一种治理湖泊水华的自动化除藻船制造技术

本发明专利技术涉及一种应用于治理湖泊水华中便于运输且具有表层收藻、中层絮凝除藻和底层机械吸藻以及除藻、水质改善、生态修复三位一体功能的自动化湖泊治理船。具体地说，通过可以自动调控的安装在船头的收藻勺将水体表层的藻类收集到藻类净化装置，同时，通过喷洒装置将改性土壤絮凝剂喷洒于水面，使藻华沉入水底，然后，吸藻装置将沉于湖底的藻类吸到藻类净化装置中，最后，将藻类浮选分离进入脱水装置脱水后贮存到储藻舱中，完成对水华的清除及草种的播散。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于湖泊富营养化和水华治理的自动化除藻船。它是集表层机械收藻、中层絮凝除藻、底层机械吸藻 及藻类集中处理功能于一身的自动化除藻船。具体地说，是一种治理富营养化污染的除藻装置，即在除藻开始时通过船体前 端的刮藻铲或表层吸藻装置将湖泊表层的藻类收集到藻类净化 装置，与此同时，船体两端的絮凝剂喷头将改性当地/岸边土壤 絮凝剂喷洒于水面，使之连同藻华一并转入到水底，之后再通 过除藻船的吸藻装置选择性地将湖泊底部的藻类吸取到藻类净 化装置中，通过浮选将藻类分离出来进入藻类脱水装置，脱水 后贮存到储藻仓中，完成湖泊水华的清除。本专利技术之除藻船可 以通过表层机械收藻、中层絮凝除藻、底层机械吸藻及藻类集 中处理一系列过程达到快速除藻、长期控藻、改善水质及防止 湖泊底泥二次污染等效果。背境技术湖泊富营养化是一个世界性的环境问题。水华的出现不仅 严重破坏水生生态环境，引发饮用水源地水污染和水质安全危 机，还可能引起鸟类、牛、羊等动物中毒，甚至有可能致突变 作用，对人类健康也有潜在危险。目前已有的湖泊富营养化整治和湖泊恢复措施主要有(1) 降低外源磷输入；(2)建造人工湿地；(3)饲养或捕获水生动物， 进行生物操纵；(4)进行水下曝气，增加水中溶解氧的含量；(5) 化学杀藻剂除藻法；(6)利用超声波杀藻抑藻；(7)研发病毒， 进行基因治藻等。虽然，治理湖泊富营养化的方法有多种，但 是，通常可将其分为物理法、化学法和生物修复法三类，其中 物理方法有切断污染源、稀释、换水、机械或人工打捞、湖水 人工循环、底泥疏浚等，这些方法除藻效果差、投资大，而且 不能从根本上去除藻类。化学方法通常是投加化学除藻剂来抑 制藻类繁殖，盲目投加会导致水中引入新的化学成分，容易造 成新的污染，而且除藻剂的生物富集和生物放大作用可能会对 水生生态系统产生负面影响，对水体中水生动植物产生毒害作 用，长期使用还会使藻类产生抗药性；此外，大部分化学除藻 剂的设备成本和运行较高，因此，化学方法仅适用于小型水体， 不能大范围使用。生物法包括生物控制法和生物修复法，生物 控制法是通过饲养一定的鱼类和水草或者应用其它生物(如病 毒)控制藻类，该法因选择性限制、制备周期长、成本高等原 因，难以广泛、大规模施用；如果应用病毒除藻， 一种病毒往 往只对一种藻具有专一杀灭活性，由于引起水华的藻种繁多， 其爆发又具有突发性，难以在短期内针对某一藻种培养出大量 具有专一杀灭性的病毒，而且藻类对病毒的侵染可产生抗性及 免疫性，同一病毒难以对某种藻类持续发挥灭杀作用；生物修复法是利用特定的生物(植物，微生物或原生动物)吸收，转 化，清除或降解环境污染物，即利用培育的植物或培养、接种 的微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解， 从而使水体得到净化的技术，该法投资省，操作简便，有利于 建立合理的水生生态循环，但水生生态十分复杂，在人为强烈 干扰下，将造成系统不稳定，难以控制，以至于导致不利的生 态后果。以上这些处理藻类的方法各有所长，但均具有一定的 局限性，靠单一的方法治理，往往达不到理想的效果。近年来，在淡水湖泊黏土除藻技术方面，本专利技术人(潘纲)提出了一系列新的方法。1999年潘纲提出了一项利用含铁粘土 矿物治理赤潮和水华的方法，已于2002年被英国专利局授予专 利权(GB 2337749A)。潘纲等又于2001年提出了以一种以含水 镁硅酸盐(如海泡石)为主的黏土絮凝除藻技术(01134528.4， 已授权)。2002年潘纲等又进一步提出了一种以天然高分子聚合 物对黏土进行改性的技术(申请号02155284.3，已授权)，该 技术不仅可将任何当地土壤或沉积物改性成为高效的藻絮凝 剂，而且可将黏土投量降低到10毫克/升的情况下仍然达到97% 的除藻率，在国际上首次使利用当地土壤治理当地水华成为可 能(Pan, G. et al. ， Environmental Pollution, 2006，连续3 篇系列论文)。虽然黏土除藻技术已经有了上述重大的改进，但 是以往的粘土除藻技术都有一个共同的缺陷即沉降到水底的 藻类腐烂分解消耗大量的氧可造成水底厌氧，使一些污染物逐渐从底泥中再次释放到水体，造成水华的复发。为了解决这个问题，2003年潘纲等又提出了改性黏土增氧固磷技术，可在黏 土凝聚除藻的同时改善水底厌氧环境(申请号0310113305. 5)。 2005年潘纲等提出利用稀土元素(例如，镧、锆等)处理粘土 的改性技术，可以使底泥中的磷高效而不可逆地固化(不溶 解)在改性黏土中。这样即使底泥泛起，经过固磷后的沉 积物释放溶解磷的能力可被大幅度地降低(申请号 0510063410. 1)。 2005年潘纲等将改性黏土凝聚除藻技术同生态 方法相结合，提出了可快速清除水华并将藻华在水底转化为沉 水植被的复合材料(改性黏土和水生植物种子或根块类物质) 技术，解决了化学法底泥固磷成本高，生态安全性难以确定和 固磷效果不稳定等问题(申请号200510099736. X)。虽然上述 几个专利的申请逐步使黏土凝聚除藻成为一种天然、无毒能够 标本兼治的综合除藻法，但对于大面积湖泊的除藻存在一些机 械喷洒上的不便，而传统的水上行驶工具又不具备有机械自动 喷洒功能，因此，专利技术一种应用于湖泊富营养化处理中具有机 械喷洒功能的自动化船成为首要解决的配套问题。目前国内外 尚没有能实施改性当地土壤除藻技术的专用船之，更没有集表 层机械收藻、中层絮凝除藻、底层机械吸藻及藻类集中处理功 能于一身的自动化除藻船设计。目前虽然已有成型的湖泊底泥吸泥装置，但尚未见能选择性 地只吸覆盖于底泥表层的藻类絮体而不吸底泥的选择性湖底藻絮体吸取装置。另外，虽然已有公幵技术可进行表层机械除藻，但此类技 术对水体特别是深水中的藻类除藻效率很低，也未见将表层机 械除藻与水体絮凝除藻和湖底吸藻装置联合设计的公开技术。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种能够应用于湖泊富营养化和水华治理 中便于运输且具有表层机械收藻、中层自动喷洒改性当地土壤 絮凝剂沉藻、底层机械吸藻、舱内集中净藻及自动储藻等功能 的自动化除藻船。本专利技术是通过在船体前端设置一梯形刮藻铲来实现沉藻前 的表层机械除藻工序；通过在船体前部左右各设置一根可拼接 并可转向的絮凝剂管路，并在每根管上设置多个絮凝剂喷洒头， 当使用时将管路转为垂直于船体方向，来实现自动喷洒改性土 壤絮凝剂沉藻工序；通过在湖底设置吸藻装置连接一根通向船 内自吸无堵塞排污泵的柔性伸縮吸藻管并通过吸藻头拖架及吸 藻高度调整装置对湖底吸藻装置的控制来实现底层选择性吸取 某一层藻絮体的功能；通过在船内设置藻类净化装置来实现对 表层、底层收集到的水藻的净化工序；通过在船内设置藻类脱 水装置及储藻仓来实现对净化后水藻的脱水储存工序；通过在 船内设置发电机及电控系统平台来实现除藻船整个除藻工序的 自动化简便操作；通过紧凑的结构、合理的机械布局实现了自 动化除藻船船体小便于运输的功能。本专利技术之自动化除藻船可以对实现湖泊、水库富营养化藻 类的一次性去除，避免了营养物质的沉积进而防止了底泥的二 次污染。此外，本专利技术自动化除藻船能将除藻、净藻、储藻整 套工序集中在船上进行，在无电水域也可运行，克服本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术提供一种应用于湖泊富营养化和水华治理中集表层机械收藻、中层絮凝除藻、底层机械吸藻及藻类集中净化功能于一身的自动化除藻船。

【技术特征摘要】
1、本发明提供一种应用于湖泊富营养化和水华治理中集表层机械收藻、中层絮凝除藻、底层机械吸藻及藻类集中净化功能于一身的自动化除藻船。2、 根据权利要求1所述的除藻船，其特征在于该船包含表层 铲藻装置、中层絮凝剂喷洒装置、底层吸藻装置、藻类净化 装置、藻类脱水装置、储藻装置、管路系统、船宽伸縮及船 身稳定装置。3、 根据权利要求2所述的除藻船，其特征在于底层吸藻装置 是由多个吸藻头并排于一根管轴上，外围由数根圆管相间组 成的滚轮所包围，吸头上部是一个空心的舱，在吸藻装置前 端半包有硬性挡板，每一个吸藻头为伞形扁嘴结构，吸藻头 拖架为硬性杆形材料， 一端与船体固定，另外一端通过软性 材料与吸藻装置的硬性挡板连接，在吸藻头拖架中段设置一 连接环，与吸藻高度调整装置连接，吸藻管使用柔性管材。4、 根据权利要求2所述的底层吸藻头，其特征在于通过调节 该吸藻头上方空心的舱中注入水的量，可调节吸嘴对底泥的 压力与浮力，并与泵吸的力量的调节共同作用可达到选择性 吸底层藻絮体，而不吸底泥的功能；通过吸头前的斜面护板 使吸头在被拖动...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘纲，张增光，陈灏，张木兰，田秉晖，杨波，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]