专利名称：一种除藻及藻毒素的超声波强化气浮装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水处理技术应用领域，具体涉及一种除藻及藻毒素的超声波强化气浮装置。
背景技术：
随着社会工业化进程的加快，人类在工农业生产以及日常生活中，向水体中排入大量含氮、磷的污染物，加速了河流、湖泊和水库的富营养化进程。水体富营养化已成为全球水体的主要病症，藻类大量繁殖，形成“水华”，消耗水中溶解氧，散发恶臭，破坏水环境的生态平衡，水华是水体富营养化的主要环境灾害。在富营养化的水体中，在饮用水的生产中，高藻水源水能够堵塞滤池；还影响混凝沉淀效果，其混凝络合物能够穿透滤池，影响出水浊度，造成管网的腐蚀和二次污染。目前对藻类的处理方法主要包括人工捕捞、絮凝、化学药剂法、气浮和化学氧化法等。我国70%以上的湖泊受到藻类污染，我国相当部分城市都是以水库、湖泊为主要水源，藻体释放大量的藻毒素对人和动物产生很大的毒害作用，对于生活供水造成严重污染，影响水处理过程。我国各大湖泊水库已相继检测出了微囊藻毒素(MicrocystinsMC)。 人们越来越关注水华释放的微囊藻毒素对环境和人体健康的危害。对藻毒素的处理方法主要包括过滤及吸附、化学药剂法、光催化氧化、膜技术、生物降解和超声波技术等。气浮在藻类去除方面已得到广泛应用，采用气浮工艺处理高藻水，其优势在水处理界已经达成共识，在给水厂逐渐得到推广和应用。但是研究发现气浮工艺对高浊度水的处理有一定的局限性，原水浊度超过100 NTU时，出水效果恶化。试验表明，气浮池的除藻效率高达90%，但存在藻渣难以处理、臭味重、操作环境差等缺点。气浮工艺可以有效去除水中藻类，但是无法去除水中溶解的藻毒素。利用超声波对藻类进行降解方面的研究也取得了进展。超声辐射可以抑制了蓝藻细胞的分裂。超声同时波可以使蓝藻细胞内伪空胞破裂，蓝藻细胞内伪空胞的破裂会使细胞下沉，进而降低藻细胞的光合作用、增强底栖动物的捕食，从而达到控藻的效果。同时，超声波还能有效地降解藻毒素，640 kHz的超声波发生器对MC-LR !Min后浓度降为原来的一半。但是研究发现如果直接辐照反而会造成藻细胞破裂而释放出一定的藻毒素，严重威胁着饮用者的身体健康。气浮和超声波技术都能单独去除一定的藻或藻毒素，但单纯气浮除藻无法去除水中溶解的藻毒素，单纯超声波去除藻类会使藻细胞破裂而释放出藻毒素。因此，对于藻和藻毒素的去除效率有待于进一步提高，探求适合同时去除藻和藻毒素的方法显得尤为重要。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种有较强去除能力、高效除藻及藻毒素的超声波强化气浮装置。本实用新型提出的除藻及藻毒素的超声波强化气浮装置，由储水池1、混凝反应池7、电气浮池8和超声波反应池15通过管道和阀门连接组成，储水池1下部一侧通过阀门2、 进水泵3和阀门4及管道连接混凝反应池7顶部；混凝反应池7顶部安装有加药设备5，搅拌器6插入混凝反应池7内；电气浮池8中安装有电极板9，电气浮池8上方安装有履带式刮渣板10，履带式刮渣板10 —侧与浮渣收集槽11相连，超声波反应池15内装有质能转换器16与超声波发生器17，质能转换器16连接超声波发生器17，搅拌器6、电极板9、履带式刮渣板10、质能转换器16和超声波发生器17分别连接自控装置14。本实用新型中，所述电极板9的数量视具体情况而定，正、负极电极板交替排列。本实用新型中，所述超声波反应池15上部一侧设有溢流堰18，溢流堰18下方设有出水管19。本实用新型中，所述电气浮池8底部设有放空管12，所述放空管12连接阀门13。本实用新型中，所述自控装置14采用继电器。本实用新型的优势在于从超声频率、功率、超声时间、混凝剂种类、气浮所需电压和藻(藻毒素)的初始浓度等方面考察去除效果，克服现在单独去除藻和藻毒素工艺的不足，从而建立了一种新的联合工艺。利用气浮去除水中可见藻类后，通过超声波的空化作用去除水中残存的藻毒素，该方法能同时有效的去除藻和藻毒素。本实用新型在混凝反应器内加药，搅拌一定时间，使藻体形成絮体，然后通过电气浮使藻体上浮，上浮的藻体在履带式刮渣板的作用下去除，水中藻体形成絮凝体，不破坏藻体，有很好的除藻去浊效果。而超声波则去除溶解性的藻毒素和电气浮工艺释放出的少量藻毒素，达到快速高效的去除藻体和藻毒素的效果。本实用新型中，所用的超声时间为15 30min。本实用新型所用的混凝剂为PAC，电气浮所需电压20V，pH保持在7. 0，PAC为 30mg/L 40mg/L，电流为0. 4 0. 8A，快搅(凝聚时间)Imin慢搅(絮凝时间):3min。本实用新型涉及的装置材料为PVC材质。本实用新型应用实例，具体参数如下PAC为50mg/L，电流为1A，快搅(凝聚时间) Imin慢搅(絮凝时间)3min时，超声波反应池中超声波超声时间为15 30min，绿囊藻毒素的去除率为96%，藻毒素的去除率为90%。该装置为一体化可移动式装置，布局合理，结构紧凑，操作简单，能有效地去除藻类和藻毒素。电气浮工艺可去除绝大部分藻类，避免超声效应使藻细胞破裂释放藻毒素；而超声作用则通过超声波的空化作用和自由基的强氧化作用破坏藻类的细胞结构，使得藻体的聚集性和沉降性提高，并且可一并降解溶液中及气浮工艺释放出的少量藻毒素。针对超声这一特点综合超声和气浮联合工艺作用于藻及藻毒素。
图1是本实用新型的结构示意图。图中标号1.储水池，2.阀门，3.进水泵，4.阀门，5.加药设备，6.搅拌器，7. 混凝反应池，8.电气浮池，9.电极板，10.履带式刮渣板，11.浮渣收集槽，12.放空管， 13.阀门，14.自控装置，15.超声波反应池，16.质能转换器，17.超声波发生器，18.溢流堰，19.出水管。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本实用新型。实施例1 参见图1，储水池1通过阀门2、进水泵3、阀门4与混凝反应池7相连， 混凝反应池7上方安装有加药设备5和搅拌器6 ；混凝反应池7后面连接电气浮池8，电气浮池8内部安装了电极板9，上方安装了履带式刮渣板10，电气浮池8右上方有浮渣收集槽 11，电气浮池8的底部装有放空管12，放空管12由阀门13连接；超声波反应池15内部装有质能转换器16，且质能转换器16与超声波发生器17连接在自控装置14上；超声波反应池15上方有溢流堰18和出水管19 ；搅拌器6、电极板9、履带式刮渣板10、超声波发生器17 都与自控装置14连接。其中，自控装置14属继电器的一种。本实用新型的工作过程如下储水池1中的水首先通过阀门2、进水泵3、阀门4到加药设备5中，经过加药的水到了混凝反应池7中，由自控装置14控制凝聚和絮凝时间。在搅拌器6的作用下快速搅拌凝聚lmin，然后慢速搅拌絮凝;3min，水体经过一段时间的混凝形成絮体进入电气浮池8中， 尔后自控装置14接通电极板9，在20V的电压下，产生电气浮，让水中絮凝的藻体上浮，去除水体中的绝大多数藻体，同时，履带式刮渣板10运动，将上浮的藻体刮到浮渣收集槽11中， 定期排空浮渣收集槽11中的藻体。水体最后通过超声波反应池15，自控装置14启动超声波发生器17，超声发生器17开始响应，质能转换器16发出超声波，超声波的空化作用去除水中残存的藻毒素，超声波的时间为30min ；经过超声强化处理的水体进入溢流堰18，从出水管19中流出。
权利要求1.一种除藻及藻毒素的超声波强化气浮装置，由储水池(1)、混凝反应池(7)、电气浮池⑶和超声波反应池(15)通过管道和阀门连接组成，其特征在于储水池⑴下部一侧通过阀门O)、进水泵( 和阀门(4)及管道连接混凝反应池(7)顶部；混凝反应池(7)顶部安装有加药设备(5)，搅拌器(6)插入混凝反应池(7)内；电气浮池⑶中安装有电极板(9)，电气浮池(8)上方安装有履带式刮渣板(10)，履带式刮渣板(10) —侧与浮渣收集槽(11)相连，超声波反应池(1 内装有质能转换器(16)与超声波发生器(17)，质能转换器(16)连接超声波发生器(17)，搅拌器(6)、电极板(9)、履带式刮渣板(10)、质能转换器 (16)和超声波发生器(17)分别连接自控装置(14)。
2.根据权利要求1所述的除藻及藻毒素的超声波强化气浮装置，其特征在于所述超声波反应池(1 上部一侧设有溢流堰(18)，溢流堰(18)下方设有出水管(19)。
3.根据权利要求1所述的除藻及藻毒素的超声波强化气浮装置，其特征在于所述电气浮池(8)底部设有放空管(12)，所述放空管(12)连接阀门(13)。
4.根据权利要求1所述的除藻及藻毒素的超声波强化气浮装置，其特征在于所述自控装置(14)采用继电器。
专利摘要本实用新型涉及一种除藻及藻毒素的超声波强化气浮装置，本装置将超声波和电气浮池结合在一起，主要包括混凝反应池、电气浮池、超声波反应池三个构筑相连，水体经过加药设备，在混凝反应器内形成絮体，絮体经过电气浮池，电气浮池内的电极板通过自控装置通电产生气泡，气浮除去藻体，水体中的藻类形成絮凝体，不破坏藻体，有很好的除藻效果和去浊效果。而超声波反应器中发生的超声作用则通过超声波的空化作用和自由基的强氧化作用可一并降解溶液中及气浮工艺释放出的少量藻毒素，到达明显的去除藻和藻毒素的效果。因此，将超声波和电气浮联合的工艺可以同时实现高效去除藻和藻毒素，且操作方便，藻毒素及其它有机物去除速度快，效率高，设备一次性投资少，运行费低，使用较广泛。
文档编号C02F1/52GK202214239SQ20112030941
公开日2012年5月9日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者史俊, 徐立克, 赵纯, 邓慧萍, 陈鑫, 韩旭 申请人:同济大学