富营养化水体原位电磁耦合絮凝沉淀装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水资源保护与水环境治理领域，具体是一种富营养化水体原位电磁耦合絮凝沉淀装置。
【背景技术】
[0002]过量营养物质(主要是氮磷)造成的湖库水体富营养化的程度和范围在我国呈快速发展趋势，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；过量营养物质削减大多采用清水稀释、植物吸收净化等措施。上述藻类防治措施耗时耗力，机械或药剂投入大，处理效率也不甚理想；过量营养物质削减通常需要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。由此可见，在外源截污背景下，采用合适的工艺方法快速消减水体中的氨氮和磷等营养物质，将其带离湖库水体；与此同时，使富营养化水体中的藻类生长得到有效控制，是今后治理河湖富营养化问题的重要方向。
[0003]水体富营养化通常易在天然缓流水体发生，该水域体积大、氮磷等浓度低于工业废水或市政生活污水，难以抽取后在岸边用传统污水处理工艺净化。富营养化水体原位处理具有不占地、机动、灵活、处理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移动式处理装置或技术，一般采用在移动平台上搭载吸附、微电流电解、微纳米曝气等水质净化单元，通过氮磷吸附、微电流电解抑藻以及曝气增氧的方式原位抑藻和削减氮磷；或者借鉴岸边处理Α/Α/0的工艺原理，在移动平台上整合厌氧-缺氧-好氧与沉淀技术，利用微生物的作用原位脱氮除磷。磁絮凝的沉淀分离效果好，可应用于富营养化水体处理，通过吸水装置将富营养化水体、底泥或底泥中的孔隙水输送至岸边，进行磁絮凝+生态浮岛处理。综上可看出，目前已存在一些富营养化水体原位处理技术，但基于电絮凝以及电磁絮凝原位处理尚未见报道。
[0004]发明人在实现本发明的过程中发现，现有富营养化水体原位处理装置或技术存在较大不足:吸附材料用量大、难回收、电解用的电极易钝化、营养物质处理效率低且不易资源化回收利用；易受外界环境影响，微生物脱氮除磷稳定性不足、效率不高；磁絮凝的药剂投入量大、成本高、沉淀存在二次污染、不易资源化利用。与此同时，电絮凝无需絮凝药剂、吸附材料及微生物等投入，藻类和氮磷等去除性能稳定、效率高、沉淀无污染，但也存在能耗高、电极易钝化、沉淀分离难等缺陷。富营养化水体的水面开阔，太阳能利用条件优越，如何利用太阳能低成本原位电磁絮凝处理富营养化水体，缓解电极钝化老化、摆脱絮凝剂依赖、抑制藻类快速生长、便利回收水体氮磷，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】
[0005]本发明提供一种富营养化水体原位电磁耦合絮凝沉淀装置，无需将水体抽取到岸边处理，不必加入吸附材料和絮凝药剂，不需培养驯化微生物，不必经常更换电极，不用将沉淀机械压缩；主要依靠太阳能供给能源，电解阳极获得絮凝剂、曝气强化电磁絮凝性能、强力磁铁快速分离并浓缩沉淀，实施富营养化水体原位处理，该装置野外工作能力强，藻类和氮磷等处理效果好，运行成本低，维护简单，无药剂污染和固体废物产生，磁种易回收，浓缩沉淀能直接用作肥料。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0007]—种富营养化水体原位电磁耦合絮凝沉淀装置，包括蓄电池、太阳能电池板及与太阳能电池板相连的浮筒，太阳能电池板与蓄电池连接，浮筒上部设有污水栗、污泥栗、蓄电池、空压机和磁种投加器，污水栗、污泥栗、空压机和磁种投加器分别与蓄电池连接，浮筒中部设有絮凝反应区，絮凝反应区下部为污泥沉降区，污泥沉降区两旁为沉淀分离区，浮筒外的富营养化水体通过污水栗抽入絮凝反应区，絮凝反应区设有多对电絮凝用的阳极和阴极，阳极和阴极的下方安装有与空压机连接的穿孔曝气管，絮凝反应区的上方两侧倒锥形表面设有与沉淀分离区连通的出水口，磁种投加器用于投加磁种进入絮凝反应区，污泥沉降区的两侧表面安装有强力磁铁，在污泥沉降区底部堆积的浓缩污泥通过污泥栗定期外排用作肥料。
[0008]进一步的，出水口下侧设有向下倾斜设置的絮凝混合液导流隔板，以便实现清污分离。
[0009]进一步的，磁种为Fe3O4颗粒。
[0010]进一步的，磁种的粒径不小于0.5mm。
[0011]进一步的，穿孔曝气管曝气过程中气水比为10:1?15:1。
[0012]进一步的，穿孔曝气管具有分布均匀、孔口朝上的曝气孔。
[0013]进一步的，每对和阴极的间距不大于1.5cm。
[0014]进一步的，阳极和阴极表面安装自清洁橡胶刮片，用于定期清除附着在电极表面的污浊，缓解电极老化和钝化。
[0015]进一步的，自清洁橡胶刮片与阳极和阴极等宽。
[0016]进一步的，阳极采用铝板或铁板制成，阴极采用不锈钢材质制成。
[0017]由于采用了上述方案，本发明具有如下有益效果:
[0018](I)采用浮筒式结构，利用太阳能供电，将电絮凝、磁絮凝、磁分离、沉淀回用等集中一体化布置，实现了富营养化水体的原位电磁耦合絮凝沉淀处理，摆脱现有富营养化水体对吸附材料、絮凝药剂及微生物的依赖，能够快速、高效和环保的杀灭藻类，絮凝氮磷等营养物质，回收磁种，还能通过回用浓缩沉淀的方式彻底移除水体中的氮磷，不断削减甚至根除内源污染。
[0019](2)太阳能供电实施电絮凝，无需外加电源，节能环保；更重要的是，在阳极和阴极表面安装了自清洁橡胶刮片，定期清除附着在电极表面的污浊，缓解电极老化和钝化，提高电絮凝效率，延长电极使用寿命。
[0020](3)在絮凝反应区内，利用曝气的方式，将电解产生的絮凝活性物质与磁种投加器投放的磁种充分混合，实现了电磁耦合絮凝，提高了单一电絮凝或磁絮凝的性能。
[0021](4)污泥沉降区安装强力磁铁，利用磁力和重力作用快速对电磁絮凝混合液实施泥水分离，将磁种富集于强力磁铁表面，污泥浓缩于污泥沉降区底部，同步实现了磁种回收和浓缩污泥的回用。
[0022](5)浮筒无需外源动力，受外界气候条件影响较小，可固定或移动式运行，野外工作能力强，既能单个浮筒长期在某一水域处理，也可多个浮筒在该水域集中处理。
[0023](6)浮筒可采用外加电源充电，当采用岸边充电时，浮筒能全天候工作，极大提高富营养化水体的处理效率，实现以时间换空间，缩短湖泊治理的周期。因此，浮筒工作方式灵活，维护管理简单，推广应用条件好。
【附图说明】
[0024]图1是本发明富营养化水体原位电磁耦合絮凝沉淀装置的结构示意图。
[0025]图中:1 一浮筒，2—絮凝反应区，3—沉淀分离区，4一污泥沉降区，5—污水栗，6—污泥栗，7—空压机，8—磁种投加器，9—蓄电池，10—太阳能电池板，11—阳极，12 —阴极，13—自清洁橡胶刮片，14—穿孔曝气管，15—曝气孔，16—出水口，17—絮凝混合液导流隔板，18一磁种，19一强力磁铁，20一排水口，21 一浓缩污泥。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0027]图1所示为本发明富营养化水体原位电磁耦合絮凝沉淀装置的结构示意图，所述富营养化水体原位电磁耦合絮凝沉淀装置包括太阳能电池板10及与太阳能电池板10相连的浮筒1，浮筒I上部设有污水栗5、污泥栗6、蓄电池9、空压机7和磁种投加器8，太阳能电池板10与蓄电池9连接，污水栗5、污泥栗6、空压机7和磁种投加器8分别与蓄电池9连接。浮筒中部设有絮凝反应区2，絮凝反应区2下部为污泥沉降区4，污泥沉降区4两旁为沉淀分离区3。
[0028]浮筒I外的富营养化水体通过污水栗5抽入絮凝反应区2，絮凝反应区2设有电絮凝用的阳极11和阴极12，用于电解杀灭和絮凝藻类，以及絮凝氮磷等营养物质。阳极11和阴极12上端表面均安装有自清洁橡胶刮片13，用于定期清除附着在电极表面的污浊，缓解电极老化和钝化。絮凝反应区2的阳极11和阴极12下方，安装有穿孔曝气管14，空压机7与穿孔曝气管14相连，絮凝反应区2的上方两侧设有出水口 16，出水口 16下侧设有向下倾斜设置的絮凝混合液导流隔板17。
[0029]絮凝过程中，磁种投加器8内的磁种18 (主要是Fe3O4颗粒)与进水中的藻类、氮磷等营养物质一道进入絮凝反应区2，在穿孔曝气管14释放空气的混合作用下，与阳极11和阴极12电解产生的絮凝活性物质相掺混，高效杀灭和絮凝藻类，以及絮凝氮磷等营养物质。
[0030]充分发生电磁耦合絮凝后的混合液，通过絮凝反应区2的上方两侧的出水口 12进入沉