[發明專利]一種水華應急處理的超聲除藻船

無效

• 申請號: 200910213580.1
• 申請日: 2009-11-06
• 公開（公告）號: CN101712497A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 吳巍;浦躍樸;尹立紅
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C02F1/36
• 分類號: C02F1/36
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明一種水華應急處理的超聲除藻船，應用于因富營養化致藻類大量繁殖造成環境水體污染的處理，屬利用超聲空化技術安全、經濟的去除水源地水體中藍藻的環保技術領域。

背景技術

近年來，由于大量生活污水、工業廢水、農漁牧水的排入，使大部分水體遭受不同程度的污染，對城市供水造成嚴重影響。據調查，我國430個城市中有90％以上的飲用水源受到污染，導致水體的富營養化，造成經濟損失達377億元，而富營養化最明顯的特征就是藻類的過度繁殖，給供水工程帶來很大影響。藻類的去除可以根據原水水質情況采用不同的方法，一般可采用物理法、化學藥劑法、生物處理法及組合工藝法。常用的物理除藻方法有：微濾機法、氣浮法、直接過濾法、大梯度磁濾器法，活性炭吸附法和超聲除藻等。化學除藻：是在不改變現有水廠的工作流程，不需增加大型設備和構筑物，且經濟有效、簡便易行的除藻方法，常用的除藻劑有氯、二氧化氯、臭氧、高錳酸鉀等。生物處理：利用附著在載體表面上的生物膜使水腫的藻類被吸附、分解氧化，有些藻類還會被生物膜上原生動物和后生動物所捕食，而且該法對藻毒素的去除也有很好的效果。藻毒素一般存在于藻細胞體內，當藻細胞死亡、破裂后藻毒素才溶出，在富營養化水體中，藍藻的比例明顯增多，而毒藻類也相應增加。1976年在美國賓夕法尼亞的Sewickley爆發了一次水源性消化道疾病，飲用水源中的藍藻很可能是致病的原因。在所有的淡水藻類中，藍藻中的微囊藻是毒性最強、危害最大、污染范圍最廣的一種藻類^[3]。組合工藝法：臭氧-氣浮聯用工藝、臭氧-活性炭深度處理工藝、生物膜處理與其他處理工藝聯用除藻。預臭氧化、生物處理、活性炭吸附處理工藝聯用，這種聯用工藝與常規凈水工藝組合是更完善、有效的凈水途徑。此組合工藝對葉綠素α的去除率可達100％，對色度、濁度、氨、有機物的去除率也均優于上面介紹的兩種組合工藝。除藻技術多種多樣，各種除藻方法均有其優缺點，目前越來越多的新技術及其組合正越來越受到重視和開發，超聲技術就是其中之一。

超聲波技術是近年來發展起來的一種新型的環境技術，被稱為環境友好技術。利用超聲波降解(sonolysis)水中的化學污染物，尤其是難降解的有機污染物，是近年來發展起來的一項新型水處理技術。超聲波是指頻率比人耳可能聽到的頻率范圍更高(＞16kHz)的彈性波，大振幅超聲波(低頻率)能量集中，可使介質產生劇烈振動，常用于超聲清洗、鉆孔、化學處理、乳化等方面。近年來，國內外開始研究超聲波應用于水處理，尤其對廢水中難降解有機物的治理研究，已取得一定成果，隨著聲化學的誕生和發展，超聲波對有機物的降解逐漸受到重視并得到了廣泛的研究。超聲波由一系列疏密相間的縱波構成，并通過液體介質向四周傳播。當聲能足夠高時，在疏松的半周期內，液相分子間的吸引力被打破，形成空化核。空化核的壽命約為0.1μs，它在爆炸的瞬間可以產生大約400K和100MPa的局部高溫高壓環境^]，并產生速度約400km/h具有強烈沖擊力的微射流，這種現象稱為超聲空化。這些條件足以使有機物在空化泡內發生化學鍵斷裂、水相燃燒(aqueous?combustion)、高溫分解(pyrolysis)或自由基反應。超聲波抑藻殺藻機理有：破壞細胞壁、破壞氣胞、破壞活性酶。高強度的超聲波能破壞生物細胞壁，使細胞內物質流出，這一點已在工業上運用。藻類細胞的特殊構造是細胞體含有多組氣胞，氣胞控制藻類細胞的升降運動。超聲波引起的沖擊波、射流、輻射壓等可以破壞氣胞。在適當的頻率下，氣胞成為空化泡而破裂；同時，空化產生的高溫高壓和大量自由基，可破壞藻細胞內活性酶和活性物質，從而影響細胞的生理生化活性。此外，超聲波引發的化學效應也能分解藻毒素和藻細胞分泌物及代謝產物。

隨著環境污染的嚴重性的加重，現在研究了很多種處理方法，但各種方法都有一些或多或少的缺點。在實際應用中還需要開發更可行更經濟的方法。超聲作為一種新的能量形式集高級氧化、焚燒、超臨界氧化等多種水處理技術于一身，一次性投入、操作簡便、使用安全、效率高、持續性強，十分有利于環境保護，因此是一種很有發展前景的水處理的方法。超聲處理還具有跟別的處理方法一起使用發揮更大的功效的特點。國內外超聲波滅藻的報道還不是很多，但其相關的研究還是不少的，這大大增加了超聲波滅藻的可能性和可行性，因此其應是以后重點研究的滅藻方法之一。