CN110776212A - 一种高藻河道输入性藻类管道导排降解系统及降解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高藻河道输入性藻类管道导排降解系统及降解方法，该系统包括按河道水流方向自上而下，依序设置的蓝藻水华柔性拦截导流收集系统、封闭管道集群杀灭除藻系统、以及尾水强化净化低耗高效生态净化系统三部分，蓝藻水华柔性拦截导流收集系统能够将收集到的高浓藻水导入到封闭管道集群杀灭除藻系统中，封闭管道集群杀灭除藻系统处理后的水排入尾水强化净化低耗高效生态净化系统。本发明解决了单一技术的不足，实现对河道输入性藻类及氮、磷、有机物的高效去除，持续有效地改善河道水质状况，提高了河道的生态功能和景观效果，具有很大的实用价值和广阔的应用前景。

Description

一种高藻河道输入性藻类管道导排降解系统及降解方法

技术领域

本发明涉及一种高藻河道输入性藻类管道导排降解系统及降解方法，属于河道水体污染治理技术领域。

背景技术

随着经济快速发展，含有大量N、P元素的工、农业废水和居民生活污水排入河道及湖泊，导致水体富营养化现象日益严重，各淡水湖泊藻类水华尤其是蓝藻水华爆发严重。中国太湖作为重要水源地，每年蓝藻水华在盛行风的驱动下聚集到湖西及西北近岸带及湖湾。在湖泊近岸带及湖湾聚集的大量蓝藻还不断涌入连通的河道，进入滨湖城市的支流支浜。以与太湖西北部梅梁湾相连的梁溪河为例。梁溪河是一条典型的高藻胁迫河道，河道内藻类浓度很高，其干流两侧的支流支浜密布、贯穿居民小区之间，蓝藻等藻类的大量生长改变了河道水体的理化环境，造成河水透明度降低并散发腥臭味，不仅影响了养殖水域生态系统、供水、旅游业及生态景观，直接影响周边居民生产生活，迫切需要治理。

目前，由于此类高藻胁迫河道藻密度高，河道水质受输入性蓝藻水华影响极大，单一的物理、化学治理或生物生态治理存在较大缺陷，难以满足城市河道除藻及水质净化的要求。例如，物理、化学治理只考虑某类污染物的去除效果，未考虑生物的适应性，通常会产生较大的生态毒性。而单一生态修复效果见效慢、系统容易崩溃，难以稳定运行。另一方面，单一技术不能充分实现水质净化和生态修复的统一。利用高效经济的处理方法对蓝藻水华输入型河道进行藻类杀灭去除和水质净化已成为当今国内外学者的研究重点之一，亟待进行解决。

发明内容

发明目的：为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高藻河道输入性藻类管道导排降解系统及降解方法，能够实现对河道输入性藻类及氮、磷、有机物的高效去除，持续有效地改善河道水质状况。

技术方案：为了达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种高藻河道输入性藻类管道导排降解系统，包括按河道水流方向自上而下，依序设置的蓝藻水华柔性拦截导流收集系统、封闭管道集群杀灭除藻系统、以及尾水强化净化低耗高效生态净化系统三部分，蓝藻水华柔性拦截导流收集系统能够将收集到的高浓藻水导入到封闭管道集群杀灭除藻系统中，封闭管道集群杀灭除藻系统处理后的水排入尾水强化净化低耗高效生态净化系统。

作为本发明一种具体的实施方案：

所述蓝藻水华柔性拦截导流收集系统，包括推流曝气装置和柔性拦截导流收集装置，两者分别设置在河道的两侧，并且位置相对应(推流曝气装置的设置位置，能够将蓝藻水华推向柔性拦截导流收集装置，使其能够富集蓝藻水华)；推流曝气装置能够将蓝藻水华主要聚积在河道一侧，柔性拦截导流收集装置能够运用多级羽状气幕逐级导流富集藻类，对蓝藻水华进行顶托和导流，收集到沿河道布设的管道中。推流曝气装置和柔性拦截导流收集装置可以多级设置。

所述封闭管道集群杀灭除藻系统，包括两端开口的封闭管道和按河道水流方向自上而下依序设置在封闭管道内的集群式超声波灭藻组件、多级低温等离子体氧化组件和多级紫外氧化组件，能够实现对管道中藻细胞的快速杀灭及对氮、磷、有机物的高效氧化和去除。所述封闭管道设置在河道一侧，并且入水口与蓝藻水华柔性拦截导流收集系统相邻。

作为优选，所述封闭管道材质为PP管、PE管、PVC管及不锈钢管中的一种或几种，优选不锈钢管；管道直径20～100cm，优选30～50cm；封闭管道按输入河道的蓝藻水华生物量布设50～1500m，优选200～500m。

所述尾水强化净化低耗高效生态净化系统，包括种植有水生植物的立体组合式生态浮床和太阳能曝气装置，所述立体组合式生态浮床设置在封闭管道集群杀灭除藻系统的出水口处，太阳能曝气装置布设在水生植物生长密集部位河道一侧岸边近岸。所述立体组合式生态浮床能够通过植物根系对上阶段出水中的氮、磷营养盐进行吸收，太阳能曝气装置能够往河道水体充氧，持续净化水质。

作为优选，所述水生植物选自黄菖蒲、水葱、千屈菜、芦苇、美人蕉中的一种或多种，所述立体组合式生态浮床表面设有透气孔。进一步改进，生态浮床底部可由牵引绳固定至近岸，透气孔直径小于1mm。

作为改进，所述系统还包括机动化鳃式过滤器快速除藻渣设备，其设置在河道岸边近岸。该设备是为满足不同水动力条件下的常规处置与应急处理需要，作为备用装置。

利用所述的高藻河道输入性藻类管道导排降解系统降解蓝藻水华的方法，包括以下步骤：

(1)所述蓝藻水华柔性拦截导流收集系统能够将蓝藻水华主要聚积在河道一侧，并通过羽状气幕的顶托和导流作用将富集的高浓藻水收集到封闭管道集群杀灭除藻系统中；

(2)封闭管道集群杀灭除藻系统对收集的高浓藻水进行处理，能够实现对藻细胞的杀灭和藻源有机物的去除；

(3)经封闭管道集群杀灭除藻系统处理后的水，经过尾水强化净化低耗高效生态净化系统进行深度净化，去除氮、磷营养盐，并对河道水体进行充氧。

作为本发明一种具体的实施方法，步骤如下：

(1)沿河道近岸依次在河道底部布设三到五级曝气管道，分别与岸边呈30～75o，曝气后形成羽状气幕，逐级导流富集输入到河道内的蓝藻水华，并通过羽状气幕的顶托和导流作用将富集的高浓藻水收集到沿河道布设的管道中；

(2)收集到封闭管道中的高浓蓝藻水华被集群式超声波设备杀灭，藻源污染物经多级低温等离子体设备氧化去除，进一步经过多级紫外氧化设备进行深度去除，实现对藻细胞的杀灭和藻源有机物的去除；

(3)经集成管道系统处理后的出水需要经过末端的尾水强化净化低耗高效生态净化系统进行深度净化，利用立体组合式生态浮床中水生植物的吸收作用去除氮、磷营养盐，并通过植物根系及太阳能曝气设备对河道水体进行充氧，不断改善河道水质，修复河道水生态系统并丰富河道景观。

本发明涉及一种高藻河道输入性藻类管道导排降解系统及降解方法，通过蓝藻水华柔性拦截导流收集系统将蓝藻水华收集到管道中，经过群式超声波灭藻技术、低温等离子体氧化技术、紫外光氧化技术、生态浮岛技术等耦合工艺的综合处理，有效去除输入性蓝藻水华，改善河道水体水质，并取得良好的生态效果和景观效果，最终实现河道功能性、生态性和景观性合一，具有良好的推广前景。

有益效果：相对于现有技术，本发明将物理化学技术、环境工程技术及生态修复技术等方法有机结合起来，用于高藻胁迫河道水质净化，提供了一种高藻河道输入性藻类管道导排降解系统及降解方法，解决了单一技术的不足，实现对河道输入性藻类及氮、磷、有机物的高效去除，持续有效地改善河道水质状况，提高了河道的生态功能和景观效果，具有很大的实用价值和广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明高藻河道输入性藻类管道导排降解系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明所述的技术方案给予进一步详细的说明。

实施例

实验地点为与太湖相连的某高藻输入性河道，如图1所示，一种高藻河道输入性藻类管道导排降解系统，其包括按河道1水流方向自上而下，依序相连的蓝藻水华柔性拦截导流收集系统、封闭管道集群杀灭除藻系统、以及尾水强化净化低耗高效生态净化系统三部分。

所述蓝藻水华柔性拦截导流收集系统包括推流曝气机2和多级羽状气幕蓝藻水华柔性拦截导流收集装置3，两者分别设置在河道的两侧，并且位置相对应；利用推流曝气机2将蓝藻水华主要聚积在河道一侧，运用多级羽状气幕蓝藻水华柔性拦截导流收集装置3逐级导流富集藻类，对蓝藻水华进行顶托和导流，收集到沿河道布设的管道中。

所述封闭管道集群杀灭除藻系统包括封闭管道4和按河道水流方向自上而下依序设置在封闭管道4内的集群式超声波灭藻组件5、多级低温等离子体氧化组件6和多级紫外氧化组件7，所述封闭管道4设置在河道1一侧，并且入水口与蓝藻水华柔性拦截导流收集系统相邻。封闭管道4长度500m，进入封闭管道集群杀灭除藻系统中的高浓蓝藻水华依次流经经集群式超声波灭藻组件5、多级低温等离子体氧化组件6、以及多级紫外氧化组件7进行处理，实现对管道中藻细胞的快速杀灭及对氮、磷、有机物的高效氧化和去除。所用封闭管道4的材质可为不锈钢管，管道直径50cm。

在河道岸边近岸设置旁路小型机动化鳃式过滤器快速除藻渣设备8，满足不同水动力条件下的常规处置与应急处理需要。

所述尾水强化净化低耗高效生态净化系统，包括种植有水生植物的立体组合式生态浮床9和太阳能曝气装置10，所述立体组合式生态浮床9设置在封闭管道集群杀灭除藻系统的出水口处，并且表面设有透气孔，太阳能曝气装置10设置在水生植物生长密集部位的河道一侧岸边近岸。

封闭管道集群杀灭除藻系统处理后的管道出水进入尾水强化净化低耗高效生态净化系统，经立体组合式生态浮床9进行生态净化，通过植物根系对上阶段出水中的氮、磷营养盐进行吸收，同时，连同太阳能曝气装置10往河道水体充氧，持续净化水质。

所述立体组合式生态浮床9中种植的植物为黄菖蒲、水葱、千屈菜；生态浮床底部可由牵引绳固定至近岸，透气孔直径小于1mm。

本发明利用上述的高藻河道输入性藻类管道导排降解系统降解蓝藻水华的方法，具体实施包括如下步骤：

(1)沿河道近岸依次在河道底部布设四级曝气管道，分别与岸边呈30～75o，推流曝气机2将蓝藻水华主要聚积在河道一侧，多级羽状气幕蓝藻水华柔性拦截导流收集装置3通过羽状气幕的顶托和导流作用将富集的高浓藻水收集到沿河道布设的封闭管道4中；

(2)收集到封闭管道4中的高浓蓝藻水华被集群式超声波灭菌组件5杀灭，藻源污染物经多级低温等离子体氧化组件6氧化去除，进一步经过多级紫外氧化组件7进行深度去除，实现对藻细胞的杀灭和藻源有机物的去除；

(3)经封闭管道集群杀灭除藻系统处理后的出水经过末端的尾水强化净化低耗高效生态净化系统进行深度净化，利用立体组合式生态浮床9中水生植物的吸收作用去除氮、磷营养盐，并通过植物根系及太阳能曝气装置10对河道水体进行充氧，不断改善河道水质，修复河道水生态系统并丰富河道景观。

对本实施例运行稳定后水质指标进行检测，河道水体中COD、氨氮、总氮、SS等的去除率均可达60％以上，输入管道内的藻细胞3分钟内完全灭杀，>500μm颗粒基本消失，>250μm蓝藻颗粒占比由25％降至2.5％。

Claims (8)

1.一种高藻河道输入性藻类管道导排降解系统，其特征在于，包括按河道水流方向自上而下，依序设置的蓝藻水华柔性拦截导流收集系统、封闭管道集群杀灭除藻系统、以及尾水强化净化低耗高效生态净化系统三部分，蓝藻水华柔性拦截导流收集系统能够将收集到的高浓藻水导入到封闭管道集群杀灭除藻系统中，封闭管道集群杀灭除藻系统处理后的水排入尾水强化净化低耗高效生态净化系统。

2.根据权利要求1所述的高藻河道输入性藻类管道导排降解系统，其特征在于，所述蓝藻水华柔性拦截导流收集系统，包括推流曝气装置和柔性拦截导流收集装置，两者分别设置在河道的两侧，并且位置相对应；

3.根据权利要求1所述的高藻河道输入性藻类管道导排降解系统，其特征在于，所述封闭管道集群杀灭除藻系统，包括两端开口的封闭管道和按河道水流方向自上而下依序设置在封闭管道内的集群式超声波灭藻组件、多级低温等离子体氧化组件和多级紫外氧化组件，所述封闭管道设置在河道一侧，并且入水口与蓝藻水华柔性拦截导流收集系统相邻。

4.根据权利要求3所述的高藻河道输入性藻类管道导排降解系统，其特征在于，所述封闭管道材质为PP管、PE管、PVC管及不锈钢管中的一种或几种，优选不锈钢管；管道直径20～100cm，优选30～50cm；封闭管道按输入河道的蓝藻水华生物量布设50～1500m，优选200～500m。

5.根据权利要求1所述的高藻河道输入性藻类管道导排降解系统，其特征在于，所述尾水强化净化低耗高效生态净化系统，包括种植有水生植物的立体组合式生态浮床和太阳能曝气装置，所述立体组合式生态浮床设置在封闭管道集群杀灭除藻系统的出水口处，太阳能曝气装置布设在水生植物生长密集部位的河道一侧岸边近岸。

6.根据权利要求5所述的高藻河道输入性藻类管道导排降解系统，其特征在于，所述水生植物选自黄菖蒲、水葱、千屈菜、芦苇、美人蕉中的一种或多种，所述立体组合式生态浮床表面设有透气孔。

7.根据权利要求1所述的高藻河道输入性藻类管道导排降解系统，其特征在于，所述系统还包括机动化鳃式过滤器快速除藻渣设备，其设置在河道岸边近岸。

8.利用权利要求1-7任一项所述的高藻河道输入性藻类管道导排降解系统降解蓝藻水华的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)所述蓝藻水华柔性拦截导流收集系统能够将蓝藻水华主要聚积在河道一侧，并通过羽状气幕的顶托和导流作用将富集的高浓藻水收集到封闭管道集群杀灭除藻系统中；

(2)封闭管道集群杀灭除藻系统对收集的高浓藻水进行处理，能够实现对藻细胞的杀灭和藻源有机物的去除；

(3)经封闭管道集群杀灭除藻系统处理后的水，经过尾水强化净化低耗高效生态净化系统进行深度净化，去除氮、磷营养盐，并对河道水体进行充氧。

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