治理富营养化水库水华的方法技术

本发明专利技术涉及一种治理富营养化水库水华的方法，将水流隔板、生态浮岛、物理遮光、原位曝气技术相结合，利用水流隔板在取水口中分割出控光分离区和强化净化区，在控光分离区水面种植生态浮岛；在强化净化区的水表层设置物理遮光机构，水下配备原位管道曝气系统；源水流经水流隔板后进入控光分离区，在此区域内由于缺乏光照，有害藻类迅速浮聚于水表层，并被浮岛植物根系截留、捕集；进一步地，利用水流隔板将控光分离区处理后的源水引入强化净化区，在此区域内，利用物理遮光机构消除水下光照，同时利用原位管道曝气装置对水体实施曝气，促使水中的有害藻类逐渐消亡，最后经该强化净化区处理后的出水流入取水口，供给水厂所需。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，用于消除及抑制水库中有 害藻类的生长，保证供水安全。属于水处理

技术介绍
近年来，我国城镇水库的水体富营养化问题日益严峻，在春夏两季，蓝绿 藻水华爆发，威胁供水安全。在水华发生时每升水中多达几亿个藻细胞，COD (化学需氧氧)和SS (固体悬浮物)等指标亦急剧升高，导致给水厂滤池堵塞、 产水量下降、出水浊度以及藻毒素含量超标等问题，严重者将导致水厂被迫停 产。在我国，由于水库的富营养化而引发的供水安全问题已成为制约社会、经 济可持续发展的关键性因素，因此急待开发具有针对性的治理水库水华的关键 性技术及方法。目前较为传统的水华防治方法多用于小型景观水体的治理，并不适用于水 库水华防治。如化学法，投加具有抑藻、杀藻、或絮凝作用的化学药剂，此类 方法的问题在于综合成本过高，而且将带来潜在的水源地安全风险。近年出现 的新动向之一是原位控藻技术研究获得重视并逐步开展。此类技术专以保护取 水口周边的水源水为目标，在水源地域内直接实施控藻除藻工程，开展前处理。 较为典型的如扬水筒技术，其工作原理在于通过高能空压机在扬水筒底部生成 "气弹"，带动水流循环，造成库区表层水体与底层水体的剧烈交换，破坏夏季水 华高发期在水库表层形成的温度跃层，使得积聚于该层的藻类被驱赶至水库底 层，由于光照极低以及温度骤降等原因，藻类失去活性而逐渐消亡。扬水筒技 术的局限性在于仅适用于水深10m以上的深水水库，不适用于较浅的水库；且单 个扬水筒控制的水量一般高于300万m3，不适用于小型水库，另外建设成本和运 行成本过高也限制了它的应用(孔海南.，王欣泽，何圣兵.应用扬水筒技术控 制饮用水源水库富营养化的工程规模实验研究."2005中国水环境污染控制与 生态修复技术"高级研讨会论文集.宜昌，2005.9: 27-32)。遮光法是另外一种立4竿见影的除藻技术，它通过限制藻类的光合作用，促使藻类不断消亡沉降，小 岛贞男等人的研究表明遮盖水库约l/3左右的水面，可以抑制藻类增殖(小岛贞 男，饭田稻作，滑川明夫.局部遮光控制藻类(微囊藻属)的验证研究.用水与 废水(日本)，2000， 42(5): 5-12.)。但水面覆盖会造成水体溶解氧的显著下降， 另外到目前为止，遮光技术如何在水库现场实施也是难题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种治理富营养化水库水华 的方法，能够有效消除水体中藻类的危害并净化水质，保证饮用水源地的供水 安全，而只需比较低廉的运行成本。为实现这一目的，本专利技术将水流隔板、生态浮岛、物理遮光、原位曝气技 术相结合，利用水流隔板在取水口中分割出控光分离区和强化净化区，在控光 分离区水面种植生态浮岛；在强化净化区的水表层设置物理遮光机构，水下配 备原位管道曝气系统；源水流经第l级水流隔板后进入控光分离区，在此区域内 由于缺乏光照，有害蓝藻如微囊藻等迅速浮聚于水表层，并被浮岛植物根系截 留、捕集，因而在控光分离区下层可获得藻类浓度较低的源水；进一步地，利 用第2级水流隔板将控光分离区处理后的源水引入强化净化区，在此区域内，利 用物理遮光机构消除水下光照，同时利用原位管道曝气装置对水体实施曝气， 在无光且溶解氧充足条件下,水中的有害藻类由于内源代谢的持续进行而不断消 耗自身的营养物质，逐渐消亡。最后经该强化净化区处理后的出水流入取水口， 供给水厂所需。本专利技术的方法具体包括以下步骤1、 采用水流隔板在取水口周边分割出部分水域用于水质净化，该水域分为 控光分离区和强化净化区。根据日处理水量、所在区域平均水深以及所需水力 停留时间确定控光分离区和强化净化区所需的水面面积，其中控光分离区的水 力停留时间取0.5-2.5天，强化净化区的水力停留时间取3-8天。2、 在控光分离区的水体表面投放生态浮岛，使覆盖率达到70-90%，将水下 光照度控制在50001x以下。3、 在强化净化区设置遮光机构和原位管道曝气装置。遮光机构的主体遮光材料采用厚度大于0.5mm的市售高密度聚乙烯布或遮阳网，覆盖面积为强化净 化区的80%以上，其遮光率要求达到90%以上，保证入射光照度低于30001x。 原位管道曝气装置的主体结构为悬挂式水下曝气管，埋设于强化净化区内水下 3-8m，距离取水口 30m-50m处，曝气管通过空气管道与岸边的空气压縮机连接。 由设置于岸边的配电箱控制原位管道曝气装置的开启、关闭及曝气强度。曰曝 气量与日处理水量的体积比率控制在0.5:1-5:1。4、 源水经由水流隔板的引流之后流经控光分离区，在控光分离区的光照度 条件下促使有害蓝藻迅速浮聚于水表层，从而被浮岛植物根系截留、捕集；同 时通过浮岛植物和吸附基质的共同作用去除水中部分氮、磷。5、 控光分离区处理后的出水经由水流隔板的引流之后进入强化净化区，在 强化净化区的低光照度条件下及通过曝气充氧，促进藻类快速消亡，同时提高 水中的氧含量，提升水质。6、 强化净化区处理后的出水流入取水口，供给水厂所需。本专利技术中，所述水流隔板高度为2-5m，采用厚度大于2mm的高密度聚乙 烯布为主体材料，主体材料上侧连接浮子，下侧连接沉子，从而垂直竖立于水 中实现水体分割。本专利技术中，所述浮子可以是圆柱形的浮筒或者是浮球。所述遮光机构可以采用整张遮阳网，也可以利用尼龙绳将若干张遮阳网相 互拴连而成。遮阳网的背面用尼龙绳绑定若干个浮筒提供浮力。本专利技术的创新之处在于根据在光限制条件下藻类具有垂直上浮和逐渐消 亡的特性，提供一套将水流隔板技术、生态浮岛技术、物理遮光技术、原位曝 气技术有机结合的控藻方法， 一方面通过水流隔板及生态浮岛形成控光分离区， 直接分离去除源水中易于上浮的有害蓝藻；另一方面在强化净化区进行物理遮 光和曝气充氧，促进藻类在遮光条件下的快速消亡，同时解决因为遮光时间过 长而导致的溶解氧过低问题，提升水质。本专利技术提供的水库水华治理方法克服 了以往水华控制技术运行成本高、运行管理不方便的缺点，能够在较低的成本 条件下保证水厂每天取用的源水水质，保证人们的饮用水安全。 附图说明6图1为本专利技术对划分区域进行治理的示意图。图1中，1为水库水体主体，2为水流隔板，3为生态浮岛，4为物理遮光 机构，5为原位管道曝气装置，6为取水口。 图2为本专利技术中水流隔板的结构示意图。 图2中，7为聚乙烯布，8为浮子，9为沉子，IO为锚。 图3为本专利技术中采用的遮光机构示意图。 图3中，ll为遮光材料，12为浮筒，13为水泥沉子。 图4为本专利技术曝气装置的结构示意图。图4中，14为空气压縮机，15为空气输送管，16为岸边，17为悬空拉绳， 18为水泥沉子，19为空气曝气管。 具体实施例方式以下结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细描述。以下实施 例不构成对本专利技术的限定。本专利技术具体包括如下内容-1、首先，如图l所示的净化区域划分示意图，利用水流隔板2在取水口6的 周边中分隔出一部分水域用于水质净化，分别为控光分离区、强化净化区。根 据曰处理水量、所在区域平均水深以及所需水力停留时间分别确定所述控光分 离区、强化净化区各自所需的水面面积。设控光分离区、强化净化区各自所需的水面面积分别为S卜S2，根据日处理 水量V，所在区域平均水深Hi、 H2，所需水力停留时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于治理富营养化水库水华的方法，其特征在于包括以下步骤：　１）采用水流隔板（２）在取水口（６）周边分割出控光分离区和强化净化区，根据日处理水量、所在区域平均水深以及所需水力停留时间确定控光分离区和强化净化区所需的水面面积，其中控光分离区的水力停留时间取０．５－２．５天，强化净化区的水力停留时间取３－８天；　２）在控光分离区的水表面投放生态浮岛（３），使覆盖率达到７０－９０％，将水下光照度控制在５０００ｌｘ以下；　３）在强化净化区设置遮光机构（４）和原位管道曝气装置（５），遮光机构采用厚度大于０．５ｍｍ的高密度聚乙烯布或遮阳网，覆盖面积为强化净化区的８０％以上，遮光率达到９０％以上，保证入射光照度低于３０００ｌｘ；原位管道曝气装置的主体结构为悬挂式水下曝气管，埋设于强化净化区内水下３－８ｍ，距离取水口３０ｍ－５０ｍ处，曝气管通过空气管道与岸边的空气压缩机连接，由设置于岸边的配电箱控制原位管道曝气装置的开闭及曝气强度；日曝气量与日处理水量的体积比率控制在０．５∶１－５∶１；　４）源水经由水流隔板（２）的引流之后流经控光分离区，在控光分离区的光照度条件下促使有害蓝藻迅速浮聚于水表层，从而被浮岛植物根系截留、捕集；同时通过浮岛植物和吸附基质的共同作用去除水中部分氮、磷；　５）控光分离区处理后的出水经由水流隔板（２）的引流之后进入强化净化区，在强化净化区的低光照度条件下及通过曝气充氧，促进藻类快速消亡，同时提高水中的氧含量，提升水质；　６）强化净化区处理后的出水流入取水口（６），供给水厂所需。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔海南，陈雪初，何圣兵，尚晓，黄莹莹，李春杰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]