[发明专利]表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置

说明书

本发明提供一种表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置，包括太阳能电池板及与太阳能电池板相连的浮体平台，浮体平台上搭载有表层藻水收集单元、藻水絮凝反应单元、絮凝剂备用投加单元、藻水流动控制单元、藻类与营养盐分离单元、清洁藻水排放单元、浮体平台动力驱动单元。本发明无需将表层高密度藻水抽取到岸边处理，不必加入絮凝药剂，不需投入脱氮除磷微生物载体，不用将藻水机械浓缩，藻类和氮磷等营养盐的去除效果好，动力消耗少，运行成本低，维护简单，无化学药剂污染和固体废物产生。

技术领域

本发明涉及水资源保护与水环境治理领域，具体是一种表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置。

背景技术

过量营养物质(主要是氮磷)造成表层水体藻类快速生长积聚，导致湖库水体出现富营养化。目前，富营养化水体的发生程度和范围在我国仍然呈快速发展趋势，形势十分严峻。水体富营养化防治通常采用藻类控制和过量氮磷等营养物质削减相结合的方式。对藻类控制来说，常用打捞除藻、机械除藻或化学除藻等方法；过量营养物质削减则大多采用清水稀释、植物吸收净化等措施。总体来看，藻类物理防治措施耗时耗力，机械或药剂投入大，藻类收集与分离也不甚理想；过量营养物质削减通常配套建设引水工程或生态修复工程，引水工程耗资巨大，需要引调大量清水；生态修复工程耗时长，见效慢。在外源截污背景下，采用合适的工艺方法快速收集与分离水体中的氨氮和磷等营养物质，低成本将其带离湖库水体；与此同时，使富营养化水体中的藻类数量及生长态势得到有效控制，是治理河湖富营养化问题的重要努力方向。

湖库等天然富营养化水体，水域体积大，藻类易积聚于表层水体，氮磷等浓度低于工业废水或市政生活污水，不适宜抽取后在岸边用传统污水生化处理工艺净化。开展表层水体藻类与营养盐的原位收集与分离，具有不占地、机动、灵活、藻类与营养盐的去除效率高于生态修复工程、见效相对较快、受季节气候影响较小等优点。目前，国内外公开了一些富营养化水体藻类与营养盐的原位处理装置或技术，公开号为CN 105833596 A的专利公开了一种全自动船载除藻的方法及设备，采用转鼓微滤除藻机收集藻水，然后通过两个浓缩器进行脱水，形成半固相藻泥，最后借助反冲洗管路实现藻水分离。公开号为CN 104817228A的专利公开了一种用于富营养化缓流水体原位净化的太阳能动力脱氮除磷生物箱阵列，在生物箱内填充组合生物载体，通过好氧生物箱与厌氧生物箱的组合，分步实现反硝化脱氮以及生物除磷。公告号为CN 103288160 B的专利公开了一种移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置及其使用方法，通过微气泡发生器气浮分离藻类、漂浮藻类收集、超声灭藻及藻渣脱水等进行藻类收集、杀灭及分离。公告号为CN 102344190 B的专利公开了一种强化凝聚除藻并控制胞内物质释放的方法，通过高锰酸钾与铁盐的共同作用抑制藻细胞活动，提高藻细胞的沉降性能。

本发明人在实现本发明的过程中发现，现有富营养化水体藻类及营养盐原位处理装置或技术存在较大不足：(1)藻类收集与分离方面，不能针对性地收集积聚在表层水体的高密度藻类，造成后续脱水量大，藻类分离效率低；(2)富营养化水体的氮磷等营养盐浓度低，微生物脱氮除磷效率低，易受气温等环境条件影响，氮磷等营养物质的水体分离效果有限；(3)采用高锰酸钾、铁盐、超声波、微滤等方式对藻水中的藻类进行分离或杀灭，药剂消耗与能耗较高，且容易造成藻毒素污染；(4)单一除藻或去除营养盐，缺乏藻类与营养盐从表层水体中同步收集与分离的功能。湖库等富营养化水体的水面开阔，流速缓慢，表层水体藻类分布广，如何通过太阳能或岸边充电，利用蓄电池供电，原位微动力收集与分离表层水体的积聚藻类与营养盐，高效精准收集表层高密度藻水，快速沉降表层水体中的藻类与营养盐，低成本分离与回收藻类与营养盐，并将浓缩的藻类与营养盐移出湖库，将是解决天然水体富营养化的新思路，具有极大的环境、经济、社会效益和应用前景。

发明内容

本发明提供一种表层水体藻类与营养盐的微动力原位收集分离一体化装置，无需将表层高密度藻水抽取到岸边处理，不必加入絮凝药剂，不需投入脱氮除磷微生物载体，不用将藻水机械浓缩，藻类和氮磷等营养盐的去除效果好，动力消耗少，运行成本低，维护简单，无化学药剂污染和固体废物产生。