[发明专利]一种水华应急处理的超声除藻船

说明书

技术领域

本发明一种水华应急处理的超声除藻船，应用于因富营养化致藻类大量繁殖造成环境水体污染的处理，属利用超声空化技术安全、经济的去除水源地水体中蓝藻的环保技术领域。

背景技术

近年来，由于大量生活污水、工业废水、农渔牧水的排入，使大部分水体遭受不同程度的污染，对城市供水造成严重影响。据调查，我国430个城市中有90％以上的饮用水源受到污染，导致水体的富营养化，造成经济损失达377亿元，而富营养化最明显的特征就是藻类的过度繁殖，给供水工程带来很大影响。藻类的去除可以根据原水水质情况采用不同的方法，一般可采用物理法、化学药剂法、生物处理法及组合工艺法。常用的物理除藻方法有：微滤机法、气浮法、直接过滤法、大梯度磁滤器法，活性炭吸附法和超声除藻等。化学除藻：是在不改变现有水厂的工作流程，不需增加大型设备和构筑物，且经济有效、简便易行的除藻方法，常用的除藻剂有氯、二氧化氯、臭氧、高锰酸钾等。生物处理：利用附着在载体表面上的生物膜使水肿的藻类被吸附、分解氧化，有些藻类还会被生物膜上原生动物和后生动物所捕食，而且该法对藻毒素的去除也有很好的效果。藻毒素一般存在于藻细胞体内，当藻细胞死亡、破裂后藻毒素才溶出，在富营养化水体中，蓝藻的比例明显增多，而毒藻类也相应增加。1976年在美国宾夕法尼亚的Sewickley爆发了一次水源性消化道疾病，饮用水源中的蓝藻很可能是致病的原因。在所有的淡水藻类中，蓝藻中的微囊藻是毒性最强、危害最大、污染范围最广的一种藻类^[3]。组合工艺法：臭氧-气浮联用工艺、臭氧-活性炭深度处理工艺、生物膜处理与其他处理工艺联用除藻。预臭氧化、生物处理、活性炭吸附处理工艺联用，这种联用工艺与常规净水工艺组合是更完善、有效的净水途径。此组合工艺对叶绿素α的去除率可达100％，对色度、浊度、氨、有机物的去除率也均优于上面介绍的两种组合工艺。除藻技术多种多样，各种除藻方法均有其优缺点，目前越来越多的新技术及其组合正越来越受到重视和开发，超声技术就是其中之一。

超声波技术是近年来发展起来的一种新型的环境技术，被称为环境友好技术。利用超声波降解(sonolysis)水中的化学污染物，尤其是难降解的有机污染物，是近年来发展起来的一项新型水处理技术。超声波是指频率比人耳可能听到的频率范围更高(＞16kHz)的弹性波，大振幅超声波(低频率)能量集中，可使介质产生剧烈振动，常用于超声清洗、钻孔、化学处理、乳化等方面。近年来，国内外开始研究超声波应用于水处理，尤其对废水中难降解有机物的治理研究，已取得一定成果，随着声化学的诞生和发展，超声波对有机物的降解逐渐受到重视并得到了广泛的研究。超声波由一系列疏密相间的纵波构成，并通过液体介质向四周传播。当声能足够高时，在疏松的半周期内，液相分子间的吸引力被打破，形成空化核。空化核的寿命约为0.1μs，它在爆炸的瞬间可以产生大约400K和100MPa的局部高温高压环境^]，并产生速度约400km/h具有强烈冲击力的微射流，这种现象称为超声空化。这些条件足以使有机物在空化泡内发生化学键断裂、水相燃烧(aqueous combustion)、高温分解(pyrolysis)或自由基反应。超声波抑藻杀藻机理有：破坏细胞壁、破坏气胞、破坏活性酶。高强度的超声波能破坏生物细胞壁，使细胞内物质流出，这一点已在工业上运用。藻类细胞的特殊构造是细胞体含有多组气胞，气胞控制藻类细胞的升降运动。超声波引起的冲击波、射流、辐射压等可以破坏气胞。在适当的频率下，气胞成为空化泡而破裂；同时，空化产生的高温高压和大量自由基，可破坏藻细胞内活性酶和活性物质，从而影响细胞的生理生化活性。此外，超声波引发的化学效应也能分解藻毒素和藻细胞分泌物及代谢产物。

随着环境污染的严重性的加重，现在研究了很多种处理方法，但各种方法都有一些或多或少的缺点。在实际应用中还需要开发更可行更经济的方法。超声作为一种新的能量形式集高级氧化、焚烧、超临界氧化等多种水处理技术于一身，一次性投入、操作简便、使用安全、效率高、持续性强，十分有利于环境保护，因此是一种很有发展前景的水处理的方法。超声处理还具有跟别的处理方法一起使用发挥更大的功效的特点。国内外超声波灭藻的报道还不是很多，但其相关的研究还是不少的，这大大增加了超声波灭藻的可能性和可行性，因此其应是以后重点研究的灭藻方法之一。