CN116854238A - 一种生物膜的蓝藻过滤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物膜的蓝藻过滤装置，属于蓝藻过滤技术领域，包括：箱体、至少一个出水支管、至少一个生物膜过滤件和至少一个第一阀门，箱体的顶部为开口结构，箱体的底部设置有至少一个出藻口；各出水支管的第一端伸入箱体内且与箱体固定连接；一个生物膜过滤件套设固定于一个出水口管的第一端的外侧，生物膜过滤件用于对自箱体进入出水支管的水进行蓝藻过滤并能够进行脱氮反应以降低水中氮元素的含量；一个第一阀门对应设置于一个出藻口处以对对应的出藻口进行开启或者关闭，达到过滤蓝藻，并能够对水进行脱氮处理，有效提高处理效果，并且方便对蓝藻进行收集的目的。
Description
技术领域
本发明属于蓝藻过滤技术领域，尤其涉及一种生物膜的蓝藻过滤装置。
背景技术
近年来由于经济快速发展和人口的激增，生产与生活污染物大量进入水体，人为往水体中排放的氮素和磷素过多，使得淡水的富营养化超出环境容量和自净能力，水华频繁出现，面积逐年扩散，持续时间逐年延长。据多年的研究，我国内陆湖泊水华主要是蓝藻水华，以微囊藻为主。
另外，富营养化水体蓝藻暴发、积聚和死亡后，在适宜的气象、水文条件下，与底泥中的有机物在缺氧和厌氧条件下产生生化反应，释放硫化物、甲烷和二甲基三硫等硫醚类物质，形成黑褐色伴有恶臭的黑水团即湖泛，从而导致水源地水体水质迅速恶化、生态系统受到严重破坏，影响了水体的生态、渔业、景观等功能，甚至威胁到饮用水的安全。
目前，国内外控制蓝藻水华的方法有化学、生物学和物理学等方法。
化学法控制蓝藻水华主要是向水体中投加杀藻剂、絮凝剂等，此法简单方便，短期效果明显，但难以彻底根治蓝藻水华，并且需要所使用的药品或试剂毒性较小或无毒、无污染、无腐蚀，否则会对水质带来不同程度的危害。目前常用的试剂有硫酸铜、明矾、石灰、三氯化铁絮凝剂、敌草隆、西玛津、改性粘土(有机改性或者无机改性)沉降剂等。
物理法控制蓝藻水华有机械或人工过滤与捞取蓝藻、超声波-粉碎蓝藻细胞、放射线-杀灭蓝藻细胞、电磁电场-影响细胞的活性等方法。物理方法中的过滤和捞取方法，能直接清除湖面蓝藻水华，且无明显负面影响；并且由于蓝藻中含有植物蛋白质、多糖等众多有机物质，可将捞取的蓝藻用于制备蛋白饲料、食品添加剂、提取天然色素、生物固氮、制备有机肥、生物能源等。因此用物理方法将蓝藻从水中分离出来，不仅可以解决蓝藻水华事件，而且能使其变害为利、变废为宝，达到综合治理利用的目的。
亟需一种生物膜的蓝藻过滤装置能够在现有物理法过滤蓝藻收集蓝藻的同时能够对水体进行脱氮处理，在过滤蓝藻的同时能够减少蓝藻的生成。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物膜的蓝藻过滤装置，以解决上述问题，达到过滤水体中的蓝藻，并能够对水进行脱氮处理，有效提高处理效果，并且方便对蓝藻进行收集的目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种生物膜的蓝藻过滤装置，包括：箱体、至少一个出水支管、至少一个生物膜过滤件和至少一个第一阀门，所述箱体的顶部为开口结构，所述箱体的底部设置有至少一个出藻口；各所述出水支管的第一端伸入所述箱体内且与所述箱体固定连接；一个所述生物膜过滤件套设固定于一个所述出水口管的第一端的外侧，所述生物膜过滤件用于对自所述箱体进入所述出水支管的水进行蓝藻过滤并能够进行脱氮反应以降低水中氮元素的含量；一个所述第一阀门对应设置于一个所述出藻口处以对对应的所述出藻口进行开启或者关闭。
优选的，所述出水支管的第一端的侧壁上设置有多个出水孔，所述生物膜过滤件包括过滤网袋、生物膜填料主体和生物膜层，所述生物膜层附着于所述过滤网袋的表面，所述生物膜填料装填于所述过滤网袋内，所述过滤网袋套设固定在所述出水支管的第一端的外侧。
优选的，所述生物膜填料主体为将脱磷、活化、造粒定型后的生物质碳化碳浸泡在浓度为0.05-1.5mol/L的NaHCO3溶液中，进行脱磷反应后，用水冲洗；并浸泡在浓度为0.05—2.0mol/L的盐酸中，使其活化后，用水冲洗并晾干；然后将其与粘土按1-50:1的比例混合造粒，并经无氧加热定型而成，所述过滤网袋表面富集脱氮微生物以及附着水生藻类形成所述生物膜层。
优选的，所述过滤网袋的滤网目数为5-80目，所述生物膜填料主体中颗粒的粒径为5-200mm。
优选的，还包括多个增氧装置，一个所述增氧装置与一个所述生物膜过滤件对应设置以增加所述生物膜过滤件处的氧气含量。
优选的，所述增氧装置包括气泵、增氧管和出气盘，所述增氧管与所述箱体固定连接，所述增氧管的一端与所述气泵连接并连通，另一端与所述出气盘连接并连通，所述出气盘设置于所述生物膜过滤件的下方，所述出气盘的顶部设置有多个出气孔。
优选的，所述出藻口的形状为漏斗形。
优选的，还包括出藻总管和吸藻泵，所述出藻总管与各所述出藻口连接并连通，所述吸藻泵设置于所述出藻总管上以将所述箱体内的蓝藻吸出。
优选的，还包括出水总管和第一抽水泵，各所述出水支管的第二端与所述出水总管连接并连通，所述第一抽水泵设置于所述出水总管上以将所述出水支管中完成过滤的水抽走，各所述出水支管上均设置有第二阀门。
优选的，还包括进水管和第二抽水泵，所述进水管连通所述箱体的顶部开口，所述第二抽水泵设置在所述进水管上以将水抽入所述箱体中。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
本发明提供了一种生物膜的蓝藻过滤装置，通过在箱体内设置的生物膜过滤件能够将从箱体内流入出水支管的水进行蓝藻过滤，并且能生物膜过滤件能够进行脱氮反应从降低水中的氮元素含量，从而从根源上减少蓝藻的形成，有效的提高了对富营养水体中蓝藻的处理效果。另外通过在箱体的底部设置出藻口，方便过滤后的蓝藻的收集，方便对蓝藻进行废物利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1为本发明提供的生物膜的蓝藻过滤装置的结构示意图；
图2为本发明提供的生物膜的蓝藻过滤装置中增氧装置的俯视图；
图中，1、箱体；2、出藻口；3、出水支管；4、生物膜过滤件；5、第一阀门；6、出水孔；7、增氧管；8、出气盘；9、出藻总管；10、吸藻泵；11、出水总管；12、第一抽水泵；13、第二阀门；14、进水管；15、第二抽水泵；16、出气孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种生物膜的蓝藻过滤装置，如图1-图2所示，包括：箱体1、至少一个出水支管3、至少一个生物膜过滤件4和至少一个第一阀门5，箱体1的顶部为开口结构，箱体1的底部设置有至少一个出藻口2；各出水支管3的第一端伸入箱体1内且与箱体1固定连接；一个生物膜过滤件4套设固定于一个出水口管的第一端的外侧，生物膜过滤件4用于对自箱体1进入出水支管3的水进行蓝藻过滤并能够进行脱氮反应以降低水中氮元素的含量；一个第一阀门5对应设置于一个出藻口2处以对对应的出藻口2进行开启或者关闭，通过在箱体1内设置的生物膜过滤件4能够将从箱体1内流入出水支管3的水进行蓝藻过滤，并且能生物膜过滤件4能够进行脱氮反应从降低水中的氮元素含量，从而从根源上减少蓝藻的形成，有效的提高了对富营养水体中蓝藻的处理效果。另外通过在箱体1的底部设置出藻口2，方便过滤后的蓝藻的收集，方便对蓝藻进行废物利用。
在一个优选的实施例中，出水支管3的第一端的侧壁上设置有多个出水孔6，生物膜过滤件4包括过滤网袋、生物膜填料主体和生物膜层，生物膜层附着于过滤网袋的表面，生物膜填料装填于过滤网袋内，过滤网袋套设固定在出水支管3的第一端的外侧，结构简单，通过在出水支管3的侧壁上设置多个出水孔6，方便经过生物膜过滤件4过滤后的水进入出水支管3中。
在一个优选的实施例中，生物膜填料主体为将脱磷、活化、造粒定型后的生物质碳化碳浸泡在浓度为0.05-1.5mol/L的NaHCO3溶液中，进行脱磷反应后，用水冲洗；并浸泡在浓度为0.05—2.0mol/L的盐酸中，使其活化后，用水冲洗并晾干；然后将其与粘土按1-50:1的比例混合造粒，并经无氧加热定型而成，过滤网袋表面富集脱氮微生物以及附着水生藻类形成生物膜层，过滤网袋的滤网目数为5-80目，生物膜填料主体中颗粒的粒径为5-200mm。
上述实施例中的生物膜过滤件4的制备过程为：S1：生物膜填料主体脱磷：以秸秆、谷壳、木屑等气化制造煤气后的废弃物(生物质碳化碳)作为生物膜填料主体，浸泡在浓度为0.05-1.5mol/L(0.8mol/L)的NaHCO3溶液中，进行脱磷反应，12-24小时(优选20小时)之后用自来水冲洗；S2：生物膜填料主体活化：将脱磷后的生物膜填料主体浸泡在浓度为0.05-2.0mol/L(优选0.5mol/L)的盐酸中，使其活化，12-24小时(优选20小时)之后用自来水冲洗并晾干；S3：生物膜填料主体造粒定型——将活化后的生物膜填料主体与高岭土或其它粘土按1-50∶1(优选40∶1)的比例混合造粒，粒径控制在5-200mm(优选10-20mm)，并经无氧加热定型，得到生物膜填料主体颗粒，具体加热温度和时间以将造粒后的生物膜填料主体颗粒烘干为度，通常加热温度宜控制在200-500℃；S4：生物膜填料主体颗粒装网——将生物膜填料颗粒装入目数为5-80目(优选35-45目)的聚烯烃过滤网袋中；S5：形成生物膜层：将填装生物膜填料主体颗粒的过滤网袋置入水源地水体，使其表面富集本土硝化细菌、反硝化细菌、光合细菌、芽孢杆菌等脱氮微生物，并附着水生藻类和底栖动物，共同形成30-80目的生物膜，得到生物膜过滤件4，通过对本土微生物富集、藻类附着和底栖动物附着形成的生物膜层能够进行脱氮反应降低水中的氮元素含量，从而从根源上杜绝蓝藻的生成。
在一个优选的实施例中，生物膜的蓝藻过滤装置还包括多个增氧装置，一个增氧装置与一个生物膜过滤件4对应设置以增加生物膜过滤件4处的氧气含量，能够增加生物膜过滤件4的脱氮反应效果。
在一个优选的实施例中，增氧装置包括气泵、增氧管7和出气盘8，增氧管7与箱体1固定连接，增氧管7的一端与气泵连接并连通，另一端与出气盘8连接并连通，出气盘8设置于生物膜过滤件4的下方，出气盘8的顶部设置有多个出气孔16，结构简单，通过气泵将空气从增氧管7通入出气盘8中，在从出气盘8中的出气孔16中流入生物膜过滤件4处的水体中，从而增加了生物膜过滤件4处的氧气含量。
在一个优选的实施例中，各出气孔16在出气盘8的顶部的周向方向均匀设置有两圈，且两圈出气孔16之间交错设置，有效增加出气的均匀性，保证增氧效果。
在一个优选的实施例中，出藻口2的形状为漏斗形，且出藻口2的侧壁为光滑结构，漏斗形结构和侧壁设置成光滑结构，方便蓝藻在自身的重力作用下从出藻口2流出，结构简单，方便对蓝藻进行收集。
在一个优选的实施例中，生物膜的蓝藻过滤装置还包括出藻总管9和吸藻泵10，出藻总管9与各出藻口2连接并连通，吸藻泵10设置于出藻总管9上以将箱体1内的蓝藻吸出。
在一个优选的实施例中，生物膜的蓝藻过滤装置还包括出水总管11和第一抽水泵12，各出水支管3的第二端与出水总管11连接并连通，第一抽水泵12设置于出水总管11上以将出水支管3中完成过滤的水抽走，各出水支管3上均设置有第二阀门13，结构简单，通过设置出水总管11和第一抽水泵12方便将过滤完成的水体抽回水源地的水体中，各出水支管3中均对应设置有第二阀门13，方便各出水支管3单独使用，在进行维护或者更换一个出水支管3的生物膜过滤件4时其他出水支管3可以继续工作，避免影响装置的工作效率,另外，可以将第一抽水泵和出水总管反向对接，通过第一抽水泵向抽水总管内冲水，从而能够对生物膜过滤件进行冲洗。
在一个优选的实施例中，生物膜的蓝藻过滤装置还包括进水管14和第二抽水泵15，进水管14连通箱体1的顶部开口，第二抽水泵15设置在进水管14上以将水抽入箱体1中，当箱体1中的蓝藻积累到需要清出箱体1时，将第二抽水泵15关闭，开启各第一阀门5和出藻泵，将蓝藻从箱体1中抽出进行收集。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种生物膜的蓝藻过滤装置，其特征在于：包括：
箱体(1)，所述箱体(1)的顶部为开口结构，所述箱体(1)的底部设置有至少一个出藻口(2)；
至少一个出水支管(3)，各所述出水支管(3)的第一端伸入所述箱体(1)内且与所述箱体(1)固定连接；
至少一个生物膜过滤件(4)，一个所述生物膜过滤件(4)套设固定于一个所述出水口管的第一端的外侧，所述生物膜过滤件(4)用于对自所述箱体(1)进入所述出水支管(3)的水进行蓝藻过滤并能够进行脱氮反应以降低水中氮元素的含量；以及
至少一个第一阀门(5)，一个所述第一阀门(5)对应设置于一个所述出藻口(2)处以对对应的所述出藻口(2)进行开启或者关闭。
2.根据权利要求1所述的生物膜的蓝藻过滤装置，其特征在于：所述出水支管(3)的第一端的侧壁上设置有多个出水孔(6)，所述生物膜过滤件(4)包括过滤网袋、生物膜填料主体和生物膜层，所述生物膜层附着于所述过滤网袋的表面，所述生物膜填料装填于所述过滤网袋内，所述过滤网袋套设固定在所述出水支管(3)的第一端的外侧。
3.根据权利要求2所述的生物膜的蓝藻过滤装置，其特征在于：所述生物膜填料主体为将脱磷、活化、造粒定型后的生物质碳化碳浸泡在浓度为0.05-1.5mol/L的NaHCO3溶液中，进行脱磷反应后，用水冲洗；并浸泡在浓度为0.05—2.0mol/L的盐酸中，使其活化后，用水冲洗并晾干；然后将其与粘土按1-50:1的比例混合造粒，并经无氧加热定型而成，所述过滤网袋表面富集脱氮微生物以及附着水生藻类形成所述生物膜层。
4.根据权利要求3所述的生物膜的蓝藻过滤装置，其特征在于：所述过滤网袋的滤网目数为5-80目，所述生物膜填料主体中颗粒的粒径为5-200mm。
5.根据权利要求1所述的生物膜的蓝藻过滤装置，其特征在于：还包括多个增氧装置，一个所述增氧装置与一个所述生物膜过滤件(4)对应设置以增加所述生物膜过滤件(4)处的氧气含量。
6.根据权利要求5所述的生物膜的蓝藻过滤装置，其特征在于：所述增氧装置包括气泵、增氧管(7)和出气盘(8)，所述增氧管(7)与所述箱体(1)固定连接，所述增氧管(7)的一端与所述气泵连接并连通，另一端与所述出气盘(8)连接并连通，所述出气盘(8)设置于所述生物膜过滤件(4)的下方，所述出气盘(8)的顶部设置有多个出气孔(16)。
7.根据权利要求1所述的生物膜的蓝藻过滤装置，其特征在于：所述出藻口(2)的形状为漏斗形。
8.根据权利要求7所述的生物膜的蓝藻过滤装置，其特征在于：还包括出藻总管(9)和吸藻泵(10)，所述出藻总管(9)与各所述出藻口(2)连接并连通，所述吸藻泵(10)设置于所述出藻总管(9)上以将所述箱体(1)内的蓝藻吸出。
9.根据权利要求1所述的生物膜的蓝藻过滤装置，其特征在于：还包括出水总管(11)和第一抽水泵(12)，各所述出水支管(3)的第二端与所述出水总管(11)连接并连通，所述第一抽水泵(12)设置于所述出水总管(11)上以将所述出水支管(3)中完成过滤的水抽走，各所述出水支管(3)上均设置有第二阀门(13)。
10.根据权利要求9所述的生物膜的蓝藻过滤装置，其特征在于：还包括进水管(14)和第二抽水泵(15)，所述进水管(14)连通所述箱体(1)的顶部开口，所述第二抽水泵(15)设置在所述进水管(14)上以将水抽入所述箱体(1)中。
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