CN105923821A - 一种除藻设备及其除藻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种除藻设备，包括具有回流泵的进水系统和具有清水池的出水系统，还包括过滤系统、混凝系统以及污泥系统，其中，所述过滤系统包括管式过滤器，所述混凝系统包括与污泥系统连接的搅拌混合器、内置有絮凝剂的药剂仓以及计量泵，该搅拌混合器一端设有通向水体的开口，且该开口上盖设有过滤膜；所述回流泵、管式过滤器以及清水池通过管路依次相连，所述搅拌混合器、药剂仓以及计量泵通过管路依次连接，而该管式过滤器通过反冲洗阀与搅拌混合器连接；还涉及一种利用该除藻设备的除藻方法。本发明中的除藻设备占地面积小，能实现除藻作业的全机械化和自动化，并能大幅度除藻成本及运行维护成本，而利用该除藻设备的除藻方法能获得较好的除藻效率和除藻效果。

Description

一种除藻设备及其除藻方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种除藻设备及利用该除藻设备的除藻方法，该除藻方法尤其适用于河流、内陆湖泊以及景观水体等水域。
背景技术
随着社会工业化进程的加快，人类的工农业生产以及日常生活活动加速了湖泊、水库等缓流水体的富营养化，从而造成藻类的爆发。富营养化会影响水体的水质，造成水体透明度下降，使得阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的过饱和状态。溶解氧的过饱和以及水中溶解氧减少，都对水生动物有害，造成鱼类大量死亡。同时，因为水体富营养化，水体表面生长着以蓝藻、绿藻为优势种的大量水藻，形成一层“绿色浮渣”，致使底层堆积的有机物质在厌氧条件分解产生的有害气体和一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害鱼类。因富营养化水中含有硝酸盐和亚硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，也会中毒致病。
现有的除藻方法一般包括：混凝除藻、直接过滤除藻、沉淀或过滤除藻、预氧化除藻、渗渠除藻、微滤机法等。其中传统的混凝除藻工艺，对低温低浊水、含藻水的处理效果不理想，即使加大混凝剂的投加量也无法达到国家排放标准，此外，现有的除藻方法均存在着需要人工操作，费时费力，除藻效率低，并且无法将物理过滤、化学絮凝与生物修复有机结合，除藻效果有待进一步提高。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术而提供一种能实现自动化除藻且除藻效率高的除藻设备。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术而提供一种除藻效率高、除藻效果好的除藻方法。
本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种除藻设备，包括具有回流泵的进水系统和具有清水池的出水系统，其特征在于，还包括过滤系统、混凝系统以及污泥系统，其中，所述过滤系统包括管式过滤器，所述混凝系统包括与污泥系统连接的搅拌混合器、内置有絮凝剂的药剂仓以及计量泵，该搅拌混合器一端设有通向水体的开口，且该开口上盖设有过滤膜；所述回流泵、管式过滤器以及清水池通过管路依次相连，所述搅拌混合器、药剂仓以及计量泵通过管路依次连接，而该管式过滤器通过反冲洗阀与搅拌混合器连接。
作为优选，所述管式过滤器包括过滤筒和与过滤筒连通的水路管件，该水路管件的一端为进水口而另一端为出水口，所述过滤筒连接在进水口和出水口之间；上述过滤筒的内周壁上铺设有滤网，同时过滤筒内部还设置有对该滤网表面滤积的滤污进行刷洗的清洗刷；此外，过滤筒的外部设置有驱动清洗刷的动力装置、与反冲洗阀连通且设有电磁阀的排污阀、压差开关以及用于控制上述动力装置、排污阀以及压差开关的控制电路。
上述管式过滤器的过滤过程如下：待处理的水由进水口进入过滤筒中，水体中的藻类等杂质沉积在滤网上，由此产生压差。通过压力开关监测进出水口压差变化，当压差达到设定值时，控制电路控制排污阀和驱动装置，使得驱动装置驱动清洗刷旋转而对滤网进行清洗，排污阀打开进行排污。
作为优选，所述污泥系统包括吸泥机、抽泥泵以及抽泥管，所述吸泥机通过一吸泥管与搅拌混合器内部连通，所述抽泥管的一端与吸泥机连接，另一端与集泥装置相连，所述抽泥泵设置在吸泥机的外壁上且其出泥口与抽泥管的入口相连。
作为优选，所述药剂仓包括分别用于容纳不同絮凝剂原料的第一原料仓和第二原料仓以及用于将上述原料仓中的原料混合反应而制备所需絮凝剂的混料仓，所述第一原料仓和第二原料仓相互独立并分别与混料仓连通，所述混料仓与搅拌混合器连接。有些絮凝剂容易发生沉淀而影响使用效果，例如以改性粉煤灰为原料的絮凝剂，如此设计，可实现絮凝剂的现配现用，从而保证其絮凝效果。
本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种利用上述除藻设备的除藻方法，其特征在于，首先水体经进水系统进入过滤系统的管式过滤器进行过滤，过滤水通过反冲洗阀进入混凝系统的搅拌混合器中，并在絮凝剂的作用下进行絮凝、沉淀，絮凝产生的污泥经污泥系统采集，而经絮凝处理的水经搅拌混合器上的开口通入水域中，当水域中的藻类处理量达到60～70％时，向该水域投入食藻虫对剩余藻类进行滤食。
进一步，所述管式过滤器的过滤精度为100～3000um，处理水量为45～2350m3/h。
作为优选，所述絮凝剂由质量比为1～2:1～3的聚合氯化铝铁与改性粉煤灰组成，且其通过以下步骤制备：将粉煤灰与混酸以质量体积比2:1～2g/ml混合均匀，然后放入烘箱中烘干，烘干后研磨成粒径为80～100目的粉末，即得改性粉煤灰，将该改性粉煤灰与聚合氯化铝铁以质量比1～3:1～2混合均匀，得上述絮凝剂，其中上述混酸由盐酸与硫酸以质量比1:1～2混合而成，上述聚合氯化铝铁的粒径为80～100目。
作为优选，所述食藻虫在絮凝处理24～30h后再投放至待处理水域中，避免较小絮体附着在食藻虫上而沉入水底，从而影响食藻虫的存活率。
作为优选，所述食藻虫的培养密度为2000～3000个/L，在待处理水域中的投放量为15～20ml/m2。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的除藻设备中包括过滤系统和混凝系统，其中过滤系统包括管式过滤器，混凝系统包括搅拌混合器、内置有絮凝剂的药剂仓以及计量泵，该管式过滤器通过反冲洗阀与搅拌混合器相连，可见本发明中的除藻设备占地面积小，能实现除藻作业的全机械化和自动化，大幅度降低除藻成本及运行维护成本。
本发明中的除藻方法将物理过滤、化学絮凝与生物滤食等方法有机结合而进行综合除藻，并且打破传统的水处理模式，将过滤处理置于絮凝操作之前，使得絮凝操作仅需对反冲洗水进行絮凝，大大减少了絮凝剂的投加量，降低了处理成本；此外，待水域中藻类处理量达到60～70％时再投入食藻虫进行滤食，不仅能提高食藻虫的存活率，而且也能增强生物滤食的效果，采用本发明中的除藻方法，48h后的除藻率可达90％以上，显著优于现有的除藻方法。
附图说明
图1为本发明实施例中除藻设备的结构示意图；
图2为本发明实施例中管式过滤器结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种除藻设备，包括进水系统1、出水系统3、过滤系统2、混凝系统4以及污泥系统5。其中，进水系统1包括回流泵11，过滤系统2包括管式过滤器21，出水系统3包括具有排水口311的清水池31，上述回流泵11、管式过滤器21以及清水池31通过管路依次连接，使得经过滤系统2过滤后的过滤水由管路进入该清水池31中蓄积。
如图2所示，上述该管式过滤器21包括过滤筒23和与该过滤筒23连通的水路管件22，该水路管件22的一端为进水口221而另一端为与清水池31连通的出水口222，过滤筒23连接在进水口221和出水口222之间。该过滤筒23的内周壁上铺设有滤网231，此外，过滤筒23内部设置有对该滤网231表面滤积的滤污进行刷洗的清洗刷232，而过滤筒23的外部设置有用于驱动该清洗刷232的电力马达27、与反冲洗阀(未示出)连通的且设有电磁阀28的排污阀26、压差开关25以及用于控制上述电力马达27、排污阀26以及压差开关25的控制电路24。
混凝系统4包括通过管路依次相连的搅拌混合器41、内置有絮凝剂的药剂仓6以及计量泵7，上述管式过滤器21通过反冲洗阀与搅拌混合器41相连。本实施例中使用的絮凝剂为一种新型复合絮凝剂，其由聚合氯化铝铁与改性粉煤灰，而改性粉煤灰容易发生沉淀，需要现配现用，因此本实施例在上述药剂仓6中设置分别用于容纳聚合氯化铝铁的第一原料仓61和容纳改性粉煤灰的第二原料仓62以及用于将上述原料仓中的原料混合反应而制备所需絮凝剂的混料仓63，上述第一原料仓61和第二原料仓62相互独立并分别与混料仓63连通，而混料仓63与搅拌混合器连接41。搅拌混合器41的一端设置有通向水体的开口，该开口上盖设有无纺布过滤膜42。
污泥系统5包括吸泥机51、抽泥泵52以及抽泥管53，吸泥机51通过一吸泥管与搅拌混合器41内部连通，抽泥管53的一端与吸泥机51连接，另一端与集泥装置相连，抽泥泵52设置在吸泥机51的外壁上且其出泥口与抽泥管53的入口相连。
利用该除藻设备的除藻方法包括以下步骤：
首先，进水系统1中的回流泵11将含藻水体抽入管式过滤器21中，并进入其过滤筒23中，水体中的藻类等杂质沉积在滤网231上，过滤水蓄积于清水池31中。过滤一段时间后，产生压差，并通过压力开关25监测进、出水口221，222压差变化，当压差达到设定值时，控制电路24控制排污阀26和电力马达27，使得电力马达27驱动清洗刷232旋转而对滤网231进行清洗，排污阀26打开进行排污；
接着，开启反冲洗阀，反冲洗水进入混凝系统4的搅拌混合器41中，利用计量泵7将混料仓63中配制的絮凝剂投入搅拌混合器41中的反冲洗水中进行充分絮凝、沉淀，絮凝产生的污泥经污泥系统5采集，而将絮凝处理后的水经搅拌混合器41上的开口通入水域中；
最后，当水域中的藻类的处理量达到60～70％时，向该水域中投放适量食藻虫对剩余藻类进行滤食。
以下通过实施例1～4对本发明中的除藻方法进行进一步说明：
实施例1：
将该除藻设备放置于某地区一内陆河中，处理时的平均水温为12℃，透明度为30cm～40cm。首先，进水系统中的回流泵将水体抽入管式过滤器中，并进入其过滤筒中，水体中的藻类等杂质沉积在滤网(编织网)上，该管式过滤器的过滤精度为100um，处理水量为45m3/h。过滤一段时间后，产生压差，并通过压力开关监测进出水口压差变化，当压差达到设定值时，控制电路控制排污阀和驱动装置，使得驱动装置驱动清洗刷旋转而对滤网进行清洗，排污阀打开进行排污。
接着，开启反冲洗阀，反冲洗水进入混凝系统的搅拌混合器中，利用计量泵将药剂仓中的絮凝剂投入搅拌混合器中的反冲洗水中进行充分絮凝、沉淀，絮凝产生的污泥经污泥系统采集，而将絮凝处理后的水经搅拌混合器上的开口通入水域中。本实施例中絮凝剂为质量比为1:1聚合氯化铝铁与改性粉煤灰的组合物，且其通过以下步骤制备：将粉煤灰与混酸一质量体积比2:1g/ml混合均匀，然后放入烘箱中烘干，烘干后研磨成粒径为80目的粉末，即得改性粉煤灰，将该改性粉煤灰与聚合氯化铝铁以质量比1:1混合均匀，得上述絮凝剂，其中上述混酸由盐酸与硫酸以质量比1:1混合而成，上述聚合氯化铝铁的粒径为80目。最后，絮凝处理24h后且水域中的藻类的处理量达到60％时，向该水域中投放适量食藻虫对剩余藻类进行滤食。其中，投放的食藻虫为枝角类的大型溞(下同)，其培养密度为2000个/L，投放量为15ml/m2。
采用本实施例中的除藻方法处理48h后，除藻率可达93％。
实施例2：
将该除藻设备放置于某地区一内陆湖泊中，处理时的平均水温为15℃，透明度为25cm～35cm。首先，进水系统中的回流泵将水体抽入管式过滤器中，并进入其过滤筒中，水体中的藻类等杂质沉积在滤网(编织网)上，该管式过滤器的过滤精度为1600um，处理水量为1200m3/h。过滤一段时间后，产生压差，并通过压力开关监测进出水口压差变化，当压差达到设定值时，控制电路给排污阀和驱动装置发出信号，使得驱动装置驱动清洗刷旋转而对滤网进行清洗，排污阀打开进行排污。
接着，开启反冲洗阀，反冲洗水进入混凝系统的搅拌混合器中，利用计量泵将药剂仓中的絮凝剂投入搅拌混合器中的反冲洗水中进行充分絮凝、沉淀，絮凝产生的污泥经污泥系统采集，而将絮凝处理后的水经搅拌混合器上的开口通入水域中。本实施例中絮凝剂为质量比为1:2聚合氯化铝铁与改性粉煤灰的组合物，且其通过以下步骤制备：将粉煤灰与混酸一质量体积比1:1g/ml混合均匀，然后放入烘箱中烘干，烘干后研磨成粒径为90目的粉末，即得改性粉煤灰，将该改性粉煤灰与聚合氯化铝铁以质量比2:1混合均匀，得上述絮凝剂，其中上述混酸由盐酸与硫酸以质量比1:2混合而成，上述聚合氯化铝铁的粒径为100目。最后，絮凝处理26h后且水域中的藻类的处理量达到65％时，向该水域中投放适量食藻虫对剩余藻类进行滤食。其中，投放的食藻虫的培养密度为2500个/L，投放量为17ml/m2。
采用本实施例中的除藻方法处理48h后，除藻率可达95％。
实施例3：
将该除藻设备放置于某地区一内陆湖泊中，处理时的平均水温为15℃，透明度为40cm-50cm。首先，进水系统中的回流泵将水体抽入管式过滤器中，并进入其过滤筒中，水体中的藻类等杂质沉积在滤网(编织网)上，该管式过滤器的过滤精度为3000um，处理水量为2350m3/h。过滤一段时间后，产生压差，并通过压力开关监测进出水口压差变化，当压差达到设定值时，控制电路给排污阀和驱动装置发出信号，使得驱动装置驱动清洗刷旋转而对滤网进行清洗，排污阀打开进行排污。
接着，开启反冲洗阀，反冲洗水进入混凝系统的搅拌混合器中，利用计量泵将药剂仓中的絮凝剂投入搅拌混合器中的反冲洗水中进行充分絮凝、沉淀，絮凝产生的污泥经污泥系统采集，而将絮凝处理后的水经搅拌混合器上的开口通入水域中。本实施例中絮凝剂为质量比为2:3聚合氯化铝铁与改性粉煤灰的组合物，且其通过以下步骤制备：将粉煤灰与混酸一质量体积比2:1g/ml混合均匀，然后放入烘箱中烘干，烘干后研磨成粒径为100目的粉末，即得改性粉煤灰，将该改性粉煤灰与聚合氯化铝铁以质量比3:2混合均匀，得上述絮凝剂，其中上述混酸由盐酸与硫酸以质量比1:1混合而成，上述聚合氯化铝铁的粒径为100目。最后，絮凝处理30h后且水域中的藻类的处理量达到70％时，向该水域中投放适量食藻虫对剩余藻类进行滤食。其中，投放的食藻虫的培养密度为3000个/L，投放量为20ml/m2。
采用本实施例中的除藻方法处理48h后，除藻率可达96％。
实施例4：
将该除藻设备放置于某地区一景观水体中，处理时的平均水温为14℃，透明度为40cm-50cm。首先，进水系统中的回流泵将水体抽入管式过滤器中，并进入其过滤筒中，水体中的藻类等杂质沉积在滤网(编织网)上，该管式过滤器的过滤精度为2000um，处理水量为2000m3/h。过滤一段时间后，产生压差，并通过压力开关监测进出水口压差变化，当压差达到设定值时，控制电路给排污阀和驱动装置发出信号，使得驱动装置驱动清洗刷旋转而对滤网进行清洗，排污阀打开进行排污。
接着，开启反冲洗阀，反冲洗水进入混凝系统的搅拌混合器中，利用计量泵将药剂仓中的絮凝剂投入搅拌混合器中的反冲洗水中进行充分絮凝、沉淀，絮凝产生的污泥经污泥系统采集，而将絮凝处理后的水经搅拌混合器上的开口通入水域中。本实施例中絮凝剂为质量比为1:3聚合氯化铝铁与改性粉煤灰的组合物，且其通过以下步骤制备：将粉煤灰与混酸一质量体积比2:1g/ml混合均匀，然后放入烘箱中烘干，烘干后研磨成粒径为100目的粉末，即得改性粉煤灰，将该改性粉煤灰与聚合氯化铝铁以质量比3:1混合均匀，得上述絮凝剂，其中上述混酸由盐酸与硫酸以质量比1:1混合而成，上述聚合氯化铝铁的粒径为100目。最后，絮凝处理25h后且水域中的藻类的处理量达到70％时，向该水域中投放适量食藻虫对剩余藻类进行滤食。其中，投放的食藻虫的培养密度为2000个/L，投放量为15ml/m2。
采用本实施例中的除藻方法处理48h后，除藻率可达94％。
由上述实施例1～实施例4可见，采用本发明中的除藻方法处理48h后，除藻率可达90％以上，而现有的除藻方法中，处理48h后除藻率一般为60～80％，可见，本发明中的除藻率显著高于现有的除藻方法，并且对低温、低浊的含藻水体也具有较好的处理效果。

Claims (10)

1.一种除藻设备，包括具有回流泵的进水系统和具有清水池的出水系统，其特征在于，还包括过滤系统、混凝系统以及污泥系统，其中，所述过滤系统包括管式过滤器，所述混凝系统包括与污泥系统连接的搅拌混合器、内置有絮凝剂的药剂仓以及计量泵，该搅拌混合器一端设有通向水体的开口，且该开口上盖设有过滤膜；
所述回流泵、管式过滤器以及清水池通过管路依次相连，所述搅拌混合器、药剂仓以及计量泵通过管路依次相连，且该管式过滤器通过反冲洗阀与搅拌混合器连接。
2.如权利要求1所述的除藻设备，其特征在于，所述管式过滤器包括过滤筒和与该过滤筒连通的水路管件，该水路管件的一端为进水口而另一端为与出水系统连通的出水口，所述过滤筒连接在进水口和出水口之间；
上述过滤筒的内周壁上铺设有滤网，此外，过滤筒内部设置有对该滤网表面滤积的滤污进行刷洗的清洗刷，而过滤筒的外部设置有用于驱动该清洗刷的动力装置、与反冲洗阀连通且设有电磁阀的排污阀、压差开关以及用于控制上述动力装置、排污阀以及压差开关的控制电路。
3.如权利要求1所述的除藻设备，其特征在于，所述污泥系统包括吸泥机、抽泥泵以及抽泥管，所述吸泥机通过一吸泥管与搅拌混合器内部连通，所述抽泥管的一端与吸泥机连接，另一端与集泥装置相连，所述抽泥泵设置在吸泥机的外壁上且其出泥口与抽泥管的入口相连。
4.如权利要求1所述的除藻设备，其特征在于，所述药剂仓包括分别用于容纳不同絮凝剂原料的第一原料仓和第二原料仓以及用于将上述原料仓中的原料混合反应而制备所需絮凝剂的混料仓，所述第一原料仓和第二原料仓相互独立并分别与混料仓连通，所述混料仓与搅拌混合器连接。
5.一种利用如权利要求1或2或3或4所述的除藻设备的除藻方法，其特征在于，首先水体经进水系统进入过滤系统的管式过滤器进行过滤，开启反冲洗阀，反冲洗水进入混凝系统的搅拌混合器中，并在絮凝剂的作用下进行絮凝、沉淀，絮凝产生的污泥经污泥系统采集，而经絮凝处理后的水经搅拌混合器上的开口通入水域中，当水域中的藻类处理量达到60～70％时，向该水域投入食藻虫对剩余藻类进行滤食。
6.如权利要求5所述的除藻方法，其特征在于，所述管式过滤器的过滤精度为100～3000um，处理水量为45～2350m3/h。
7.如权利要求5所述的除藻方法，其特征在于，所述絮凝剂由质量比为1～2:1～3的聚合氯化铝铁与改性粉煤灰组成，且其通过以下步骤制备：将粉煤灰与混酸以质量体积比2:1～2g/ml混合均匀，然后放入烘箱中烘干，烘干后研磨成粒径为80～100目的粉末，即得改性粉煤灰，将该改性粉煤灰与聚合氯化铝铁以质量比1～3:1～2混合均匀，得上述絮凝剂，其中上述混酸由盐酸与硫酸以质量比1:1～2混合而成，上述聚合氯化铝铁的粒径为80～100目。
8.如权利要求5所述的除藻方法，其特征在于，所述食藻虫在絮凝处理24～30h后再投放至待处理水域中。
9.如权利要求8所述的除藻方法，其特征在于，所述食藻虫的培养密度为2000～3000个/L，在待处理水域中的投放量为15～20ml/m2。
10.如权利要求9所述的除藻方法，其特征在于，所述食藻虫为枝角类的大型溞。
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