CN110550823A - 一种水体藻华治理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水体藻华治理系统及方法，系统包括氧化凝聚反应池、复合多相分离器、反硝化反应器、破壁反应池、陶瓷膜反应器、污泥浓缩池、压滤机，陶瓷膜反应器的出水口、污泥浓缩池的出水口以及压滤机的出水口分别与反硝化反应器相连接。本发明实现去除藻细胞和“藻华”长效控制的统一，充分利用藻细胞中的碳源进行异养反硝化，避免外加碳源，且相对于自养反硝化而言，效率更高；可作为就地离线处理方法，易于实现设备化，且可进行地埋式设计；处理效果好，污泥产量小，运行成本低。
Description
技术领域
本发明属于水环境治理技术领域，具体涉及一种水体藻华治理系统及方法。
背景技术
我国许多城市都有景观河流、湖泊等水体，成为亲水景观、亲水文化、宜居城市的重要基础。长期以来，由于控源截污、内源治理、海绵城市等基础设施建设滞后，使得许多城市水体均表现出富营养化特征，且在夏秋季出现大面积的“藻华”。受污染河流、湖泊治理对于保障水生态健康、维持水生态多样性具有重要意义。具体对受污染城市水体而言，首先需要强化去除藻类以快速改善水体感官效果，此外需要有效去除硝酸盐、氮与总氮等污染物，从而能对于持续改善水体质量、实现水体功能恢复有重要意义。
自养或异养反硝化是去除硝酸盐、总氮的重要手段。自养型反硝化利用硫、氢气等作为电子供体，优点在于不需要外加碳源，缺点是微生物世代时间长、停留时间长、处理效率低。异养型反硝化菌处理能力较自养菌大幅提高，缺点是需要投加乙酸、乙醇、甲醇等外加碳源，运行管理复杂。“藻华”水体治理过程中需要去除藻细胞，而藻细胞中含有有机质，若能充分利用，则有可能作为外加异养菌的碳源。但是，如何能提高藻细胞碳源的微生物利用性，在藻细胞碳源利用过程中能否有效避免细胞体内的总氮释放，这需要进行系统评估和科学设计。
本发明针对上述问题，提出了一种富营养化城市水体发生“藻华”期间的藻强化去除以及硝酸盐、氮、总氮去除控制方法，实现藻细胞快速去除、水质改善和富营养化风险控制。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种能够有效去除藻华以及硝酸盐、氮、总氮的系统和方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明的一个方面是提供一种水体藻华治理系统，包括氧化凝聚反应池、与所述的氧化凝聚反应池的出水口相连通的复合多相分离器、与所述的复合多相分离器的出水口相连通的反硝化反应器、与所述的复合多相分离器的排泥口相连通的破壁反应池、与所述的破壁反应池的出口相连通的陶瓷膜反应器、与所述的陶瓷膜反应器的浓水出口相连通的污泥浓缩池、与所述的污泥浓缩池的排泥口相连通的压滤机，所述的陶瓷膜反应器的出水口、所述的污泥浓缩池的出水口以及所述的压滤机的出水口分别与所述的反硝化反应器相连接。
优选地，所述的水体藻华治理系统还包括与所述的氧化凝聚反应池相连通的第一药剂投加系统、与连接所述的氧化凝聚反应池和所述的复合多相分离器的管路相连通的第二药剂投加系统、与连接所述的复合多相分离器和所述的破壁反应池的管路相连通的第三药剂投加系统、与连接所述的陶瓷膜反应器和所述的污泥浓缩池的管路相连通的第四药剂投加系统。
进一步优选地，所述的第一药剂投加系统包括多个用于储存不同药剂的储罐，所述的第二药剂投加系统包括多个用于储存不同絮凝剂的储罐，所述的第三药剂投加系统包括一个或多个用于储存氧化剂的储罐，所述的第四药剂投加系统包括多个用于储存不同絮凝剂的储罐。
进一步优选地，连接所述的氧化凝聚反应池和所述的复合多相分离器的管路上设置有混合器，所述的混合器位于所述的第二药剂投加系统与所述的管路的连接处的下游。
优选地，所述的复合多相分离器包括筒体、设置在所述的筒体的下部的旋流器、设置所述的筒体内且位于所述的旋流器的上方的挡流板、设置在所述的筒体和所述的旋流器之间的污泥浓缩部件、设置在所述的筒体内且位于所述的挡流板的上方的多块斜板、设置在所述的筒体内且位于所述的多块斜板的上方的填料区，所述的复合多相分离器的进水口开设在所述的旋流器的侧部，出水口开设在所述的筒体的顶部，排泥口开设在所述的旋流器和所述的筒体的底部。
所述的复合多相分离器通过旋流器实现旋流离心功能；通过污泥浓缩部件、挡流板、斜板完成颗粒物的脱稳、絮凝和污泥沉降浓缩压缩等功能；通过填料区的填料使反应器能够具备吸附去除重金属等的功能，其中，填料为羟基氧化铁、活性氧化铝、沸石、锰氧化物、铁锰复合氧化物、离子交换树脂中的一种或一种以上；填料粒径范围为1～2mm。
其中，所述的污泥浓缩部件包括搅拌器，通过搅拌器的缓慢搅拌，利用重力浓缩法实现污泥的浓缩压缩。
具体地，所述的多块斜板相互平行设置且延伸方向与所述的筒体的轴向相交。
优选地，所述的破壁反应池包括自进口向出口依次设置的紫外区、紫外-超声协同区以及超声区，所述的紫外区、所述的紫外-超声协同区、所述的超声区的容积比为10～25∶2～5∶1。
进一步优选地，所述的紫外区和所述的紫外-超声协同区布置有紫外灯，所述的紫外灯的灯管的长度方向与水流方向垂直，相邻两根所述的紫外灯的间距为2～10cm，紫外剂量为40～80mJ/cm2。
进一步优选地，所述的紫外-超声协同区和所述的超声区的下部设置有超声波发生器，所述的超声波发生器发出的超声波的方向垂直于水流方向，且超声波剂量为50～100mJ/cm2。
优选地，所述的陶瓷膜反应器采用的陶瓷膜为膜孔径为0.05～0.45微米的微滤膜或者是截留能力为50～300Kda的超滤膜。
优选地，所述的压滤机为带式压滤机或板框压滤机；所述的反硝化反应器是上流式厌氧污泥床、内循环厌氧反应器、厌氧折板反应器或厌氧过滤毯反应器。
本发明的另一个方面是提供一种采用上述水体藻华治理系统治理水体藻华的方法，包括如下步骤：
(1)将待处理污水通入氧化凝聚反应池中，并通过加入药剂对待处理污水进行氧化和凝聚除藻；
(2)向步骤(1)处理后的污水中加入絮凝剂后，通入复合多相分离器进行固液分离，所述的复合多相分离器的出水通入反硝化反应器；
(3)向所述的复合多相分离器排出的含藻污泥排泥水中加入氧化剂后，通入破壁反应池进行氧化破壁；
(4)将经所述的破壁反应池处理后的排泥水通入陶瓷膜反应器进行分离，所述的陶瓷膜反应器的出水通入所述的反硝化反应器；
(5)向所述的陶瓷膜反应器的浓水中投加絮凝剂后，通入污泥浓缩池进行浓缩，所述的污泥浓缩池的清液通入所述的反硝化反应器；
(6)所述的污泥浓缩池的浓缩污泥通入压滤机进行压滤，所述的压滤机的压滤液通入所述的反硝化反应器。
优选地，步骤(1)中采用的药剂为依次投加的预氧化剂、亚铁盐的水溶液和铁盐的水溶液，并控制所述的预氧化剂和所述的亚铁盐的水溶液的投加时间间隔2～20min，所述的亚铁盐的水溶液和所述的铁盐的水溶液的投加时间间隔0～5min，投加所述的铁盐的水溶液后反应10～20min排出所述的氧化凝聚反应池，所述的预氧化剂为高锰酸钾、高锰酸钠、次氯酸钠、臭氧、二氧化钙中的一种或几种；所述的预氧化剂的投量为所述的预氧化剂与藻细胞的比例为0.5～5×103mg预氧化剂：0.1～5×109个藻细胞；所述的亚铁盐为硫酸亚铁和/或氯化亚铁；所述的亚铁盐的投量为所述的亚铁盐与藻细胞的比例为2～20mg亚铁盐：0.1～5×109个藻细胞；所述的铁盐为硫酸铁、氯化铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铁中的一种或一种以上的混合物；所述的铁盐与所述的亚铁盐的摩尔数之比为0∶1～1∶1。
优选地，步骤(2)和步骤(5)中加入的絮凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，并且，所述的聚合氯化铝的投料量为20～27mg/L，所述的聚丙烯酰胺的投料量为0.5～1mg/L；控制所述的絮凝剂与污水的混合物在所述的复合多相分离器内停留的时间为35～40min。
优选地，步骤(3)中加入的氧化剂为氧、氯、二氧化氯、过氧化氢、臭氧中的一种或一种以上的混合溶液；所述的氧化剂的投量为100～250mg/g藻细胞干固体，或5-15g/g总氮。
优选地，控制所述的待处理水在所述的污泥浓缩池内停留的时间为30～60min，控制所述的待处理水在所述的反硝化反应器内停留的时间为2～6h。
本发明的技术原理在于：首先，利用发明专利ZL 201210158949.5所述的方法进行适度氧化-协同凝聚强化除藻。具体而言，首先通过高锰酸钾等具有一定的灭活和抑制藻细胞活动的能力，且氧化破坏藻细胞壁的能力较弱的预氧化剂进行预氧化处理，该预氧化剂不会显著导致藻类胞内物质释放；此外，高锰酸钾还原反应原位生成In situ MnO2可沉积在藻细胞表面并提高其沉降性能。后续加入的亚铁盐的水溶液和铁盐的水溶液，还原多余的预氧化剂，终止预氧化，以控制藻细胞内的有机物的继续释放，同时亚铁盐氧化生成的新生态三价铁及铁盐作为混凝剂共同发挥混凝作用，铁盐可直接通过电中和作用提高藻细胞表面电位，且铁盐水解反应原位生成的In situ Fe(OH)3也可在藻细胞表面沉积提高表面电位及沉降性能。
之后，采用复合多相分离器进行固液分离，所获得的含藻污泥进入破壁反应池，处理后的水进入反硝化反应器。
含藻污泥在破壁反应池中，在超声、紫外以及协同高级氧化的作用下进行氧化破壁，藻细胞外有机物EOM和胞外多聚物EPs脱落、胞内有机物IOM释放到水中；采用浸没式陶瓷膜反应器进行固液分离，陶瓷膜反应器浓液中主要为藻细胞固体残骸和原水中的无机颗粒物，经浓缩和压滤之后进行安全填埋处置。陶瓷膜反应器出水、污泥浓缩池出水以及压滤机出水补充到反硝化反应器中，从而能够充分利用藻细胞中的碳源进行异养反硝化，避免外加碳源，且相对于自养反硝化而言，效率更高。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、实现去除藻细胞和“藻华”长效控制的统一；
2、充分利用藻细胞中的碳源进行异养反硝化，避免外加碳源，且相对于自养反硝化而言，效率更高；
3、作为就地离线处理方法，易于实现设备化，且可进行地埋式设计；
4、处理效果好，污泥产量小，运行成本低。
附图说明
图1为具体实施方式的结构示意图；
图2为复合多相分离器的结构示意图；
图3为破壁反应器的侧视图；
其中，1、氧化凝聚反应池；2、复合多相分离器；3、反硝化反应器；4、破壁反应池；5、陶瓷膜反应器；6、污泥浓缩池；7、压滤机；8、第一药剂投加系统；9、第二药剂投加系统；10、第三药剂投加系统；11、第四药剂投加系统；12、储罐；13、混合器；21、筒体；22、旋流器；23、挡流板；24、污泥浓缩部件；25、斜板；26、填料区；41、紫外区；42、紫外-超声协同区；43、超声区；44、紫外灯；45、超声波发生器。
具体实施方式
下面的实施例为用来说明本发明的几个具体实施方式，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
本发明中未详细描述的结构等为本领域的常规技术手段。
本实施例的水体藻华治理系统的结构如图1至3所示，其包括氧化凝聚反应池1、复合多相分离器2、反硝化反应器3、破壁反应池4、陶瓷膜反应器5、污泥浓缩池6、压滤机7、第一药剂投加系统8、第二药剂投加系统9、第三药剂投加系统10和第四药剂投加系统11。上述各部分可以通过管路进行连通，管路上设置阀门和泵。第一药剂投加系统8、第二药剂投加系统9、第三药剂投加系统10和第四药剂投加系统11分别包括用于储存药剂的储罐12、与储罐12连接的管路、以及设置在管路上的泵。
氧化凝聚反应池1具有进水口和出水口，待处理污水自进水口通入氧化凝聚反应池1，第一药剂投加系统8与氧化凝聚反应池1相连通，本实施例中，第一药剂投加系统8包括3个用于储存不同药剂的储罐12，分别储存预氧化剂、亚铁盐的水溶液和铁盐的水溶液，预氧化剂为高锰酸钾、高锰酸钠、次氯酸钠、臭氧、二氧化钙中的一种或几种，亚铁盐为硫酸亚铁和/或氯化亚铁，铁盐为硫酸铁、氯化铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铁中的一种或一种以上的混合物。
待处理污水在氧化凝聚反应池1中经预氧化剂、亚铁盐的水溶液和铁盐的水溶液处理后，自氧化凝聚反应池1的出水口通过管路进入复合多相分离器2，其中，下述将连接氧化凝聚反应池1和复合多相分离器2的管路命名为第一管路。第二药剂投加系统9与第一管路相连通，本实施例中，第二药剂投加系统9包括2个用于储存不同絮凝剂的储罐12，分别储存聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)。
第一管路上设置有混合器13，混合器13位于第二药剂投加系统9与第一管路的连接处的下游，用于将来自氧化凝聚反应池1的出水与絮凝剂进行混合。
来自氧化凝聚反应池1的出水与絮凝剂的混合物在复合多相分离器2中进行固液分离，如图2所示，复合多相分离器2包括筒体21、设置在筒体21的下部的旋流器22、设置筒体21内且位于旋流器22的上方的挡流板23、设置在筒体21和旋流器22之间的污泥浓缩部件24、设置在筒体21内且位于挡流板23的上方的多块斜板25、设置在筒体21内且位于多块斜板25的上方的填料区26，复合多相分离器2的进水口开设在旋流器22的侧部，第一管路与复合多相分离器2的进水口相连通，出水口开设在筒体21的顶部，排泥口开设在旋流器22和筒体21的底部。污泥浓缩部件24包括搅拌器，通过搅拌器的缓慢搅拌，利用重力浓缩法实现污泥的浓缩压缩；多块斜板25相互平行设置且延伸方向与筒体21的轴向相交；填料区26装填的填料为羟基氧化铁、活性氧化铝、沸石、锰氧化物、铁锰复合氧化物、离子交换树脂中的一种或一种以上；填料粒径范围为1～2mm。
复合多相分离器2的出水口与反硝化反应器3相连通，复合多相分离器2的排泥口与破壁反应池4相连通，下述将连通复合多相分离器2的排泥口与破壁反应池4的管路命名为第二管路。第三药剂投加系统10与第二管路相连通，本实施例中，第三药剂投加系统10包括1个用于储存氧化剂的储罐12，氧化剂为氯、二氧化氯、过氧化氢、臭氧中的一种或一种以上的混合溶液。
来自复合多相分离器2的含藻污泥排泥水与氧化剂混合后进入破壁反应池4，如图3所示，破壁反应池4包括自进口向出口依次设置的紫外区41、紫外-超声协同区42以及超声区43，紫外区41、紫外-超声协同区42、超声区43的容积比为10～25∶2～5∶1。紫外区41和紫外-超声协同区42布置有紫外灯44，紫外灯44的灯管的长度方向与水流方向垂直，相邻两根紫外灯44的间距为2～10cm。紫外-超声协同区42和超声区43的下部设置有超声波发生器45，超声波发生器45发出的超声波的方向垂直于水流方向。
破壁反应池4的出口与陶瓷膜反应器5相连通，陶瓷膜反应器5采用的陶瓷膜为膜孔径为0.05～0.45微米的微滤膜或者是截留能力为50～300Kda的超滤膜。陶瓷膜反应器5的出水口与反硝化反应器3相连通；陶瓷膜反应器5的浓水出口与污泥浓缩池6相连通，下述将连通陶瓷膜反应器5的浓水出口与污泥浓缩池6的管路命名为第三管路。第四药剂投加系统11与第三管路相连通，本实施例中，第四药剂投加系统11包括2个用于储存不同絮凝剂的储罐12，分别储存聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)。
来自陶瓷膜反应器5的浓水与絮凝剂的混合物通入污泥浓缩池6进行污泥浓缩，污泥浓缩池6的出水口与反硝化反应器3相连通，污泥浓缩池6的排泥口与压滤机7相连通，压滤机7的出水口与反硝化反应器3相连通，压滤机7出来的压滤泥饼进行安全填埋。
压滤机7为带式压滤机或板框压滤机。反硝化反应器3是上流式厌氧污泥床、内循环厌氧反应器、厌氧折板反应器或厌氧过滤毯反应器。
实施例1
待处理污水的藻密度为3.5×107个，硝态氮为5.21mg/L，COD为85mg/L。
将上述待处理污水采用上述治理系统进行治理，本实施例的治理方法为：
(1)将待处理污水通入氧化凝聚反应池1中，并通过加入药剂对待处理污水进行氧化和凝聚除藻；其中，加入的预氧化剂为高锰酸钾，预氧化剂的投量为预氧化剂与藻细胞的比例为0.5×103mg预氧化剂：0.1×109个藻细胞；预氧化剂加入后10min加入硫酸亚铁的水溶液，亚铁盐的投量为亚铁盐与藻细胞的比例为2mg亚铁盐：0.25×109个藻细胞；亚铁盐的水溶液加入后3min加入硫酸铁的水溶液，铁盐与亚铁盐的摩尔数之比为0.5∶1；铁盐加入15min后，将反应液排出氧化凝聚反应池1。
(2)向第一管路中投加絮凝剂，絮凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，并且，聚合氯化铝的投料量为20mg/L，聚丙烯酰胺的投料量为0.5mg/L。
(3)复合多相分离器2中的填料为粒径范围为1～2mm的羟基氧化铁固体填料，控制絮凝剂与污水的混合物在复合多相分离器2内停留的时间为35min。
(4)复合多相分离器2的出水通入反硝化反应器3，反硝化反应器3是内循环厌氧反应器，控制待处理水在反硝化反应器3内停留的时间为3h。
(5)向第二管路中投加氧化剂，氧化剂为臭氧，氧化剂的投量为100mg/g藻细胞干固体。
(6)将含藻污泥排泥水与氧化剂的混合物在破壁反应池4进行氧化破壁，其中，破壁反应池4的紫外区41、紫外-超声协同区42、超声区43的容积比为10∶2∶1，相邻两根紫外灯44的间距为5cm，紫外剂量为45mJ/cm2，超声波剂量为60mJ/cm2。
(7)将经破壁反应池4处理后的排泥水通入陶瓷膜反应器5进行分离，陶瓷膜反应器5采用的陶瓷膜为膜孔径为0.45微米的微滤膜，陶瓷膜反应器5的出水通入反硝化反应器3。
(8)向第三管路中投加絮凝剂，絮凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，并且，聚合氯化铝的投料量为20mg/L，聚丙烯酰胺的投料量为0.5mg/L。
(9)来自陶瓷膜反应器5的浓水与絮凝剂的混合物在污泥浓缩池6进行浓缩，并控制在污泥浓缩池6内停留40min，污泥浓缩池6的清液通入反硝化反应器3。
(10)来自污泥浓缩池6的浓缩污泥通入压滤机7进行压滤，压滤机7为带式压滤机，压滤机7的压滤液通入反硝化反应器3，泥饼进行安全填埋。
实施例2
基本上与实施例1相同，不同之处在于：进水水质不同，待处理污水的藻密度为5.5×107个，硝态氮为5.46mg/L，COD为95mg/L。
实施例3
基本上与实施例1相同，不同之处在于：进水水质不同，待处理污水的藻密度为1.9×108个，硝态氮为6.21mg/L，COD为107mg/L。紫外剂量有所提高为60mJ/cm2，超声波剂量为70mJ/cm2；预氧化剂高锰酸钾投加量为预氧化剂与藻细胞的比例为1×103mg预氧化剂：0.1×109个藻细胞；亚铁盐的投量为亚铁盐与藻细胞的比例为4mg亚铁盐：0.25×109个藻细胞；铁盐与亚铁盐的摩尔数之比为0.8∶1；聚合氯化铝的投料量为22mg/L，聚丙烯酰胺的投料量为0.6mg/L。
实施例4
基本上与实施例1相同，不同之处在于：处理水质不同，待处理污水的藻密度为2.1×108个，硝态氮为6.43mg/L，COD为120mg/L。紫外剂量有所提高为60mJ/cm2，超声波剂量为70mJ/cm2，预氧化剂高锰酸钾投加量为预氧化剂与藻细胞的比例为1×103mg预氧化剂：0.1×109个藻细胞；亚铁盐的投量为亚铁盐与藻细胞的比例为4mg亚铁盐：0.25×109个藻细胞；铁盐与亚铁盐的摩尔数之比为0.8∶1；聚合氯化铝的投料量为22mg/L，聚丙烯酰胺的投料量为0.6mg/L。
实施例5
基本上与实施例1相同，不同之处在于：处理水质不同，待处理污水的藻密度为1.6×109个，硝态氮为7.32mg/L，COD为127mg/L。紫外剂量有所提高为70mJ/cm2，超声波剂量为80mJ/cm2，预氧化剂高锰酸钾投加量为预氧化剂与藻细胞的比例为1.2×103mg预氧化剂：0.1×109个藻细胞；亚铁盐的投量为亚铁盐与藻细胞的比例为8mg亚铁盐：0.25×109个藻细胞；铁盐与亚铁盐的摩尔数之比为0.85∶1；聚合氯化铝的投料量为24mg/L，聚丙烯酰胺的投料量为0.7mg/L；第二管路中投加氧化剂，氧化剂为氧与二氧化氯，其投加质量比例为1∶1，氧化剂的投量为150mg/g藻细胞干固体。
实施例6
基本上与实施例1相同，不同之处在于：处理水质不同，待处理污水的藻密度为2.5×109个，硝态氮为7.36mg/L，COD为132mg/L。紫外剂量有所提高为70mJ/cm2，超声波剂量为80mJ/cm2，预氧化剂高锰酸钾投加量为预氧化剂与藻细胞的比例为2×103mg预氧化剂：0.1×109个藻细胞；亚铁盐的投量为亚铁盐与藻细胞的比例为10mg亚铁盐：0.25×109个藻细胞；铁盐与亚铁盐的摩尔数之比为0.9∶1；聚合氯化铝的投料量为25mg/L，聚丙烯酰胺的投料量为0.8mg/L；第二管路中投加氧化剂，氧化剂为臭氧与二氧化氯，其投加质量比例为1∶1，氧化剂的投量为200mg/g藻细胞干固体。
本发明中藻密度采用镜检计数法进行检测，硝态氮采用国标酚二磺酸分光光度法进行检测，COD采用国标重铬酸钾法进行检测。
各实施例的复合多相分离器2的出水口的水质见表1，陶瓷膜反应器5、污泥浓缩池6以及压滤机7的出水口的水质见表2，反硝化反应器3的进出水口的水质见表3，各实施例以处理一吨水为例产泥量见表4。
表1
| 样品编号 | 藻密度(个/L) | NO<sub>3</sub><sup>-</sup>-N(mg/L) | COD(mg/L) |
| 实施例1 | 13 | 5.23 | 74 |
| 实施例2 | 11 | 5.35 | 79 |
| 实施例3 | 12 | 6.06 | 84 |
| 实施例4 | 20 | 6.36 | 89 |
| 实施例5 | 14 | 7.24 | 94 |
| 实施例6 | 15 | 7.28 | 99 |
表2
表3
表4
| 样品编号 | 产泥量(g/t) |
| 实施例1 | 22.322 |
| 实施例2 | 22.345 |
| 实施例3 | 23.536 |
| 实施例4 | 24.012 |
| 实施例5 | 25.426 |
| 实施例6 | 25.539 |
本发明包括但不限于以上实施例，本领域熟练技术人员可在本发明权利要求内变换得到更多实施例。
Claims (14)
1.一种水体藻华治理系统，其特征在于：包括氧化凝聚反应池(1)、与所述的氧化凝聚反应池(1)的出水口相连通的复合多相分离器(2)、与所述的复合多相分离器(2)的出水口相连通的反硝化反应器(3)、与所述的复合多相分离器(2)的排泥口相连通的破壁反应池(4)、与所述的破壁反应池(4)的出口相连通的陶瓷膜反应器(5)、与所述的陶瓷膜反应器(5)的浓水出口相连通的污泥浓缩池(6)、与所述的污泥浓缩池(6)的排泥口相连通的压滤机(7)，所述的陶瓷膜反应器(5)的出水口、所述的污泥浓缩池(6)的出水口以及所述的压滤机(7)的出水口分别与所述的反硝化反应器(3)相连接。
2.根据权利要求1所述的水体藻华治理系统，其特征在于：所述的水体藻华治理系统还包括与所述的氧化凝聚反应池(1)相连通的第一药剂投加系统(8)、与连接所述的氧化凝聚反应池(1)和所述的复合多相分离器(2)的管路相连通的第二药剂投加系统(9)、与连接所述的复合多相分离器(2)和所述的破壁反应池(4)的管路相连通的第三药剂投加系统(10)、与连接所述的陶瓷膜反应器(5)和所述的污泥浓缩池(6)的管路相连通的第四药剂投加系统(11)。
3.根据权利要求2所述的水体藻华治理系统，其特征在于：所述的第一药剂投加系统(8)包括多个用于储存不同药剂的储罐(12)，所述的第二药剂投加系统(9)包括多个用于储存不同絮凝剂的储罐(12)，所述的第三药剂投加系统(10)包括一个或多个用于储存氧化剂的储罐(12)，所述的第四药剂投加系统(11)包括多个用于储存不同絮凝剂的储罐(12)。
4.根据权利要求1所述的水体藻华治理系统，其特征在于：所述的复合多相分离器(2)包括筒体(21)、设置在所述的筒体(21)的下部的旋流器(22)、设置所述的筒体(21)内且位于所述的旋流器(22)的上方的挡流板(23)、设置在所述的筒体(21)和所述的旋流器(22)之间的污泥浓缩部件(24)、设置在所述的筒体(21)内且位于所述的挡流板(23)的上方的多块斜板(25)、设置在所述的筒体(21)内且位于所述的多块斜板(25)的上方的填料区(26)，所述的复合多相分离器(2)的进水口开设在所述的旋流器(22)的侧部，出水口开设在所述的筒体(21)的顶部，排泥口开设在所述的旋流器(22)和所述的筒体(21)的底部。
5.根据权利要求1所述的水体藻华治理系统，其特征在于：所述的破壁反应池(4)包括自进口向出口依次设置的紫外区(41)、紫外-超声协同区(42)以及超声区(43)，所述的紫外区(41)、所述的紫外-超声协同区(42)、所述的超声区(43)的容积比为10～25∶2～5∶1。
6.根据权利要求5所述的水体藻华治理系统，其特征在于：所述的紫外区(41)和所述的紫外-超声协同区(42)布置有紫外灯(44)，所述的紫外灯(44)的灯管的长度方向与水流方向垂直，相邻两根所述的紫外灯(44)的间距为2～10cm，紫外剂量为40～80mJ/cm2。
7.根据权利要求5所述的水体藻华治理系统，其特征在于：所述的紫外-超声协同区(42)和所述的超声区(43)的下部设置有超声波发生器(45)，所述的超声波发生器(45)发出的超声波的方向垂直于水流方向，且超声波剂量为50～100mJ/cm2。
8.根据权利要求1所述的水体藻华治理系统，其特征在于：所述的陶瓷膜反应器(5)采用的陶瓷膜为膜孔径为0.05～0.45微米的微滤膜或者是截留能力为50～300Kda的超滤膜。
9.根据权利要求1所述的水体藻华治理系统，其特征在于：所述的压滤机(7)为带式压滤机(7)或板框压滤机(7)；所述的反硝化反应器(3)是上流式厌氧污泥床、内循环厌氧反应器、厌氧折板反应器或厌氧过滤毯反应器。
10.一种采用权利要求1至9中任一项所述的水体藻华治理系统治理水体藻华的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将待处理污水通入氧化凝聚反应池(1)中，并通过加入药剂对待处理污水进行氧化和凝聚除藻；
(2)向步骤(1)处理后的污水中加入絮凝剂后，通入复合多相分离器(2)进行固液分离，所述的复合多相分离器(2)的出水通入反硝化反应器(3)；
(3)向所述的复合多相分离器(2)排出的含藻污泥排泥水中加入氧化剂后，通入破壁反应池(4)进行氧化破壁；
(4)将经所述的破壁反应池(4)处理后的排泥水通入陶瓷膜反应器(5)进行分离，所述的陶瓷膜反应器(5)的出水通入所述的反硝化反应器(3)；
(5)向所述的陶瓷膜反应器(5)的浓水中投加絮凝剂后，通入污泥浓缩池(6)进行浓缩，所述的污泥浓缩池(6)的清液通入所述的反硝化反应器(3)；
(6)所述的污泥浓缩池(6)的浓缩污泥通入压滤机(7)进行压滤，所述的压滤机(7)的压滤液通入所述的反硝化反应器(3)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：步骤(1)中采用的药剂为依次投加的预氧化剂、亚铁盐的水溶液和铁盐的水溶液，并控制所述的预氧化剂和所述的亚铁盐的水溶液的投加时间间隔2～20min，所述的亚铁盐的水溶液和所述的铁盐的水溶液的投加时间间隔0～5min，投加所述的铁盐的水溶液后反应10～20min排出所述的氧化凝聚反应池(1)，所述的预氧化剂为高锰酸钾、高锰酸钠、次氯酸钠、臭氧、二氧化钙中的一种或几种；所述的预氧化剂的投量为所述的预氧化剂与藻细胞的比例为0.5～5×103mg预氧化剂：0.1～5×109个藻细胞；所述的亚铁盐为硫酸亚铁和/或氯化亚铁；所述的亚铁盐的投量为所述的亚铁盐与藻细胞的比例为2～20mg亚铁盐：0.1～5×109个藻细胞；所述的铁盐为硫酸铁、氯化铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铁中的一种或一种以上的混合物；所述的铁盐与所述的亚铁盐的摩尔数之比为0∶1～1∶1。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(5)中加入的絮凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，并且，所述的聚合氯化铝的投料量为20～27mg/L，所述的聚丙烯酰胺的投料量为0.5～1mg/L；控制所述的絮凝剂与污水的混合物在所述的复合多相分离器(2)内停留的时间为35～40min。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：步骤(3)中加入的氧化剂为氧、氯、二氧化氯、过氧化氢、臭氧中的一种或一种以上的混合溶液；所述的氧化剂的投量为100～250mg/g藻细胞干固体，或5-15g/g总氮。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：控制所述的待处理水在所述的污泥浓缩池(6)内停留的时间为30～60min，控制所述的待处理水在所述的反硝化反应器(3)内停留的时间为2～6h。
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