一种耦合混合态氯、微纳米曝气和紫外LED原水除藻抑嗅系统技术方案

本发明专利技术公开一种耦合混合态氯、微纳米曝气和紫外LED原水除藻抑嗅系统，该系统包含氨氮

【技术实现步骤摘要】
一种耦合混合态氯、微纳米曝气和紫外LED原水除藻抑嗅系统


[0001]本专利技术属于水处理
，涉及一种原水除藻抑嗅新方法。

技术介绍

[0002]在过去的几十年里，水体富营养化与藻类活动爆发频繁，自1980年以来，全球71个主要湖泊中有48个湖泊在夏季出现藻华爆发加剧的情况，全球大型湖库水体中，富营养化水体个数占比达63％，面积占比31％(Nature,2019,574(7780):667
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670；Remote Sensing ofEnvironment,2020,247(C):111949)。藻类爆发不仅带来生态问题，对饮用水供应同样造成影响。
[0003]随着经济技术进步，人民对美好生活的向往日益实现，人们对饮用水质量提也出越来越高的要求，而饮用水的异嗅味是消费者最直接感知到的饮用水质量指标，饮用水嗅味问题受到水处理行业的广泛重视，异嗅味等感官原因也引起了人们对饮用水安全方面最多的担忧(AmericanWaterWorksAssociation,2004,96(2),32
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36)。
[0004]蓝藻、放线菌和某些真菌在水体产生的2
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MIB是最主要的嗅味物质之一，迄今己有超过两百种藻类被发现其代谢产物能够分离出藻源嗅味物质，包括颤藻、鱼腥藻、席藻、鞘丝藻和束丝藻等，例如，日本地表水水源中79％的水体均存在嗅味物质污染，其中霞浦湖中GSM和2
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MIB最高达到560ng/L和180ng/L(Hydrobiologia,2000,434(1
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3):145
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150)。
[0005]因此，在饮用水处理中控制原水中藻类增殖，明晰藻源嗅味物质的生成机制并加以控制尤为重要。2
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MIB作为水源水中典型嗅味物质，为饱和环醇类有机物，混凝沉淀过滤等常规工艺对水中溶解态2
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MIB没有良好去除效果，常规工艺对其去除率仅有20％左右，有很强的局限性。目前公开的采用紫外线除藻及化学除藻的技术，仍有需要不断完善的缺陷：
[0006](1)无法实现藻细胞浓度的在线检测，缺乏精细处理的指标。高藻水中，藻细胞浓度难以在线计数，使得精细处理藻细胞的困难增加。
[0007](2)高浓度藻存在时，紫外线穿透力度不足。紫外线本身在水中穿透能力弱，高浓度藻细胞存在的情况下，紫外线在含有稳定藻团的水中的衰减问题更为严重，藻团内部藻细胞难以去除，极大制约了现有通过紫外线除藻手段的潜力。
[0008](3)化学除藻效果严重过度或严重不足。以次氯酸钠为例，当加氯至折点后时，强氧化性将彻底破碎藻细胞，导致胞内产嗅基因、胞内嗅味物质等有机物释放至水中，反而进一步加剧后续处理压力。当加药量不足时，对藻细胞又不能达到足够的杀灭效果。
[0009](4)传统汞灯管存在汞泄露风险。中国专利CN1511789A和CN106865848A各自公开了基于紫外辐射的除藻技术方法，这两种方法均使用紫外汞灯作为紫外光源，随后待藻类细胞死亡后将逐步实现技术目的，但是采用了传统汞灯作为光源。
[0010](5)单纯紫外除藻除嗅能力弱。上述两项专利所公开的技术使用传统汞灯，其能量主要集中在254nm波长的紫外处，并不能得到最优除藻效率；另外，中国专利CN113816495A公开了一种基于UVB
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LED的抑藻技术，该技术采用了UVB波段(280
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315nm)的紫外LED光源，同样得不到最优的能力。
[0011](6)单一形态、非激发态氯除藻除嗅能力弱。单一形态的未被激发的次氯酸钠或一氯胺均不能有效除藻细胞，几乎不能去除嗅味物质，使得单一形态、非激发态氯无法高效解决藻污染问题。
[0012](7)低效波段的能量利用效率低。由于上述的254nm波长的紫外和280
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315nm的UVB紫外除藻除嗅能力弱，要达到接近的处理效果，相应的传统汞灯、UVB
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LED光源耗费能量巨大，能量利用效率低。
[0013](8)藻细胞修复作用和复活现象未得到有效抑制。光活化对藻类藻类细胞有修复作用，如紫外辐射未彻底将藻细胞杀灭，则存在藻类“复活”风险，上述的现有技术未充分检验对复活现象的抑制作用，使得单纯紫外除藻技术的使用存在一定隐患。
[0014](9)产嗅基因没有得到有效去除。藻细胞会释放嗅味物质，仅仅杀灭藻细胞不能使产嗅基因完全去除，产嗅基因拷贝数往往也反映产嗅藻类的丰度，基因丰度和胞内2
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MIB浓度存在正相关性，产嗅基因在水中同样有生物风险。

技术实现思路

[0015]本专利技术公开本专利技术涉及一种耦合混合态氯、微纳米曝气和紫外LED原水除藻抑嗅系统，该系统包含氨氮
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叶绿素a在线检测单元(1)，氯化反应单元(2)，总余氯在线检测单元(3)，微纳米曝气单元(4)，前智慧控制单元(5)，次氯酸钠投加装置(6)，后智慧控制单元(7)，紫外LED单元(8)。该系统处理高藻水源水时，首先氨氮
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叶绿素a在线检测单元(1)对含藻水中氨氮、叶绿素a浓度进行在线检测，氨氮浓度数据发送到前智慧控制单元(5)，前智慧控制单元(5)通过运算向次氯酸钠投加装置(6)发送定量加药信号，次氯酸钠投加装置(6)投加次氯酸钠到氯化反应单元(2)中，使含藻水与次氯酸钠进行氯化反应，同时总余氯在线检测单元(3)对经过氯化含藻水中总氯浓度进行在线检测，当后智慧控制单元(7)接收到含藻水中总余氯浓度低于0.2mg/L的阈值时，后智慧控制单元(7)向次氯酸钠投加装置(6)发送加药信号补充投加次氯酸钠，以保证含藻水中总余氯浓度不低于0.2mg/L，总余氯量达标的含藻水进入微纳米曝气单元(4)后，微纳米曝气单元(4)接收后智慧控制单元(7)发射的控制信号，启动并激发由叶绿素a浓度、总余氯浓度运算导出的定量的微纳米气泡，同时，紫外LED单元(8)接收前智慧控制单元(5)和后智慧控制单元(7)发送的控制信号，启动并发射由叶绿素a浓度、总余氯浓度运算导出的定量的255
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280nm特定波长紫外LED辐射，除藻、除嗅、除产嗅基因后出水。该系统耦合混合态氯、微纳米曝气和紫外LED的除藻效能，通过特定波长紫外光线，以及激发水中低浓度余氯产生适量的羟基自由基和活性氯自由基，起到直接杀死并诱导藻细胞程序性自杀、损伤藻细胞产嗅基因、阻断藻细胞DNA修复和光复活，削减藻嗅物质产生，对藻细胞、藻嗅物质、产嗅基因进行清除，同时不至于藻细胞过度破裂释放胞内藻毒素等有机物，给后续水处理工艺增加负担；同时，为克服高藻原水紫外透射率低的难题，在紫外光照区域底部同时进行微纳米曝气，形成上下对流，确保底部藻细胞也能接触紫外光照实现除藻除嗅，而且微纳米曝气也有一定去除原水氨氮的作用；特别地，该系统通过智慧控制，在系统层面达到精准、高效。与现有技术相比，本专利技术耦合了混合态氯与特定波长紫外和微纳米曝气技术，通过智慧调控恰当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合混合态氯、微纳米曝气和紫外LED原水除藻抑嗅系统，其特征在于，该系统包含氨氮
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叶绿素a在线检测单元(1)，氯化反应单元(2)，总余氯在线检测单元(3)，微纳米曝气单元(4)，前智慧控制单元(5)，次氯酸钠投加装置(6)，后智慧控制单元(7)，紫外LED单元(8)；该系统处理原水时，首先氨氮
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叶绿素a在线检测单元(1)对含藻水中氨氮、叶绿素a浓度进行在线检测，氨氮浓度数据发送到前智慧控制单元(5)，前智慧控制单元(5)通过运算向次氯酸钠投加装置(6)发送定量加药信号，次氯酸钠投加装置(6)投加次氯酸钠到氯化反应单元(2)中，使含藻水与次氯酸钠进行氯化反应，同时总余氯在线检测单元(3)对经过氯化含藻水中总氯浓度进行在线检测，当后智慧控制单元(7)接收到含藻水中总余氯浓度低于0.2mg/L的阈值时，后智慧控制单元(7)向次氯酸钠投加装置(6)发送加药信号补充投加次氯酸钠，以保证含藻水中总余氯浓度不低于0.2mg/L，总余氯量达标的含藻水进入微纳米曝气单元(4)后，微纳米曝气单元(4)接收后智慧控制单元(7)发射的控制信号，启动并激发由叶绿素a浓度、总余氯浓度运算导出的定量的微纳米气泡，同时，紫外LED单元(8)接收前智慧控制单元(5)和后智慧控制单元(7)发送的控制信号，启动并发射由叶绿素a浓度、总余氯浓度运算导出的定量的255
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280nm特定波长紫外LED辐射，除藻、除嗅、除产嗅基因后出水；其中，所述前智慧控制单元(5)、后智慧控制单元(7)为数据接收、处理和发送的单元，其智慧控制的核心算法依照：智慧控制的核心算法依照：其中：——系统所需的初始加氯量，以Cl2计，mg/L；ξ——计算初始加氯量的参数，取5～10；——原水氨氮浓度，以N计，mg/L；W——系统所需的紫外LED辐照剂量，J/cm2；k——计算紫外LED辐照剂量的参数，取60～660；λ——紫外LED的波长，nm；——总余氯浓度，以Cl2计，mg/L；ρ
Chl
‑
a
——叶绿素a浓度，μg/L；Q——系统所需微纳米曝气强度，L/min；θ—...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天阳，罗振宁，徐斌，唐玉霖，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：