[發明專利]水中氣幕攔污方法與裝置

無效

• 申請號: 201010287630.3
• 申請日: 2010-09-20
• 公開（公告）號: CN101967814A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 李文朝;潘繼征;馮慕華;李玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: E02B15/08
• 分類號: E02B15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域：

水體環境工程技術。本發明涉及一種水中氣幕攔污方法與裝置，適用于內陸低流速水體(湖泊、水庫)中漂浮性藻類、垃圾雜物的攔擋、導流和富集，具有保護目標水域、阻止漂浮性藻類和垃圾雜物入侵之功用，可作為富集清除水面藍藻和垃圾雜物的輔助手段，尤其適用于城市自來水取水口的攔污。

背景技術：

水體富營養化引發的藍藻災害嚴重危及許多湖泊、水庫，其成災特點是“邊緣效應”，成災機制是在溫和氣候條件下(風速＜4m/s)藍藻漂浮-遷移-集聚所致，在藍藻漂移路徑上攔擋并清除之就可以有效防止局部水域藍藻災害的發生。在太湖、巢湖、滇池等富營養化問題比較嚴重的湖泊，各種圍欄(圍隔)技術被用于攔擋藍藻，其有效性可以肯定，但其妨礙交通、影響景觀、阻滯水流、影響生態、污染水質等負效應嚴格限制了其適用性，并且在大湖面上圍欄(圍隔)容易遭受風浪破壞(尤其是臺風)，建造和維護費用較高，可靠性比較差。水中漂浮垃圾雜物的攔截一般采用攔網方法，容易發生堵塞，既阻滯水流又難以清理。

發明內容：

本發明的目標在于：研發水中氣幕攔污技術方法和裝置，提供一種無形的攔污防線，能夠有效攔截漂浮遷移的藍藻和垃圾雜物，卻不造成任何環境負面影響，并為藍藻和垃圾雜物的清除創造無障礙的作業環境。“水中氣幕攔污”實際上是通過特制的水下微孔曝氣管道系統的低壓微量曝氣在水體中形成垂向“氣-水幕”，借以切斷湖面上的風生層流，將漂浮性藍藻和垃圾雜物阻擋在上風或上游一側。氣幕是在空氣環境中普遍使用的一種無形隔離技術，而在水體中以氣幕攔擋漂浮性藻類和垃圾雜物必須解決以下技術問題。

◆適用性，水上攔污防線規模需求可能達到數千米，要求全線曝氣均勻，設備安裝、使用、維護保養必須簡單易行。

◆可靠性，間歇運行和季節性運行的水下曝氣管道系統必須解決水阻問題，隨時可以啟動運行，用于藍藻應急等特殊需求。

◆經濟合理性，一方面是建設造價和使用壽命，另一方面是運行能耗和維護保養費用，

如果曝氣能耗過高則會限制本項技術的適用性。

1、基本結構

為解決以上技術問題并達到研發目標，采用了由風機、輸氣管道、支管接口、微孔曝氣支管組成的低壓微量水中氣幕系統。

(1)低壓供氣系統

由額定風壓30～40kPa的風機(1)提供低壓空氣，以水平布設在水面(2)下1.5～2m的處輸氣管道(3)輸送氣流，二者之間以鋼絲軟管(4)連接，組成低壓供氣系統。輸氣管道的內徑根據斷面空氣流量確定，由始端到末端管徑逐漸縮小，兩端的工作氣壓差根據運行能耗和輸氣管道建設費用進行優化確定。如果輸氣管道管徑過小，供氣風壓就會相應提高，能耗也隨之增加；相反則輸氣管道建設費用過高。

(2)排水尾管

在輸氣管道末端設有直立的“U”形排水尾管(5)，其底部低于水氣管道，尾部伸出水面。在長期停運之后，輸氣管道內有可能充滿了水，啟動運行時在工作氣壓的推動下排水尾管自動吐水，當輸氣管道內的積水排干之后“U”形管進水端水面開始下降，當與出水端水面的凈壓差等于工作氣壓時停止吐水，進入正常工作狀態。通過排水尾管吐水，不僅可以快速排空輸氣管道內的積水，還可帶出長期停運期間有可能產生的沉淀物，有清潔輸氣管道的作用。

(3)支管接口

特制的支管接口(6)均勻附裝在輸氣管道上，其出口與微孔曝氣支管(7)連接，安裝間距一般為12～30m，與微孔曝氣支管單元長度相等。支管接口內設置逆止閥(8)，運行時由工作氣流頂開逆止閥，并通過旋轉頂部調節螺桿(9)調節逆止閥的開張度和氣流量；停機時逆止閥憑借自身重力和逆向壓差關閉。支管接口的進氣導管(10)插入輸氣管道底部，在啟動運行初期先將輸氣管道底部的積水排干，再進入正常工作。

(4)微孔曝氣支管

特制的塑料質低壓微孔曝氣支管，單元長度12～30m，與輸氣管道上支管接口的型號和間距匹配，末端封閉，始端安裝在支管接口上，沿輸氣管道上方以彈性開口卡式支架(11)固定。工作時曝氣流量為每1m曝氣支管10～50L/min(視攔污需求而定)，曝氣支管內、外凈壓差5kPa左右，曝氣支管兩端氣壓差＜1kPa，由此確定適宜的曝氣支管長度、管徑和微孔面積。

2、安裝方式

有水底固定安裝和水面懸浮安裝兩種方式：對于水位變幅較小(通常＜1m)的淺水體，水底固定安裝比較適合；對于水位變幅較大或者較深的水體，水面懸浮安裝更為合理。