藍藻脫水方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種藍藻脫水的方法，包括超聲、加絮凝劑和壓濾脫水步驟，具體為將藍藻經超聲波處理2～6min；向超聲后的藍藻中加入絮凝劑，并攪拌均勻；將加入絮凝劑后的藍藻進行壓濾脫水。本發(fā)明公開的方法能使藍藻體積大大降低、熱值無變化且脫水程度高，具有處理速度快、操作簡單、便于大規(guī)模化生產等優(yōu)勢，具有廣闊的應用前景。
【專利說明】藍藻脫水方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及藍藻污染【技術領域】，尤其涉及一種藍藻脫水的方法，具體涉及一種超聲波輔助藍藻脫水的方法。

【背景技術】
[0002]富營養(yǎng)化水體爆發(fā)藻類形成水華，是一個全球性問題。近二十幾年來，隨著工農業(yè)迅速發(fā)展，人口劇增，城鎮(zhèn)化加速，大量未經有效處理的生活污水和工農業(yè)生產廢水排入江河湖海，使水環(huán)境受到嚴重污染，許多水體的富營養(yǎng)化程度加劇。而水體富營養(yǎng)化導致許多淡水湖泊水華泛濫、海灣赤潮頻發(fā)，大量藍藻釋放的有毒物質(藻毒素)、藍藻死亡后釋放的致臭物質和有機物使得局部水質和空氣質量嚴重惡化，嚴重危及漁業(yè)和飲用水安全，破壞了景觀水體的水質。目前主要通過打撈以控制藍藻生長，改善水體水質，提升水質生態(tài)環(huán)境。
[0003]打撈藍藻所得的富藻的含水率一般為95%?99%，在藍藻爆發(fā)期間，僅太湖每天就有數(shù)千噸的藍藻被打撈或過濾處理。打撈出來的藍藻由于含水率過高，給運輸、貯存帶來很大的成本，也給最終處置帶來極大的困難；而且藍藻極易腐爛，腐爛后產生惡臭，給周圍環(huán)境帶來諸多不良影響，故必須快速處理藍藻。如果直接將藍藻進行填埋，則占用了日益緊缺的土地資源；由于藍藻含水率較高，亦不適合焚燒處置。而且藍藻中含有大量藍藻毒素，藍藻毒素是細胞內毒素，細胞破裂釋放出來并表現(xiàn)毒性，主要由銅綠微囊藻、魚腥藻、顫藻以及綠色微囊藻等產生，對環(huán)境造成很大的影響。
[0004]對打撈出水的藍藻進行脫水處理，從而減小藍藻體積，是實現(xiàn)藍藻安全處置和資源化利用的前提條件。目前，國內外對藍藻脫水技術已有一些研究，藍藻脫水方法以機械脫水為主，但在機械脫水前需進行調理，以破壞藍藻的膠體結構、藻水間的親和力，改善脫水性能。目前藍藻脫水普遍采用的調理方法是化學調理，即在藍藻中加入適量混凝劑、助凝劑等化學藥劑，中和藍藻顆粒所帶電荷，減小藍藻顆粒與水分子的親和力，促使藍藻顆粒絮凝，從而改善藍藻的脫水性能。傳統(tǒng)的調理劑包括三氯化鐵、明磯、石灰、粉煤灰、黏土等，這些絮凝劑不僅可以單獨使用，還可聯(lián)合使用。就目前的處理效果來看，使用絮凝劑調理后的藍藻經機械脫水得到的藍藻泥餅含水率仍然高達75%?90%，同時這些處理方法不僅添加的絮凝劑的成本較高，而且脫水后的泥餅還不能滿足填埋或焚燒要求，而殘留在藍藻渣中的絮凝劑卻會對周圍環(huán)境產生長久的生態(tài)風險。采用石灰、粉煤灰等骨架構建體調理藍藻，藍藻渣的含水率可以降到57%?87%，然而骨架構建體的投加量較大，不僅極大地增加了需處理的藍藻渣的體積，也不利于后續(xù)的焚燒、填埋等處置。同時也有采用生物浙浸法(專利申請?zhí)?201210437145.9)來促進藍藻的深度脫水，該法耗時長，要經歷48?72h，且脫水程度不高，脫水后的藍藻含水率為70%。
[0005]因此，研究新的藍藻高效快速脫水，進一步降低脫水后藍藻的含水率的技術具有重要意義。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是針對藍藻打撈出水后的富藻水含水率很高不利于后續(xù)運輸及最終處置，以及現(xiàn)有藍藻脫水方法存在的使用絮凝劑脫水后含水率仍然偏高，使用粉煤灰、石灰等脫水后需處理的藍藻體積量增加等技術問題，提供一種能耗低、處理速度快、操作簡單、處理后的藍藻體積大大降低、熱值無變化且脫水程度高的藍藻脫水的方法。
[0007]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種藍藻脫水的方法，包括以下步驟:
(1)超聲:將藍藻進行超聲波處理；
(2)加絮凝劑:向超聲后的藍藻中加入絮凝劑得到加有絮凝劑的藍藻；
(3)壓濾脫水:將加有絮凝劑的藍藻進行壓濾脫水，完成藍藻脫水步驟。
[0008]上述的方法中，優(yōu)選的，超聲波處理的頻率為30?110kHz，聲強為0.4?0.8W/cm2，聲能密度為 0.3ff/ml ?1.0ff/ml ?
[0009]上述的方法中，優(yōu)選的，超聲波處理的時間為2?6min。
[0010]上述的方法中，優(yōu)選的，絮凝劑為無機絮凝劑和/或有機絮凝劑，無機絮凝劑的的添加量為藍藻干重的lwt%?5wt% ;有機絮凝劑的添加量為藍藻干燥的0.05wt%?0.3wt%。
[0011]上述的方法中，優(yōu)選的，絮凝劑為無機絮凝劑和有機絮凝劑，絮凝劑的添加量為藍藻干重的0.8wt%?3wt%，絮凝劑中無機絮凝劑和有機絮凝劑的質量比為10?15: I。
[0012]上述的方法中，優(yōu)選的，無機絮凝劑為聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵中的一種或多種。
[0013]上述的方法中，優(yōu)選的，有機絮凝劑為聚丙烯酰胺和/或二甲基二烯丙基氯化銨。
[0014]上述的方法中，優(yōu)選的，步驟(3)中采用壓濾機對藍藻進行壓濾脫水，壓濾機采用孔隙孔徑為8?25 μ m的濾布。
[0015]上述的方法中，優(yōu)選的，壓濾機是廂式壓濾機、板框壓濾機或隔膜壓濾機。
[0016]本發(fā)明的創(chuàng)新點在于:
本發(fā)明采用超聲波聯(lián)合絮凝劑處理藍藻，一方面由于超聲波具有較高的能量，能在水中急劇放電，產生高壓和高溫等極端條件，能改變構成疏水膜物質的物理和化學性質，破壞藍藻的膠體結構、藻水間的親和力，釋放結合水，提高藍藻的脫水性；另一方面，超聲波的作用下，絮凝劑的絮凝效果提高了，毛細吸水時間大大降低，將藍藻中的難以脫去的毛細水和吸附水變成易去除的重力水。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
(I)本發(fā)明采用超聲波處理藍藻，使得藍藻脫水程度高，脫水后的藍藻渣含水率僅為65?73%。藍藻的重量和體積大大減少，極大地降低了后續(xù)處理費用，并有利于藍藻的后續(xù)處置。高強度、短時間的超聲波處理效果較好，處理后藍藻的脫水性能大大提高，沉淀性好。過高強度、過長時間的超聲波處理，藍藻的脫水性反而會減弱。
[0018](2)本發(fā)明采用壓濾機對藍藻進行壓濾脫水，壓濾機中裝有孔隙孔徑極小的濾布；藍藻經微波加酸化氧化處理后，濾布不易堵塞，不僅壓濾速度快，而且固體回收率高達95%以上。
[0019](3)本發(fā)明對藍藻進行脫水處理后，熱值下降不到2%，非常適用于堆肥、干化、焚燒、生產生物質燃料。
[0020](4)本發(fā)明方法工藝簡單、操作方便、設備所需投資少，且運行成本較低，脫水時間短，處理速度快，便于大規(guī)?；I(yè)生產。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述。
[0022]圖1為本發(fā)明實施例3中不同聲強對處理后的藍藻毛細吸水時間和脫水后的藍藻含水率的影響曲線圖。
[0023]圖2為本發(fā)明實施例4中不同聲能密度對處理后的藍藻毛細吸水時間和脫水后的藍藻含水率的影響曲線圖。
[0024]圖3為本發(fā)明實施例5中不同超聲波處理時間對處理后的藍藻毛細吸水時間和脫水后的藍藻含水率的影響曲線圖。

【具體實施方式】
[0025]以下結合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。
實施例
[0026]以下實施例中所采用的材料和儀器均為市售。
[0027]實施例1
一種藍藻脫水的方法，包括以下步驟:
(I)超聲:將打撈上來的藍藻(打撈出的藍藻初始含水率為98%)經超聲波頻率為50kHz，聲強0.7ff/cm2,聲能密度0.8ff/ml的超聲波處理3min。
[0028](2)加絮凝劑:向超聲后的藍藻中按質量為藍藻干重2%的比例加入聚合硫酸鐵，并攪拌均勻，得到加有絮凝劑的藍藻。
[0029](3)壓濾脫水:將步驟(2)中加有絮凝劑的藍藻經隔膜壓濾機壓濾脫水，該隔膜壓濾機濾布孔隙孔徑為20 μ m,完成藍藻脫水。
[0030]本實施例中未處理的藍藻的毛細吸水時間89s，干基熱值為19.89 MJ/kg。經實施例I的步驟(2)處理后的藍藻毛細吸水時間為32s，脫水后的藍藻含水率70%，固體回收率
97.2%，干基熱值 19.62 MJ/kg。
[0031]實施例2
一種藍藻脫水的方法，包括以下步驟:
(I)超聲:將打撈上來的藍藻(打撈出的藍藻初始含水率為95%)經頻率為80kHz，聲強0.6ff/cm2,聲能密度0.5ff/ml的超聲波處理4min。
[0032](2)加絮凝劑:向超聲后的藍藻中按質量為藍藻干重4%的比例加入聚合氯化鋁，并攪拌均勻，得到加有絮凝劑的藍藻。
[0033](3)壓濾脫水:將步驟(2)中加有絮凝劑的藍藻經板框壓濾機壓濾脫水，該板框壓濾機濾布孔隙孔徑為10 μ m左右，完成藍藻脫水。
[0034]本實施例中未處理的藍藻的毛細吸水時間365s，干基熱值20.48 MJ/kg。經實施例2的步驟(2)處理后的藍藻毛細吸水時間為68s，脫水后的藍藻含水率68%，固體回收率98.4%，干基熱值 20.03 MJ/kg。
[0035]實施例3
一種藍藻脫水的方法，包括以下步驟:
(I)超聲:將打撈上來的藍藻(打撈出的藍藻初始含水率為99%)經頻率為110kHz，聲強分別為O?1.2W/cm2，聲能密度0.7ff/ml的超聲波處理5min。
[0036](2)加絮凝劑:向超聲后的藍藻中按質量為藍藻干重1%的比例加入聚合氯化鐵，并攪拌均勻，得到加有絮凝劑的藍藻。
[0037](3)壓濾脫水:將步驟(2)中加有絮凝劑的藍藻經廂式壓濾機壓濾脫水，該廂式壓濾機濾布孔隙孔徑為15 μ m,完成藍藻脫水。
[0038]本實施例中未處理的藍藻的毛細吸水時間76s。經實施例3的步驟(2)處理后的藍藻毛細吸水時間和脫水后的藍藻含水率參見圖1。
[0039]從圖1中可知，采用聲強為0.4?0.8ff/cm2的超聲波處理，藍藻的脫水率較高。
[0040]實施例4
一種藍藻脫水的方法，包括以下步驟:
(I)超聲:將打撈上來的藍藻(打撈出的藍藻初始含水率為98%)經頻率為30kHz，聲強0.8W/cm2，聲能密度分別O?1.5ff/ml的超聲波處理6min。
[0041](2)加絮凝劑:向超聲后的藍藻中按質量為藍藻干重5%的比例加入聚合硫酸鋁，并攪拌均勻，得到加有絮凝劑的藍藻。
[0042](3)壓濾脫水:將步驟(2)中加有絮凝劑的藍藻經板框壓濾機壓濾脫水。該板框壓濾機濾布孔隙孔徑為25 μ m左右，完成藍藻脫水。
[0043]本實施例中未處理的藍藻的毛細吸水時間107s，經實施例4的步驟(2)處理后的藍藻毛細吸水時間和脫水后的藍藻含水率參見圖2。
[0044]從圖2中可知:采用聲能密度為0.3ff/ml?1.0ff/ml的超聲波處理，藍藻的脫水率較聞。
[0045]實施例5
一種藍藻脫水的方法，包括以下步驟:
(I)超聲:將打撈上來的藍藻(打撈出的藍藻初始含水率為97%)經頻率為90kHz，聲強0.5ff/cm2,聲能密度0.7ff/ml的超聲波處理O?lOmin。
[0046](2)加絮凝劑:向超聲后的藍藻中按質量為藍藻干重0.3%的比例加入二甲基二烯丙基氯化銨，并攪拌均勻，得到加有絮凝劑的藍藻。
[0047](3)壓濾脫水:將步驟(2)中加有絮凝劑的藍藻經隔膜壓濾機壓濾脫水，該隔膜壓濾機濾布孔隙孔徑為18 μ m左右，完成藍藻脫水。
[0048]本實施例中未處理的藍藻的毛細吸水時間187s，經實施例5的步驟(2)處理后的藍藻毛細吸水時間和脫水后的藍藻含水率參見圖3。
[0049]從圖3中可知:超聲波處理時間為2?6min，藍藻的脫水率較高。
[0050]實施例6
一種藍藻脫水的方法，包括以下步驟:
(I)超聲:將打撈上來的藍藻(打撈出的藍藻初始含水率為96%)經頻率為40kHz，聲強0.7ff/cm2,聲能密度0.6ff/ml的超聲波處理5min。
[0051](2)加絮凝劑:向超聲后的藍藻中按質量為藍藻干重0.05%的比例加入聚丙烯酰胺，并攪拌均勻，得到加有絮凝劑的藍藻。
[0052](3)壓濾脫水:將步驟(2)中加有絮凝劑的藍藻經廂式壓濾機壓濾脫水，該廂式壓濾機濾布孔隙孔徑為8 μ m左右，完成藍藻脫水。
[0053]本實施例中未處理的藍藻的毛細吸水時間251s，干基熱值20.15 MJ/kg。經實施例6的步驟(2)處理后的藍藻毛細吸水時間為64s，脫水后的藍藻含水率70%，固體回收率98.4%，干基熱值 19.89MJ/kg。
[0054]實施例7
一種藍藻脫水的方法，包括以下步驟:
(I)超聲:將打撈上來的藍藻(打撈出的藍藻初始含水率為95%)經頻率為60kHz，聲強0.4ff/cm2,聲能密度0.9ff/ml的超聲波處理5min。
[0055](2)加絮凝劑:向超聲后的藍藻中按質量為藍藻干重0.2%的比例加入聚丙烯酰胺，并攪拌均勻。
[0056](3)壓濾脫水:將步驟(2)中加有絮凝劑的藍藻經廂式壓濾機壓濾脫水，該廂式壓濾機濾布孔隙孔徑為10 μ m,完成藍藻脫水。
[0057]本實施例中未處理的藍藻的毛細吸水時間347s，干基熱值19.85MJ/kg。經實施例7的步驟(2)處理后的藍藻毛細吸水時間為85s，脫水后的藍藻含水率71%，固體回收率
97.9%，干基熱值 19.62MJ/kg。
[0058]實施例8
一種藍藻脫水的方法，包括以下步驟:
(I)超聲:將打撈上來的藍藻(打撈出的藍藻初始含水率為95%)經頻率為60kHz，聲強
0.4ff/cm2,聲能密度0.9ff/ml的超聲波處理5min。
[0059](2)加絮凝劑:向超聲后的藍藻中按質量為藍藻干重0.8%的比例加入無機有機絮凝劑，該無機有機絮凝劑由聚合硫酸鐵和聚丙烯酰胺組成，其質量比為10: 1，并攪拌均勻。
[0060](3)壓濾脫水:將步驟(2)中加有絮凝劑的藍藻經廂式壓濾機壓濾脫水，該廂式壓濾機濾布孔隙孔徑為10 μ m,完成藍藻脫水。
[0061]本實施例中未處理的藍藻的毛細吸水時間347s，干基熱值19.85MJ/kg。經實施例8的步驟(2)處理后的藍藻毛細吸水時間為76s，脫水后的藍藻含水率76%，固體回收率
98.3%，干基熱值 19.71MJ/kg。
[0062]實施例9
一種藍藻脫水的方法，包括以下步驟:
(I)超聲:將打撈上來的藍藻(打撈出的藍藻初始含水率為95%)經頻率為60kHz，聲強
0.4ff/cm2,聲能密度0.9ff/ml的超聲波處理5min。
[0063](2)加絮凝劑:向超聲后的藍藻中按質量為藍藻干重3%的比例加入無機有機絮凝齊U，該無機有機絮凝劑由聚合氯化鋁和二甲基二烯丙基氯化銨組成，其質量比為15: 1，并攪拌均勻。
[0064](3)壓濾脫水:將步驟(2)中加有絮凝劑的藍藻經廂式壓濾機壓濾脫水，該廂式壓濾機濾布孔隙孔徑為10 μ m,完成藍藻脫水。
[0065]本實施例中未處理的藍藻的毛細吸水時間347s，干基熱值19.85MJ/kg。經實施例9的步驟(2)處理后的藍藻毛細吸水時間為79s，脫水后的藍藻含水率77%，固體回收率
98.4%，干基熱值 19.64MJ/kg。
[0066]在實施例1至9中，無機絮凝劑的的添加量為藍藻干重的lwt%?5wt% ;有機絮凝劑為藍藻干燥的0.05wt%?0.3wt% ;無機有機絮凝劑的添加量為藍藻干重的0.8wt%?3wt%，均可實施，并達到相同或相似的技術效果。
[0067]對比例I
一種藍藻脫水的方法，包括以下步驟:
(I)加絮凝劑:向打撈上來的藍藻(打撈出的藍藻初始含水率為98%)中按質量為藍藻干重2%的比例加入聚合硫酸鐵，并攪拌均勻，得到加有絮凝劑的藍藻。
[0068](2)壓濾脫水:將步驟(I)中加有絮凝劑的藍藻經隔膜壓濾機壓濾脫水，該隔膜壓濾機濾布孔隙孔徑為20 μ m,完成藍藻脫水。
[0069]對比例I中未處理的藍藻的毛細吸水時間89s，干基熱值19.89 MJ/kg。經對比例I的步驟(I)處理后的藍藻毛細吸水時間為48s，脫水后的藍藻含水率87%，固體回收率96.3%，干基熱值 19.74 MJ/kg。
[0070]對比例2
一種藍藻脫水的方法，包括以下步驟:
(I)加絮凝劑:向打撈上來的藍藻(打撈出的藍藻初始含水率為96%)中按質量為藍藻干重0.05%的比例加入聚丙烯酰胺，并攪拌均勻，得到加有絮凝劑的藍藻。
[0071](2)壓濾脫水:將步驟(2)中加有絮凝劑的藍藻經廂式壓濾機壓濾脫水，該廂式壓濾機濾布孔隙孔徑為8 μ m左右，完成藍藻脫水。
[0072]對比例2中未處理的藍藻的毛細吸水時間251s，干基熱值20.15 MJ/kg。經對比例2的步驟(I)處理后的藍藻毛細吸水時間為108s，脫水后的藍藻含水率85%，固體回收率96.7%，干基熱值 19.95MJ/kg。
[0073]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神實質和技術方案的情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內。
【權利要求】
1.一種藍藻脫水方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)超聲:將藍藻進行超聲波處理； (2)加絮凝劑:向超聲后的藍藻中加入絮凝劑得到加有絮凝劑的藍藻； (3)壓濾脫水:將加有絮凝劑的藍藻進行壓濾脫水，完成藍藻脫水步驟。
2.根據(jù)權利要求1所述的藍藻脫水方法，其特征在于，所述超聲波處理的頻率為30?110kHz，聲強為 0.4 ?0.8W/cm2，聲能密度為 0.3ff/ml ?1.0ff/ml ?
3.根據(jù)權利要求1所述的藍藻脫水方法，其特征在于，所述超聲波處理的時間為2?6min。
4.根據(jù)權利要求1所述的藍藻脫水方法，其特征在于，所述絮凝劑為無機絮凝劑或有機絮凝劑，所述無機絮凝劑的添加量為藍藻干重的lwt%? 5wt% ;所述有機絮凝劑的添加量為藍藻干燥的0.05wt%?0.3wt%。
5.根據(jù)權利要求1所述的藍藻脫水方法，其特征在于，所述絮凝劑為無機絮凝劑和有機絮凝劑，所述絮凝劑的添加量為藍藻干重的0.8wt%?3wt%，所述絮凝劑中無機絮凝劑和有機絮凝劑的質量比為10?15: I。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的藍藻脫水方法，其特征在于，所述無機絮凝劑為聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵中的一種或多種。
7.根據(jù)權利要求4或5所述的藍藻脫水方法，其特征在于，所述有機絮凝劑為聚丙烯酰胺和/或二甲基二烯丙基氯化銨藍藻脫水。
8.根據(jù)權利要求1所述的藍藻脫水方法，其特征在于，步驟(3)中采用壓濾機對藍藻進行壓濾脫水。
9.根據(jù)權利要求8所述的藍藻脫水方法，其特征在于，所述壓濾機采用孔隙孔徑為8?25 μ m的濾布。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的藍藻脫水方法，其特征在于，所述壓濾機是廂式壓濾機、板框壓濾機或隔膜壓濾機。
【文檔編號】C02F11/12GK104370431SQ201410684214
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權日:2014年11月25日
【發(fā)明者】袁興中, 肖智華, 陳曉紅, 黃超, 冷立健, 江洪煒, 張海波, 曾光明 申請人:湖南大學