富營養(yǎng)化水體原位電磁耦合絮凝沉淀裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水資源保護與水環(huán)境治理領域，具體是一種富營養(yǎng)化水體原位電磁耦合絮凝沉淀裝置。
【背景技術】
[0002]過量營養(yǎng)物質(主要是氮磷)造成的湖庫水體富營養(yǎng)化的程度和范圍在我國呈快速發(fā)展趨勢，形勢十分嚴峻。水體富營養(yǎng)化防治通常采用藻類控制和過量氮磷等營養(yǎng)物質削減相結合的方式。對藻類控制來說，常用打撈除藻、機械除藻或化學除藻等方法；過量營養(yǎng)物質削減大多采用清水稀釋、植物吸收凈化等措施。上述藻類防治措施耗時耗力，機械或藥劑投入大，處理效率也不甚理想；過量營養(yǎng)物質削減通常需要配套建設引水工程或生態(tài)修復工程，引水工程耗資巨大，需要引調大量清水；生態(tài)修復工程耗時長，見效慢。由此可見，在外源截污背景下，采用合適的工藝方法快速消減水體中的氨氮和磷等營養(yǎng)物質，將其帶離湖庫水體；與此同時，使富營養(yǎng)化水體中的藻類生長得到有效控制，是今后治理河湖富營養(yǎng)化問題的重要方向。
[0003]水體富營養(yǎng)化通常易在天然緩流水體發(fā)生，該水域體積大、氮磷等濃度低于工業(yè)廢水或市政生活污水，難以抽取后在岸邊用傳統(tǒng)污水處理工藝凈化。富營養(yǎng)化水體原位處理具有不占地、機動、靈活、處理效率高于生態(tài)修復工程、見效相對較快、受季節(jié)氣候影響較小等優(yōu)點。目前，國內外公開了一些富營養(yǎng)化水體移動式處理裝置或技術，一般采用在移動平臺上搭載吸附、微電流電解、微納米曝氣等水質凈化單元，通過氮磷吸附、微電流電解抑藻以及曝氣增氧的方式原位抑藻和削減氮磷；或者借鑒岸邊處理Α/Α/0的工藝原理，在移動平臺上整合厭氧-缺氧-好氧與沉淀技術，利用微生物的作用原位脫氮除磷。磁絮凝的沉淀分離效果好，可應用于富營養(yǎng)化水體處理，通過吸水裝置將富營養(yǎng)化水體、底泥或底泥中的孔隙水輸送至岸邊，進行磁絮凝+生態(tài)浮島處理。綜上可看出，目前已存在一些富營養(yǎng)化水體原位處理技術，但基于電絮凝以及電磁絮凝原位處理尚未見報道。
[0004]發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有富營養(yǎng)化水體原位處理裝置或技術存在較大不足:吸附材料用量大、難回收、電解用的電極易鈍化、營養(yǎng)物質處理效率低且不易資源化回收利用；易受外界環(huán)境影響，微生物脫氮除磷穩(wěn)定性不足、效率不高；磁絮凝的藥劑投入量大、成本高、沉淀存在二次污染、不易資源化利用。與此同時，電絮凝無需絮凝藥劑、吸附材料及微生物等投入，藻類和氮磷等去除性能穩(wěn)定、效率高、沉淀無污染，但也存在能耗高、電極易鈍化、沉淀分離難等缺陷。富營養(yǎng)化水體的水面開闊，太陽能利用條件優(yōu)越，如何利用太陽能低成本原位電磁絮凝處理富營養(yǎng)化水體，緩解電極鈍化老化、擺脫絮凝劑依賴、抑制藻類快速生長、便利回收水體氮磷，將是解決天然水體富營養(yǎng)化的新思路，具有極大的環(huán)境、經(jīng)濟、社會效益和應用前景。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供一種富營養(yǎng)化水體原位電磁耦合絮凝沉淀裝置，無需將水體抽取到岸邊處理，不必加入吸附材料和絮凝藥劑，不需培養(yǎng)馴化微生物，不必經(jīng)常更換電極，不用將沉淀機械壓縮；主要依靠太陽能供給能源，電解陽極獲得絮凝劑、曝氣強化電磁絮凝性能、強力磁鐵快速分離并濃縮沉淀，實施富營養(yǎng)化水體原位處理，該裝置野外工作能力強，藻類和氮磷等處理效果好，運行成本低，維護簡單，無藥劑污染和固體廢物產(chǎn)生，磁種易回收，濃縮沉淀能直接用作肥料。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0007]—種富營養(yǎng)化水體原位電磁耦合絮凝沉淀裝置，包括蓄電池、太陽能電池板及與太陽能電池板相連的浮筒，太陽能電池板與蓄電池連接，浮筒上部設有污水栗、污泥栗、蓄電池、空壓機和磁種投加器，污水栗、污泥栗、空壓機和磁種投加器分別與蓄電池連接，浮筒中部設有絮凝反應區(qū)，絮凝反應區(qū)下部為污泥沉降區(qū)，污泥沉降區(qū)兩旁為沉淀分離區(qū)，浮筒外的富營養(yǎng)化水體通過污水栗抽入絮凝反應區(qū)，絮凝反應區(qū)設有多對電絮凝用的陽極和陰極，陽極和陰極的下方安裝有與空壓機連接的穿孔曝氣管，絮凝反應區(qū)的上方兩側倒錐形表面設有與沉淀分離區(qū)連通的出水口，磁種投加器用于投加磁種進入絮凝反應區(qū)，污泥沉降區(qū)的兩側表面安裝有強力磁鐵，在污泥沉降區(qū)底部堆積的濃縮污泥通過污泥栗定期外排用作肥料。
[0008]進一步的，出水口下側設有向下傾斜設置的絮凝混合液導流隔板，以便實現(xiàn)清污分離。
[0009]進一步的，磁種為Fe3O4顆粒。
[0010]進一步的，磁種的粒徑不小于0.5mm。
[0011]進一步的，穿孔曝氣管曝氣過程中氣水比為10:1?15:1。
[0012]進一步的，穿孔曝氣管具有分布均勻、孔口朝上的曝氣孔。
[0013]進一步的，每對和陰極的間距不大于1.5cm。
[0014]進一步的，陽極和陰極表面安裝自清潔橡膠刮片，用于定期清除附著在電極表面的污濁，緩解電極老化和鈍化。
[0015]進一步的，自清潔橡膠刮片與陽極和陰極等寬。
[0016]進一步的，陽極采用鋁板或鐵板制成，陰極采用不銹鋼材質制成。
[0017]由于采用了上述方案，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0018](I)采用浮筒式結構，利用太陽能供電，將電絮凝、磁絮凝、磁分離、沉淀回用等集中一體化布置，實現(xiàn)了富營養(yǎng)化水體的原位電磁耦合絮凝沉淀處理，擺脫現(xiàn)有富營養(yǎng)化水體對吸附材料、絮凝藥劑及微生物的依賴，能夠快速、高效和環(huán)保的殺滅藻類，絮凝氮磷等營養(yǎng)物質，回收磁種，還能通過回用濃縮沉淀的方式徹底移除水體中的氮磷，不斷削減甚至根除內源污染。
[0019](2)太陽能供電實施電絮凝，無需外加電源，節(jié)能環(huán)保；更重要的是，在陽極和陰極表面安裝了自清潔橡膠刮片，定期清除附著在電極表面的污濁，緩解電極老化和鈍化，提高電絮凝效率，延長電極使用壽命。
[0020](3)在絮凝反應區(qū)內，利用曝氣的方式，將電解產(chǎn)生的絮凝活性物質與磁種投加器投放的磁種充分混合，實現(xiàn)了電磁耦合絮凝，提高了單一電絮凝或磁絮凝的性能。
[0021](4)污泥沉降區(qū)安裝強力磁鐵，利用磁力和重力作用快速對電磁絮凝混合液實施泥水分離，將磁種富集于強力磁鐵表面，污泥濃縮于污泥沉降區(qū)底部，同步實現(xiàn)了磁種回收和濃縮污泥的回用。
[0022](5)浮筒無需外源動力，受外界氣候條件影響較小，可固定或移動式運行，野外工作能力強，既能單個浮筒長期在某一水域處理，也可多個浮筒在該水域集中處理。
[0023](6)浮筒可采用外加電源充電，當采用岸邊充電時，浮筒能全天候工作，極大提高富營養(yǎng)化水體的處理效率，實現(xiàn)以時間換空間，縮短湖泊治理的周期。因此，浮筒工作方式靈活，維護管理簡單，推廣應用條件好。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明富營養(yǎng)化水體原位電磁耦合絮凝沉淀裝置的結構示意圖。
[0025]圖中:1 一浮筒，2—絮凝反應區(qū)，3—沉淀分離區(qū)，4一污泥沉降區(qū)，5—污水栗，6—污泥栗，7—空壓機，8—磁種投加器，9—蓄電池，10—太陽能電池板，11—陽極，12 —陰極，13—自清潔橡膠刮片，14—穿孔曝氣管，15—曝氣孔，16—出水口，17—絮凝混合液導流隔板，18一磁種，19一強力磁鐵，20一排水口，21 一濃縮污泥。
【具體實施方式】
[0026]下面將結合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0027]圖1所示為本發(fā)明富營養(yǎng)化水體原位電磁耦合絮凝沉淀裝置的結構示意圖，所述富營養(yǎng)化水體原位電磁耦合絮凝沉淀裝置包括太陽能電池板10及與太陽能電池板10相連的浮筒1，浮筒I上部設有污水栗5、污泥栗6、蓄電池9、空壓機7和磁種投加器8，太陽能電池板10與蓄電池9連接，污水栗5、污泥栗6、空壓機7和磁種投加器8分別與蓄電池9連接。浮筒中部設有絮凝反應區(qū)2，絮凝反應區(qū)2下部為污泥沉降區(qū)4，污泥沉降區(qū)4兩旁為沉淀分離區(qū)3。
[0028]浮筒I外的富營養(yǎng)化水體通過污水栗5抽入絮凝反應區(qū)2，絮凝反應區(qū)2設有電絮凝用的陽極11和陰極12，用于電解殺滅和絮凝藻類，以及絮凝氮磷等營養(yǎng)物質。陽極11和陰極12上端表面均安裝有自清潔橡膠刮片13，用于定期清除附著在電極表面的污濁，緩解電極老化和鈍化。絮凝反應區(qū)2的陽極11和陰極12下方，安裝有穿孔曝氣管14，空壓機7與穿孔曝氣管14相連，絮凝反應區(qū)2的上方兩側設有出水口 16，出水口 16下側設有向下傾斜設置的絮凝混合液導流隔板17。
[0029]絮凝過程中，磁種投加器8內的磁種18 (主要是Fe3O4顆粒)與進水中的藻類、氮磷等營養(yǎng)物質一道進入絮凝反應區(qū)2，在穿孔曝氣管14釋放空氣的混合作用下，與陽極11和陰極12電解產(chǎn)生的絮凝活性物質相摻混，高效殺滅和絮凝藻類，以及絮凝氮磷等營養(yǎng)物質。
[0030]充分發(fā)生電磁耦合絮凝后的混合液，通過絮凝反應區(qū)2的上方兩側的出水口 12進入沉