藻的水从排水管32中泵出的时间。

在本实施方式中，该升降井4的顶部设有若干销孔，平台1上设有与销孔配合设置的拉销。拉销与销孔相互卡持以固定并调节升降井4在垂直方向上的高度。通过这种结构，可对涡井取藻器2在垂直方向进行大幅度的调整，以减少探测仪46与电机45及控制系统5的响应与执行进行自适应调整的时间。

具体的，在本实施方式中，该潜污泵3的功率为11-18.5KW，扬程为15-30米。同时，该潜污泵3内设有剪切装置(未示出)，并通过剪切装置对被吸入并流进潜污泵3中的蓝藻浆进行高速剪切，以提高在分支管路31及主管道41中的流动性。同时也可将水体中的杂草、塑料水瓶等杂物进行打碎处理。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.蓝藻囊团破壁方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：使用固定在围岸上的蓝藻打捞平台中所设置的多个涡井取藻器吸取水体表层的蓝藻浆，并通过密闭管道输送至调峰池，当密封管道中的蓝藻浆浓度低于设定浓度时，所述涡井取藻器不吸取水体表层的蓝藻浆；

S2：输送至均质泵中进行剪切处理，并经过回流管循环，使蓝藻浆中的蓝藻囊团分散成单细胞悬液；

S3：在分离池中加入重量比为0.1％-0.2％的絮凝剂并充分混合，经送料泵输送至螺旋离心分离机进行蓝藻渣与水的分离，蓝藻渣经卸料口泄出，水通过管道回用；

在将所述蓝藻浆在输送至均质泵中进行剪切处理之前还包括将蓝藻浆输入调峰池的步骤，并在调峰池中投入重量比为3％-5％的营养剂并静置24-48小时后，再按照重量比为0.1％-0.2％的絮凝剂并静置6-12小时；

所述蓝藻打捞平台包括：与围岸固定的平台，所述平台的底部设有多个涡井取藻器，与涡井取藻器底部相连通的潜污泵，潜污泵通过分支管路与主管道相连通，所述主管道中设有多个阀门、至少一个流量计和至少一个浓度计，与平台连接并收容涡井取藻器的升降井，所述升降井的顶部设有电机；所述涡井取藻器包括顶部具开口的内筒，部分活动收容内筒的外筒和连接内筒内壁的筛盘，电机与筛盘之间通过连接件连接，所述筛盘在电机的驱动下实现升降，从而调整内筒开口至水面之间的距离；以及，至少分别电性连接潜污泵、阀门、流量计与浓度计的控制系统，所述控制系统与上位机相通讯；

所述内筒顶部开口处的内径大于内筒底部的内径。

2.根据权利要求1所述的蓝藻囊团破壁方法，其特征在于，所述内筒由横截面均为圆形的第一内筒段与第二内筒段组成，所述第一内筒段的内径大于第二内筒段的内径。

3.根据权利要求2所述的蓝藻囊团破壁方法，其特征在于，所述第一内筒段的高度为10-100mm。

4.根据权利要求2所述的蓝藻囊团破壁方法，其特征在于，所述第一内筒段的环状底壁上设有一个用于检测水体表层蓝藻浓度的探测仪，所述探测仪与控制系统相互通讯，当探测仪检测到位于第一内筒段的蓝藻浓度低于设定阈值时，探测仪向控制系统发送报警信号，控制系统根据接收到的报警信号向电机发送驱动信号，以通过电机的转动驱动连接件对内筒进行升降操作。

5.根据权利要求2所述的蓝藻囊团破壁方法，其特征在于，蓝藻打捞平台还包括与潜污泵连接的时间继电器，所述时间继电器与控制系统相通讯，所述潜污泵还有一个排水管，所述控制系统至少计算第二内筒段的容积并根据潜污泵的流量，以在蓝藻未达到潜污泵时将不含蓝藻的水从排水管中泵出，并在蓝藻达到潜污泵时将蓝藻泵入分支管路。

6.根据权利要求1所述的蓝藻囊团破壁方法，其特征在于，所述絮凝剂为聚合硫酸氯化铁铝、聚合聚铁硅絮凝剂、铝铁共聚复合絮凝剂、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝中的一种或两种以上任意比例的混合。