本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种富营养化水体藻类的化学除藻剂及其使用方法。
背景技术：
水体富营养化是指在人类活动的影响下，水体加速自然演化过程，在短期内出现的富营养问题，即氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口和海湾等缓流水体，导致营养盐浓度过高。严重情况下引起藻类泛滥，称为藻型富营养化，即“水华”或“赤潮”。近年来，随着社会经济的迅速发展，不合理的生活、生产方式导致了水域中氮(N)、磷(P)等营养盐类大量富集，致使全球性水域富营养化日益严重。据统计，我国60％的湖泊呈富营养状态，并伴随着藻类水华的发生。其危害主要表现在：(1)水华爆发时，大面积的水面被藻类覆盖，阳光难以穿透水层，影响水中植物的光合作用，还可能造成水域上层溶解氧的过饱和状态及底层溶解氧的缺乏，这对水生动物正常的生长和繁殖会产生一定的影响；(2)藻类在代谢过程中或藻体破裂后都会释放藻毒素，鱼腥藻、束丝藻和铜绿微囊藻是三种最常见的含有毒素的物种，微囊藻毒素除了直接对鱼类、人畜产生毒害以外，也是肝癌的主要诱因。最近研究显示，微囊藻毒素还具有胚胎毒性、免疫功能损害等作用，而由鱼腥藻、束丝藻产生的是神经毒素，会损害神经系统；(3)大面积的藻类暴发，严重破坏了水生生态系统的平衡与稳定，不仅影响了水体景观，也影响了水产养殖业的发展。
目前国内外控制藻类的技术主要包括物理方法、化学方法和生物方法：物理除藻是利用过滤、声波、气浮、紫外线、电子线或电场、机械或人工打捞、水体循环、粘土絮凝和遮光技术等物理学方法，对藻类进行杀灭或抑制的技术。目前对藻类的物理处理方法主要包括沉淀和气浮处理工艺。由于藻类密度小，沉淀工艺很难将其有效去除。而气浮除藻工艺是通过向含藻水中通入大量高度分散的微气泡，与藻类相互粘附，形成整体密度小于水的浮渣而上浮至水面，然后利用刮渣机将水面上的藻类浮渣刮走，即完成藻类的去除。因此，气浮除藻工艺在高效除藻方面具有比较突出的优势。但气浮除藻工艺形成的浮渣层比较松散，微气泡不稳定易破碎，产生落渣现象，影响气浮出水水质，浮渣层会散发异味。作为应急除藻的物理方法，效果显著，无污染，但成本高，工作量大，周期长，对低密度或底层藻类的杀灭效果差，难以大面积使用；生物除藻，目前高效广谱的生物技术仍然有待开发，且生物除藻还可能带来新的藻类污染，目前还未能大面积使用；化学除藻是目前水华治理中采用最多的一种方法，利用化学药剂控制或者杀灭藻类在很长一段时间内仍然是控制水华的必要选择。目前，在各种化学除藻剂中，硫酸铜和络合铜溶液的使用量是最多的，但是两者的投加均不能降低水体的浊度，同时有可能因为藻细胞的破裂而使得水体浊度、总氮、总磷含量上升，同时单独投加硫酸铜对于以绿藻为主的水华，其去除效果不容乐观。氯化铝及硫酸铝钾作为混凝剂广泛出现在化学控藻药剂中，然而氯化铝及硫酸铝钾存在适应的水体pH范围较小且容易造成游离铝离子浓度过高的缺点。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有富营养化水体处理技术中所存在的除藻效果差以及除藻药剂带来二次污染的上述不足，提供一种富营养化水体藻类的化学除藻剂及其使用方法。本发明提供的化学除藻剂和使用方法主要针对富营养化的湖泊、河道、小流域水体等污染水体的处理，其除藻效果显著，可以及时将藻类排出水体、具有占地面积小和处理费用低的优点。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种富营养化水体藻类的化学除藻剂，该化学除藻剂由三氯异氰尿酸和明矾组成，所述三氯异氰尿酸和明矾的质量比为0.1～1。
本发明的化学除藻药剂中，三氯异氰尿酸作为一种化学强氧化剂，投入富营养化藻类水体中能够氧化藻细胞的部分结构(如藻细胞叶绿素中的吡咯环)，干扰其正常新陈代谢，最终导致藻细胞失活死亡。然而其单独使用对藻类的去除效率低。本发明将三氯异氰尿酸和明矾两种药剂进行配伍，利用三氯异氰尿酸杀藻的同时通过明矾的絮凝作用，达到降低水体藻类含量，恢复水体澄清，降低水体中磷含量的多重功效，具有广泛的市场应用前景。
优选地，上述三氯异氰尿酸和明矾的质量比为0.2～0.85。
优选地，上述三氯异氰尿酸和明矾的质量比为0.3～0.6。
优选地，上述三氯异氰尿酸和明矾的质量比为0.5。
本发明的另一目的在于提供一种使用上述化学除藻剂去除富营养化水体藻类的方法，包括以下步骤：首先在富营养化藻类水体中投加三氯异氰尿酸，随后在水体输送管中投加明矾，并将水体经水体输送管输送至超磁水体净化系统进行净化。
优选地，上述三氯异氰尿酸先于明矾2～10h投加于富营养化藻类水体中。
优选地，上述三氯异氰尿酸和明矾的总投加量为40～75ppm。
优选地，，上述超磁水体净化系统包括依次连接的混凝发生器、絮凝发生器、超磁水体净化设备和磁种回收设备。
优选地，上述水体输送管采用螺旋管或蛇纹管。
优选地，上述富营养化藻类水体在水体输送管中的停留时间为20～30min。
上述超磁水体净化系统包括依次连接的混凝发生器、絮凝发生器、超磁分离水体净化设备和磁种回收设备。
所述超磁分离水体净化设备，是指由传动装置、永磁盘组、刮片组、螺杆、分离槽等组成的一种固液分离设备。这种设备能连续不断地将进水中的含磁颗粒物与水进行分离，分离出来的含磁颗粒物经螺杆送去磁种回收设备，而出水则被直接外排。
所述磁种回收是指将超磁分离产生的含磁大颗粒经磁种回收设备进行含磁微粒的分离回收，然后再用于混合。
所述磁种回收设备又称磁鼓分离设备。是指由高速搅拌分散装置、传动装置、永磁鼓、刮刀、分离槽等组成的一种磁分离设备。这种设备首先能连续不断地将进来的含磁颗粒物进行磁泥分散，分散后的磁泥经过磁鼓时，磁被磁鼓吸引后经刮刀被回收再利用，分离出来的泥与少量水则外排进入污泥浓缩处理。
经过分离后，含磁大颗粒物质经磁种回收设备回收含磁微粒后进行再利用，回收后剩余的污泥和藻类。
本发明的工作原理如下：
预先将三氯异氰尿酸(TCCA)投加到富营养化藻类水体中，确保三氯异氰尿酸的杀藻时间在2～10h，三氯异氰尿酸分解出来的次氯酸具有杀灭藻类的作用。接着使用进水泵将三氯异氰尿酸杀藻后的水体通过螺旋管或蛇纹管输入超磁水体净化系统中的混凝发生器中，同时将明矾投加入螺旋管或蛇纹管中，由于有螺旋管或蛇纹管的存在，确保明矾充分接触已被三氯异氰尿酸杀灭的藻类，明矾由于其自身的吸附作用，可以将已被三氯异氰尿酸杀灭的藻类形成一定大小的絮团，当这些絮团进入混凝发生器中时，继续被加入磁种和混凝剂，形成均匀、细小的磁性矾花。随后自流到絮凝发生器中，在低速搅拌状态下投加絮凝剂，使磁性矾花形成以磁种作为“核”的磁性絮团。带有磁性絮团的水体流经超磁分离水体净化设备，利用超磁分离水体净化设备中的永磁体产生的高强磁力实现磁性絮团与水体的快速分离。净化后的水体排出超磁水体净化系统。磁性絮团被收集后自流到分散箱中，并经解絮后流经磁种回收设备。在磁种回收设备中磁种被筛选出来，配制成一定浓度的溶液，自动控制补充，剩余污泥和藻类排出体系。如此，完成富营养化水体藻类的去除。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明提供的化学除藻剂和使用方法能够及时将富营养化水体中的藻类排出水体，不会造成因化学除藻剂杀灭的藻类沉淀于水体池中而引起对水体的二次污染。
2、本发明提供的化学除藻剂所采用的药剂三氯异氰尿酸和明矾原料来源广泛，购置成本低。
3、本发明提供的藻类去除方法，所用设备占地面积小，运行费用低，可自动化控制。
4、本发明提供的藻类去除方法抗冲击负荷强，工艺系统无噪声，无明显臭味，不影响周边环境。
附图说明
图1为本发明所述富营养化水体藻类去除工艺的流程简图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
四川某铁人三项赛场大湖面积约为40万m2，平均水深为2.5m，湖区总水量约为100万m3，补水为超磁分离水体净化站出水，设计补水量为5万m3/d。由于气温、水温高，大湖藻类迅速生长；水体泛绿，感观较差。大湖水质中叶绿素A含量11.5mg/m3。
采用本发明化学除藻剂和去除方法，首先在水体池中投加浓度为10ppm的三氯异氰尿酸，6h后在螺旋管中投加浓度为50ppm的明矾，水体在螺旋管中的停留时间为20min。并将水体经螺旋管输送至超磁水体净化系统进行净化，经净化处理后出水中的叶绿素A未检测出，藻类去除率接近100％，同时，出水中的余氯为0.3mg/L。各项指标均达到《游泳池水质标准CJ244-2007》要求。
实施例2
北京某森林公园人工湖景观水，湖区总面积40万m2，平均水深约2m，湖体库容量约80万m3。超磁分离水体净化站作为补水进行体外循环净化，设计补水量为2万m3/d。由于在湖区内水体流动性差藻类迅速生长；水体泛绿，感观较差。
采用本发明化学除藻剂和去除方法，首先在水体池中投加浓度为15ppm的三氯异氰尿酸，8h后在蛇纹管中投加浓度为40ppm的明矾，水体在蛇纹管中的停留时间为30min。并将水体经蛇纹管输送至超磁水体净化系统进行净化，经过超磁水体净化系统处理后，出水清澈透明可养鱼且叶绿素A未检测出，各项指标均达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)III类标准。
实施例3
四川某绿地公园人工湖景观水，湖区总面积15万m2，平均水深为2m，湖区总水量约为30万m3，超磁分离水体净化站作为补水进行体外循环净化，设计补水量为1万m3/d。湖区水质中叶绿素A含量16.5mg/m3。
采用本发明化学除藻剂和去除方法，首先在水体池中投加浓度为25ppm的三氯异氰尿酸，10h后在蛇纹管中投加浓度为30ppm的明矾，水体在蛇纹管中的停留时间为25min。并将水体经蛇纹管输送至超磁水体净化系统进行净化，经过超磁水体净化系统处理后，出水中的叶绿素A未检测出，藻类去除率接近100％，同时，出水中的余氯为0.25mg/L。各项指标均达到《游泳池水质标准CJ244-2007》要求。
实施例4
四川某小区旁池塘，池塘总面积5万m2，平均水深为2m，湖区总水量约为10万m3，超磁分离水体净化站作为补水进行体外循环净化，设计补水量为0.5万m3/d。湖区水质中叶绿素A含量20mg/m3。
采用本发明化学除藻剂和去除方法，首先在水体池中投加浓度为20ppm的三氯异氰尿酸，5h后在螺旋管中投加浓度为20ppm的明矾，水体在螺旋管中的停留时间为25min。并将水体经螺旋管输送至超磁水体净化系统进行净化，经过超磁水体净化系统处理后，出水中的叶绿素A未检测出，藻类去除率接近100％，同时，出水中的余氯为0.32mg/L。各项指标均达到《游泳池水质标准CJ244-2007》要求。
实施例5
四川某学校内人工湖景观水，池塘总面积10万m2，平均水深为1.5m，湖区总水量约为15万m3，超磁分离水体净化站作为补水进行体外循环净化，设计补水量为0.9万m3/d。湖区水质中叶绿素A含量12mg/m3。
采用本发明化学除藻剂和去除方法，首先在水体池中投加浓度为25ppm的三氯异氰尿酸，5h后在螺旋管中投加浓度为50ppm的明矾，水体在螺旋管中的停留时间为20min。并将水体经螺旋管输送至超磁水体净化系统进行净化，经过超磁水体净化系统处理后，出水中的叶绿素A未检测出，藻类去除率接近100％，同时，出水中的余氯为0.28mg/L。各项指标均达到《游泳池水质标准CJ244-2007》要求。
对比例1
处理对象同实施例5所述的人工湖景观水，其藻类去除方法包括以下步骤，在待处理的水体池中依次投加浓度为25ppm的硫酸铜和50ppm的聚合氯化铝，处理5h后，出水中的叶绿素含量仍高达10mg/m3，同时出水中的余氯高达0.8mg/L。
对比例2
处理对象同实施例5所述的人工湖景观水，其藻类去除方法包括以下步骤，在待处理的水体池中投加浓度为25ppm的三氯异氰尿酸和50ppm的明矾，处理5h后，出水中的叶绿素含量为6mg/m3，出水中的余氯为0.5mg/L。
对比例3
处理对象同实施例5所述的人工湖景观水，其藻类去除方法包括以下步骤，在待处理的水体池中投加浓度为25ppm的三氯异氰尿酸和50ppm的明矾，处理5h后，将水体经泵送至超磁水体净化系统进行净化，经过超磁水体净化系统处理后出水中的叶绿素含量为3mg/m3，出水中的余氯为0.3mg/L。