CN113651472B - 船载式蓝藻及藻毒素处理装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种船载式蓝藻及藻毒素处理装置及处理方法，属于水文与水资源学中的水体污染处理技术领域，包括分离降解装置和多层净化装置，所述分离降解装置包括外桶电机，齿轮，进水口，外壁，外桶，内桶，底座，皮带和桶盖；所述多层净化装置为三层结构，第一层为进水层，第二层为泥沙、蓝藻过滤层，第三层为氮磷吸收层。在本发明的技术方案中，分离降解装置采用内外桶双重反向离心的方法，一方面可使桶内紊流剧烈，蓝藻细胞破碎，释放出藻毒素，另一方面湖水与催化剂充分混合，提高降解效率。分离后又经由多层净化装置净化过滤，既除去了水中蓝藻和其它杂质，又有效降解了藻毒素。
Description
技术领域
本发明属于水文与水资源学中的水体污染处理技术领域，特别是涉及一种船载式蓝藻及藻毒素处理装置及处理方法。
背景技术
根据2019年度的中国环境状况公告，2019年，全国地表水监测的1931个水质断面（点位）中，Ⅰ～Ⅲ类水质断面(点位)占74.9%，比2018年上升3.9个百分点；劣Ⅴ类占3.4%，比2018年下降3.3个百分点。主要污染指标为化学需氧量、总磷和高锰酸盐指数。Ⅰ～Ⅲ类水质断面占79.1%，比2018年上升4.8个百分点；劣Ⅴ类占3.0%，比2018年下降3.9个百分点。主要污染指标为化学需氧量、高锰酸盐指数和氨氮含量。我国部分淡水水体存在蓝藻水华爆发的风险。
国外，美国、日本、欧洲等国家蓝藻治理时期早，同时辅以严格的法律措施来规范公民，故蓝藻治理效果好。在我国，保护水体的法律体系不完备、基础设施建设落后，整体水平不高，科技含量低，特别是长期以来人们为追求利益，肆意排放污染水体，造成水体污染不可逆现象；同时农业生产粗放，大部分未被利用的氮、磷和钾等养分通过径流、淋溶等方式进入环境水体，继而引起水体蓝藻爆发。
当水华严重时，藻细胞会释放出大量蓝藻毒素进入水体，其中，微囊藻毒素(Microcystin，MC) 是一种在蓝藻水华污染中出现频率最高、产生量最大和造成危害最严重的蓝藻毒素种类。我国是世界上重要的水产品生产消费国，水产品已成为重要的动物源蛋白来源。高浓度的蓝藻水体使得我国水产品中将普遍含有MC，其含量随着水质污染程度和蓝藻生物量的多少而变化。在某些水污染严重的地区，MC在水产品中的含量已经超过了世界卫生组织的每日最大摄入量，对人体产生潜藏危害。同时，我国，河流和湖泊是重要的农业灌溉水源；蓝藻藻泥作为肥料使用也越来越广泛。MC在各种蔬菜中有不同的转移富集规律。因此，亟需对蓝藻进行治理。
为解决湖泊中蓝藻水华不易降解和处理的问题，本发明设计出一种船载式蓝藻及藻毒素处理装置及处理方法，用于缓解河湖蓝藻问题。
发明内容
解决的技术问题：本发明提供了一种船载式蓝藻及藻毒素处理装置及处理方法，解决了湖泊中蓝藻水华不易降解和处理的技术问题。首先利用分离净化装置的双重反向离心作用，使桶内紊流剧烈，蓝藻细胞破碎，释放出藻毒素，另一方面湖水与催化剂充分混合，提高降解效率；分离后又经由多层净化装置净化过滤，既除去水中蓝藻和其它杂质，又有效降解了藻毒素。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供了一种载式蓝藻及藻毒素处理装置，包括分离净化装置和多层过滤净化装置，分离降解装置与多层净化装置通过水管相互连接。
分离降解装置包括：外桶电机，齿轮，进水口，外壁，外桶，内桶，底座，皮带和桶盖；外桶电机固定设置在桶盖上方，齿轮在外桶电机的控制下可以实现顺逆两种方向旋转，两个齿轮通过皮带进行传动，其中一个齿轮固定在外桶上方，外桶电机开启时，可以带动外桶进行旋转离心；外壁的上方设有桶盖；进水口设置在电机旁；内桶设置在外桶内部；底座设置在外桶的下方，与外壁的底部相连。
多层净化装置为由拼接外板拼接形成的上方开口的敞口装置，包括滤板，格栅和支架，滤板上设置有格栅，两层滤板通过支架将其分别固定在多层净化装置的中部，使多层净化装置形成三层结构，从上到下依次为，第一层为进水层，第二层为泥沙、蓝藻过滤层，第三层为氮磷吸收层。支架和滤板便于拆卸，方便当滤板中杂质较多时进行更换清洗，所以多层净化装置可以多次反复使用。
进一步地，内桶包括传动轴，内桶桶壁，内桶电机；传动轴与内桶桶壁底部相连，内桶桶壁在传动轴的带动下进行旋转；内桶电机设置在桶盖上方，控制传动轴的转动。
进一步地，泥沙、蓝藻过滤层填充沙石、活性炭，对残留的泥沙和蓝藻进行过滤；氮磷吸收层填充沸石复合材料，对氮磷进行吸收。
本发明还提供了一种船载式蓝藻及藻毒素处理方法，包括如下具体步骤：
装置开启前在外桶外安置紫外灯和水泵，在外桶与内桶内均放置二氧化钛催化剂，并在内桶中缠绕无纺纱布；
开启紫外灯，水泵和内桶电机，带有蓝藻的湖水通过进水口进入装置，传动轴在内桶电机的控制下带动内桶桶壁进行旋转，内桶进行转动离心，由于纱布的作用，在离心过程中，大量蓝藻被阻隔在内桶，其余湖水通过内桶桶壁流入外桶内；
内桶中二氧化钛催化剂发挥催化作用，在紫外灯照射下降解部分藻毒素；
控制外桶电机使齿轮开始转动，在皮带的传送下，两个齿轮同时转动，带动外桶旋转，其旋转方向与内桶桶壁的旋转方向相反，外桶进行反向离心，大量蓝藻细胞破碎，释放出藻毒素；
在反向离心过程中，湖水透过纱布进入外桶后，在二氧化钛催化剂的催化下，继续反向离心对湖水和催化剂进一步混合搅拌，使藻毒素被进一步降解；
进行离心分离后，外桶透过桶孔出水，经由外壁的过渡作用经水管流向多层过滤净化装置，水中残余蓝藻及其它杂质通过进水层，流经泥沙、蓝藻过滤层，过滤后通过滤板上的格栅进入氮磷吸收层，进行净化过滤，进一步对水质进行改善。
有益效果：
在本发明的技术方案中，分离净化装置采用内外桶双重反向离心的方法，一方面可使桶内紊流剧烈，蓝藻细胞破碎，释放出藻毒素，另一方面湖水与催化剂充分混合，提高降解效率。分离后又经由多层净化装置净化过滤，既除去水中蓝藻和其它杂质，又有效降解了藻毒素。在紫外光的照射和催化剂的催化作用下，藻毒素可被降解，且内外桶中均装有催化剂，提高了降解藻毒素的效率。实现一器两用，给蓝藻污染治理工作带来便捷。
附图说明
图1是分离降解装置图；
图2是内桶结构示意图；
图3是多层净化装置图；
图4是多层净化装置结构图；
图5是装置整体图。
附图标记说明：1、外桶电机；2、齿轮；3、进水口；4、外壁；5、外桶；6、内桶；7、底座；8、皮带；9、桶盖；10、传动轴；11、内桶桶壁；12、内桶电机；13、滤板；14、进水层；15、泥沙、蓝藻过滤层；16、氮磷吸收层；17、拼接外板；18、格栅；19、支架。
具体实施方式
以下将结合本发明的附图，对本发明的实施例作进一步清楚、详细的描述。本实施例所涉及的仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明提供了一种船载式蓝藻及藻毒素处理装置，如图1-5所示，包括分离降解装置和多层净化装置，分离降解装置与多层净化装置通过一根外接水管相互连接。
其中，分离降解装置包括：外桶电机1，齿轮2，进水口3，外壁4，外桶5，内桶6，底座7，皮带8和桶盖9；外桶电机1固定设置在桶盖9上方，齿轮2在外桶电机1的控制下可以实现顺逆两种方向旋转，两个齿轮2通过皮带8进行传动，其中一个齿轮2固定在外桶5上方，外桶电机1开启时，可以带动外桶5进行旋转离心；外壁4的上方设有桶盖9；进水口3设置在电机1旁边；内桶6设置在外桶5内部；底座7设置在外桶5的下方，与外壁4的底部相连。
其中，多层净化装置为由拼接外板17拼接形成的上方开口的敞口装置，包括滤板13，格栅18和支架19，所述滤板13上设置有格栅18，两层滤板13通过支架19将其分别固定在多层净化装置的中部，使多层净化装置形成三层结构，从上到下依次为，第一层为进水层14，第二层为泥沙、蓝藻过滤层15，第三层为氮磷吸收层16。
其中，内桶6包括传动轴10，内桶桶壁11，内桶电机12；传动轴10与内桶桶壁11底部相连，内桶桶壁11在传动轴10的带动下进行旋转；内桶电机12设置在桶盖9上方，控制传动轴10的转动。
其中，泥沙、蓝藻过滤层15填充沙石、活性炭，对残留的泥沙和蓝藻进行过滤；氮磷吸收层16填充沸石复合材料，对氮磷进行吸收。
本发明还提供了一种船载式蓝藻及藻毒素处理方法，包括如下具体步骤：
1.利用分离降解装置进行蓝藻处理和藻毒素降解：
装置开启前在外桶5外安置紫外灯和水泵，在外桶5与内桶6内均放置二氧化钛催化剂，并在内桶6中缠绕无纺纱布。开启紫外灯，水泵和内桶电机12，带有蓝藻的湖水通过进水口3进入装置，传动轴10在内桶电机12的控制下带动内桶桶壁11进行旋转，内桶6进行转动离心，由于纱布的作用，在离心过程中，大量蓝藻被阻隔在内桶6，其余湖水通过内桶桶壁11流入外桶5内。内桶6中二氧化钛催化剂发挥催化作用，在紫外灯照射下降解部分藻毒素。
控制外桶电机1使齿轮2开始转动，在皮带8的传送下，两个齿轮2同时转动，带动外桶5旋转，其旋转方向与内桶桶壁11的旋转方向相反，外桶5进行反向离心，大量蓝藻细胞破碎，释放出藻毒素。在反向离心过程中，湖水透过纱布进入外桶5后，在二氧化钛催化剂的催化下，继续反向离心对湖水和催化剂进一步混合搅拌，使藻毒素被进一步降解。
2.进入多层净化装置对水质进一步净化：
进行离心分离后，外桶5透过桶孔出水，经由外壁4的过渡作用经水管流向多层过滤净化装置，其出水由开关控制，以达到催化降解藻毒素所必要的光照时间。水中残余蓝藻及其它杂质通过进水层14，流经泥沙、蓝藻过滤层15，过滤后通过滤板13上的格栅18进入氮磷吸收层16，进行净化过滤，进一步对水质进行改善。支架19和滤板13便于拆卸，方便当滤板13中杂质较多时进行更换清洗。所以多层净化装置可以多次反复使用。净化完成后，由于蓝藻主要聚集在湖水表面，湖水将透过管道排入湖水底层，过滤完成。
3.残渣处理：
当桶内蓝藻富集过多，影响内外桶离心，通过传感器监测转速。当转速降低到一定标准，停止装置的运行。外接水泵开始抽出桶内蓝藻，并设置传感器监测，当蓝藻降低一定程度时，蓝藻抽取泵停止工作。整个装置再进行工作。
Claims (4)
1.船载式蓝藻及藻毒素处理装置，其特征在于，包括分离降解装置和多层净化装置，所述分离降解装置与多层净化装置通过一根外接水管相互连接；
所述分离降解装置包括：外桶电机(1)，齿轮(2)，进水口(3)，外壁(4)，外桶(5)，内桶(6)，底座(7)，皮带(8)和桶盖(9)；所述外桶电机(1)固定设置在桶盖(9)上方，所述齿轮(2)在外桶电机(1)的控制下可以实现顺逆两种方向旋转，两个齿轮(2)通过皮带(8)进行传动，其中一个齿轮(2)固定在外桶(5)上方；所述外壁(4)的上方设有桶盖(9)；所述进水口(3)设置在外桶 电机(1)旁；所述内桶(6)设置在外桶(5)内部；所述底座(7)设置在外桶(5)的下方，与外壁(4)的底部相连；
所述多层净化装置为由拼接外板(17)拼接形成的上方开口的敞口装置，包括滤板(13)，格栅(18)和支架(19)，所述滤板(13)上设置有格栅(18)，两层滤板(13)通过支架(19)将其分别固定在多层净化装置的中部，使多层净化装置形成三层结构，从上到下依次为，第一层为进水层(14)，第二层为泥沙、蓝藻过滤层(15)，第三层为氮磷吸收层(16)。
2.根据权利要求1所述的船载式蓝藻及藻毒素处理装置，其特征在于，所述内桶(6)包括传动轴(10)，内桶桶壁(11)，内桶电机(12)；所述传动轴(10)与内桶桶壁(11)底部相连，内桶桶壁(11)在传动轴(10)的带动下进行旋转；所述内桶电机(12)设置在桶盖(9)上方，控制传动轴(10)的转动。
3.根据权利要求2所述的船载式蓝藻及藻毒素处理装置，其特征在于，所述泥沙、蓝藻过滤层(15)填充沙石、活性炭，对残留的泥沙和蓝藻进行过滤；所述氮磷吸收层(16)填充沸石复合材料，对氮磷进行吸收。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的船载式蓝藻及藻毒素处理装置的处理方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
装置开启前在外桶(5)外安置紫外灯和水泵，在外桶(5)与内桶(6)内均放置二氧化钛催化剂，并在内桶(6)中缠绕无纺纱布；
开启紫外灯，水泵和内桶电机(12)，带有蓝藻的湖水通过进水口(3)进入装置，传动轴(10)在内桶电机(12)的控制下带动内桶桶壁(11)进行旋转，内桶(6)进行转动离心，由于纱布的作用，在离心过程中，大量蓝藻被阻隔在内桶(6)，其余湖水通过内桶桶壁(11)流入外桶(5)内；
内桶(6)中二氧化钛催化剂发挥催化作用，在紫外灯照射下降解部分藻毒素；
控制外桶电机(1)使齿轮(2)开始转动，在皮带(8)的传送下，两个齿轮(2)同时转动，带动外桶(5)旋转，其旋转方向与内桶桶壁(11)的旋转方向相反，外桶(5)进行反向离心，大量蓝藻细胞破碎，释放出藻毒素；
在反向离心过程中，湖水透过纱布进入外桶(5)后，在二氧化钛催化剂的催化下，继续反向离心对湖水和催化剂进一步混合搅拌，使藻毒素被进一步降解；
进行离心分离后，外桶(5)透过桶孔出水，经由外壁(4)的过渡作用经水管流向多层过滤净化装置，水中残余蓝藻及其它杂质通过进水层(14)，流经泥沙、蓝藻过滤层(15)，过滤后通过滤板(13)上的格栅(18)进入氮磷吸收层(16)，进行净化过滤，进一步对水质进行改善。
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