一種湖庫表面區(qū)域范圍內(nèi)浮藻隔離與抑制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于原水凈化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種湖庫表面區(qū)域范圍內(nèi)浮藻隔離與抑制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著工農(nóng)業(yè)規(guī)模的迅速發(fā)展，污染物排放遠(yuǎn)超以前，全球湖泊水庫富營養(yǎng)化較嚴(yán)重。太湖、巢湖、滇池、東湖等主要水體藻類爆發(fā)頻發(fā)，不僅引發(fā)水源危機(jī)，還會(huì)導(dǎo)致巨大經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重危害周圍居民生活。
[0003]湖庫藻類大量滋生，帶來一系列飲水安全問題。藻類多懸浮在水體中形成水華，而且某些藍(lán)藻是有毒的，大量藻類死亡后被水中異養(yǎng)菌分解，產(chǎn)生惡臭進(jìn)一步釋放體內(nèi)毒素，將嚴(yán)重惡化水質(zhì)。取水區(qū)域藻類的滋生直接影響制水生產(chǎn)，藻類的分泌物及降解產(chǎn)物中含有四氯乙烯、二甲基二硫化物等毒性物質(zhì)，能引起人、動(dòng)物中毒，其產(chǎn)生的霉味、腥味，也使人在飲用時(shí)不能接受。長期低濃度藻毒素的攝入會(huì)對(duì)人體造成危害，因此，飲用水的除藻十分必要。由于飲用水水源藻類的過度滋生干擾正常水處理，在夏季用水高峰期直接影響凈水廠的供水，給居民生活造成不便。
[0004]目前對(duì)于浮游藻類含量高的原水，凈水廠只能在原水處理期間增加凈水輔助工藝。凈水廠的處理方法通常有如下四種:
[0005]1.電絮凝浮選和氣浮浮選除藻技術(shù)；
[0006]2.強(qiáng)化混凝和過濾工藝；
[0007]3.在調(diào)蓄池投加硫酸銅除藻；
[0008]4.加助凝劑高錳酸鹽(PPC)復(fù)合藥劑除藻。
[0009]以上各種方法都是以降低水中藻濃度為最終目的，但其降低藻濃度的負(fù)面影響則是對(duì)有害藻細(xì)胞的破壞會(huì)將細(xì)胞中的藻毒素釋放進(jìn)入水體形成對(duì)水質(zhì)的二次污染，同時(shí)大量除藻藥劑的使用會(huì)使運(yùn)行成本大量增加。
[0010]因此若要降低凈水廠進(jìn)水中有害藻濃度就必須從源頭上控制水體的富營養(yǎng)化程度抑制水源水中藻類的生長繁殖。而目前國內(nèi)外已有的在水源源頭上防止富營養(yǎng)化和抑制藻類生長的措施有:
[0011]1.揚(yáng)水曝氣法；
[0012]2.庫底泄水法；
[0013]3.表層遮光法；
[0014]4.生物控制法。
[0015]以上幾類方法在控制藻類生長方面都能起到良好的效果，但這些方法都會(huì)受到自身技術(shù)的限制而存在一定缺點(diǎn):
[0016]1.揚(yáng)水曝氣法是通過在庫底安裝不同類型的曝氣設(shè)備，可以達(dá)到增加水體溶解氧抑制底泥中營養(yǎng)鹽釋放和擾動(dòng)混合水體的作用。但該種方法在使用過程中普遍存在耗能過大和設(shè)備需經(jīng)常維護(hù)的技術(shù)問題，造成控藻成本大量提高，難以大范圍推廣。
[0017]2.庫底泄水法能有效脫去底層營養(yǎng)物質(zhì)，切斷藻類營養(yǎng)來源，達(dá)到抑藻的目的，但此方法對(duì)于存水量較小的水庫庫容損失較大，且?guī)斓仔顾僮麟y度大，風(fēng)險(xiǎn)高。
[0018]3.表層遮光法效果良好，但由于遮光面積限制，控藻能力有限，遮光區(qū)以外水體藻類不受控制。
[0019]4.生物控制法一般為養(yǎng)殖藻類的消費(fèi)者或競(jìng)爭(zhēng)者，如淡水魚、挺水植物等來控制藻類生物量，此方法清潔環(huán)保，節(jié)約能源。然而由于藻類競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)過強(qiáng)，導(dǎo)致富營養(yǎng)水體中魚類缺氧死亡，很難達(dá)到預(yù)期效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題和缺陷，本發(fā)明的目的在于，提供一種湖庫表面區(qū)域范圍內(nèi)浮藻隔離與抑制裝置。
[0021]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0022]一種湖庫表面區(qū)域范圍內(nèi)浮藻隔離與抑制裝置，包括設(shè)置在取水塔一側(cè)的圍欄隔板，所述圍欄隔板底面位于湖庫水體的混合層中；
[0023]所述圍欄隔板上方設(shè)置有網(wǎng)格，所述網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)處均安裝有浮球，網(wǎng)格邊緣與湖庫岸邊山體固定連接；
[0024]所述網(wǎng)格下方設(shè)置有曝氣系統(tǒng)。
[0025]進(jìn)一步地，所述網(wǎng)格上方固設(shè)有遮光網(wǎng)。
[0026]可選地，所述圍欄隔板的橫截面為等腰三角形，所述取水塔位于等腰三角形底邊的中點(diǎn)上；
[0027]所述圍欄隔板的等腰三角形底面與取水塔相對(duì)的頂點(diǎn)位于臨界沉降曲線上。
[0028]可選地，所述圍欄隔板的橫截面為半圓形，所述取水塔位于半圓形的圓心上；
[0029]所述圍欄隔板半圓形底面的頂點(diǎn)位于臨界沉降曲線上。
[0030]具體地，所述曝氣系統(tǒng)包括在所述網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)下方安裝的多個(gè)曝氣支管，所述多個(gè)曝氣支管上端均穿過浮球，且通過曝氣干管連通，所述曝氣干管一端通過輸氣管道連接鼓風(fēng)機(jī)房；所述多個(gè)曝氣支管的下端均安裝一曝氣頭。
[0031 ] 具體地，所述曝氣頭的管口均布有多個(gè)曝氣孔眼。
[0032]進(jìn)一步地，所述輸氣管道上設(shè)置有空氣過濾器。
[0033]進(jìn)一步地，所述曝氣支管下端伸入水體的混合層底部。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
[0035]1、設(shè)置圍欄隔板，其內(nèi)部形成控藻區(qū)域，阻隔區(qū)域外部藻粒進(jìn)入控藻區(qū)域內(nèi)部，減少進(jìn)入取水塔內(nèi)的藻粒數(shù)目，使出水管輸送到凈水廠的原水水質(zhì)更優(yōu)。
[0036]2、圍欄隔板橫截面為等腰三角形，且其等腰三角形底面與取水塔相對(duì)的頂點(diǎn)位于臨界沉降曲線上；或者圍欄隔板的橫截面為半圓形，且其所述圍欄隔板半圓形底面的頂點(diǎn)位于臨界沉降曲線上。上述設(shè)置保證圍欄隔板形成的控藻區(qū)域外部的藻粒能夠最大限度的沉降到湖庫底部，且能限制圍欄隔板的尺寸和控藻區(qū)域的面積，使控藻區(qū)域面積最佳，且效果最好，節(jié)約設(shè)備成本。
[0037]3、控藻區(qū)域內(nèi)設(shè)置曝氣系統(tǒng)，對(duì)混合層水體進(jìn)行曝氣，上升的氣泡帶動(dòng)周圍水體形成上升流，沖向水體表面，使水體形成局部垂向環(huán)流，表層的浮游藻類在水團(tuán)的挾帶作用下改變運(yùn)動(dòng)軌跡，重力作用下從表層加速下沉，減少進(jìn)入取水塔內(nèi)部的藻粒的數(shù)目。
[0038]4、網(wǎng)格上方設(shè)置遮光網(wǎng)，遮蓋控藻區(qū)域內(nèi)的入射光源，阻斷藻類的光合作用，不僅可以抑制控藻區(qū)表層藻粒的生長，并能阻止光對(duì)弱光區(qū)游動(dòng)性藻粒的誘導(dǎo)作用，防止下部藻粒上浮。
[0039]5、曝氣系統(tǒng)和遮光網(wǎng)共同作用，使得由于曝氣擾動(dòng)下沉到底部的浮游藻類由于遮光網(wǎng)的遮光，光合作用停止而死亡，從而減少進(jìn)入取水塔內(nèi)部的藻粒的數(shù)目。
【附圖說明】
[0040]圖1是本發(fā)明的運(yùn)行原理圖；
[0041]圖2是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖3是實(shí)施例1的立體圖；
[0043]圖4是取水口處流場(chǎng)分布圖；
[0044]圖5是曝氣頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖6是實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖中的標(biāo)號(hào)代表:1一山體，2—取水塔，3—遮光網(wǎng)，4一藻粒，5—曝氣干管，6—浮球，7—圍欄隔板，8—曝氣支管，9—曝氣頭，10—取水口，11—出水管，12—臨界沉降曲線，13 一網(wǎng)格，14 一鋼絲繩，15—曝氣孔眼。
[0047]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方案做進(jìn)一步詳細(xì)的解釋和說明。
【具體實(shí)施方式】
[0048]遵從上述技術(shù)方案，參見圖1-3，本發(fā)明的湖庫表面區(qū)域范圍內(nèi)浮藻隔離與抑制裝置，包括設(shè)置在取水塔2 —側(cè)的圍欄隔板7，所述圍欄隔板7底面位于湖庫水體的混合層中；
[0049]所述圍欄隔板7上方設(shè)置有網(wǎng)格13，所述網(wǎng)格13節(jié)點(diǎn)處均安裝有浮球6，網(wǎng)格13邊緣與湖庫岸邊山體I固定連接；所述網(wǎng)格13下方設(shè)置有曝氣系統(tǒng)。
[0050]本發(fā)明結(jié)合曝氣擾動(dòng)和遮光兩種控藻方式，利用氣水分離水動(dòng)力學(xué)和暗條件抑制光合作用原理，在取水塔2周圍水域利用圍欄隔板7隔離出控藻區(qū)域，阻隔區(qū)域外部藻粒4進(jìn)入控藻區(qū)域內(nèi)部，區(qū)域內(nèi)表層原有藻粒4在曝氣擾動(dòng)作用下加速沉降，減少進(jìn)入取水塔2內(nèi)的藻粒4數(shù)目，使出水管11輸送到凈水廠的原水水質(zhì)更優(yōu)。本發(fā)明的裝置安裝簡(jiǎn)便，銜接靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，環(huán)保節(jié)能。
[0051]進(jìn)一步地，所述網(wǎng)格13上方固設(shè)有遮光網(wǎng)3。所述遮光網(wǎng)3的形狀及面積與網(wǎng)格13相同，遮光網(wǎng)3采用黑色塑料遮陰網(wǎng)，價(jià)格便宜且遮光效果好，其固定在網(wǎng)格13上，可定期維護(hù)。遮光網(wǎng)3遮蓋控藻區(qū)域內(nèi)的入射光源，阻斷藻類的光合作用，不僅可以抑制控藻區(qū)表層藻粒4的生長，并能阻止光對(duì)弱光區(qū)游動(dòng)性藻粒4的誘導(dǎo)作用，防止下部藻粒4上浮。
[0052]所述遮光網(wǎng)3的面積大于控藻區(qū)域面積，且遮光網(wǎng)3邊緣超出圍欄隔板7，保證遮光網(wǎng)3能夠完全遮蓋控藻區(qū)域內(nèi)的入射光源。
[0053]可選地，所述圍欄隔板7的橫截面為等腰三角形，其頂角大小為60°?90°，所述取水塔2位于等腰三角形底邊的中點(diǎn)上；所述圍欄隔板7等腰三角形底面與取水塔2相對(duì)的頂點(diǎn)位于臨界沉降曲線12上。所述圍欄隔板7為等腰三角形，便于網(wǎng)格13與湖庫岸邊山體I進(jìn)行固定，采用尼龍網(wǎng)格，結(jié)實(shí)耐用，維持裝置整體的強(qiáng)度，網(wǎng)格13為浮球6和曝氣干管5提供附著點(diǎn)；取水塔2位于所述等腰三角形的底邊的中點(diǎn)，等腰三角形的三個(gè)頂點(diǎn)均通過鋼絲繩14與湖庫岸邊山體I連接，保證裝置整體的穩(wěn)定性和安全性。
[0054]可選地，參見圖6，所述圍欄隔板7的橫截面為半圓形，所述取水塔2位于半圓形的圓心上；所述圍欄隔板7半圓形底面的頂點(diǎn)位于臨界沉降曲線12上。
[0055]取水口 10處的流場(chǎng)分布圖可通過Fluent軟件模擬，如圖4所示，由于藻粒4在沉降區(qū)域被水體夾帶，沉降曲線也可由CFD模型進(jìn)行模擬。所述的沉降曲線指的是藻粒4在流場(chǎng)中的迀移軌跡量化后得到的曲線。現(xiàn)有的基于Fluent軟件的數(shù)值模擬方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)流場(chǎng)中藻粒4迀移軌跡的模擬，紊流模型采用Fluent軟件中瑞流的RNG κ - ε模型，采用一階迎風(fēng)格式對(duì)方程進(jìn)行離散，采用收斂較快的、基于壓力的隱式求解器求解非穩(wěn)定狀態(tài)下的離散方程。設(shè)定參數(shù)，如取水塔進(jìn)水口的流量，取水深度，表層藻濃度等，將藻類看作水中的一種組分，采用無反應(yīng)的組分傳輸模型模擬藻類在流場(chǎng)中的迀移，確定迀移軌跡，即藻粒4的沉降曲線。
[0056]參見圖1，以取水塔2處水域的縱截面為例，藻粒4從水體混合層向下迀移進(jìn)入泄水層，在泄水層流場(chǎng)和重力的夾帶作用下作曲線運(yùn)動(dòng)，最終落點(diǎn)進(jìn)入取水口 10內(nèi)或沉降至湖庫底部。選取藻粒4落點(diǎn)剛好在取水口 10下方的沉降曲線作為臨界沉降曲線12。
[0057]本發(fā)明的圍欄隔板7橫截面為等腰三角形，且其等腰三角形底面與取水塔2相對(duì)的頂點(diǎn)位于臨界沉降曲線12上；或者圍欄隔板7的橫