[发明专利]一种气助电絮凝藻水分离装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，特别是涉及一种气助电絮凝藻水分离装置及其使 用方法，用于富含微藻水体的藻水分离与净化。

背景技术

水资源是人类赖以生存的关键资源之一。随着城市化进度加快和工业发展，人类 对宝贵的水资源生态环境施加的压力也越来越大。大量的工业废水和生活污水排入江 河、湖泊和水库中，造成水体中氨氮磷类营养物质不断增加，湖泊水体的富营养化问 题日趋严重，生态系统退化。根据最新统计数据，我国133个大型湖泊中88.6％出现水 体富营养化问题。在富营养化水体中，蓝藻等微生物藻类大面积爆发性繁殖，不仅抑 制了其它藻类的生长，使水体的透明度下降，还会向水体排放有毒的代谢物质。另外， 大量的蓝藻死亡后，会造成水体的溶解氧严重不足，产生恶臭。严重的水体污染给生 态环境和人类的生产、生活带来不利的影响，对人类的健康构成严重威胁。2007年夏 季，太湖、巢湖、滇池接连出现严重的蓝藻水华爆发。洞庭湖、白洋淀等也不同程度 地受到富营养化威胁。2008年5月底，太湖爆发了有史以来最为严重的蓝藻事件，导 致无锡居民一度出现严重的用水危机。因此，如何解决这一问题引起了社会各界的广 泛关注。

如果能对富含微藻的水体进行藻水分离处理，应该对净化水体具有积极的意义。 目前微藻的分离和收集的方法主要包括：离心、过滤、絮凝沉降等。由于微藻体粒度 极细，离心的方法效率低，为了有效分离藻水，离心机需在较高转速下操作，能耗大。 过滤法较多采用膜滤设备，但膜使用一段时间后容易堵塞，再生复用工艺复杂，无法 实现连续化操作。絮凝沉降的方法一般添加各种化学絮凝剂，容易造成水体的二次污 染。

近年来，采用电絮凝进行藻水分离的工艺引起了人们极大关注。电絮凝分离微藻 的机理主要有：①电氧化对微藻生物体破坏导致团聚絮凝；②活性金属电极使用时从 电极溶解出的金属离子作为絮凝剂产生絮凝作用；③水电解过程中产生的氢气和氧气 对微藻气浮分离。与其他藻水分离方法相比，电絮凝具有分离效率高、无需添加化学 絮凝剂、操作简便和工艺过程可控等优点。电絮凝已经被尝试用于不同微藻水体的分 离：Alfafara和Nakano等采用电絮凝的方法除去湖水中的微囊藻(Microcrystis sp.)(Alfafara C.G.，Nakano K.，Nomura N.，Igarashi T.，Matsumura M.J. Chem.Technol.Biotechnol.，2002，77，871)；Poelman和DePauw等通过实验验证了 电絮凝用于各种不同绿藻、硅藻等微藻的回收(Poelman E.，DePauw N.，Jeurissen B.， Resour.Conserv.Recy.，1997，19，1)。然而，微藻的电絮凝分离过程仍存在问题： ①微藻细胞絮凝后在电极表面沉淀，吸附在电极表面，有效电极极板面积降低导致电 絮凝效率下降。若采用槽式装置，由于操作过程中需要经常对电极表面进行除垢处理， 连续化操作难度大。②电解产气量不大，气浮效率低。③槽式电絮凝装置的工业化放 大也不利，设备结构复杂，检修不易。因此，目前尚未见有关微藻电絮凝的工业化报 道。

采用气浮分离微藻的方法也有报道。但大多需预先加入化学絮凝剂使待分离微藻 预絮凝，然后利用上升的气泡表面吸附、捕集团聚的微藻向上运动，实现藻水分离。 由于鼓入水体中的微小气泡表面积大，吸附分离效率高；同时，气泡在上升过程有可 能发生聚并、破壁，而破裂的气泡爆破产生的能量又进一步促使水体中的微藻团聚。 但目前气浮分离微藻也未见工业化报道，除需添加化学絮凝剂易造成水体二次污染外， 设备的放大和连续化操作也存在问题。

因此，如何有效结合电絮凝和气浮两种技术，研制开发微藻电絮凝的连续化装置 具有十分重要的意义，必须开发出能适应工业上连续化操作要求的微藻电絮凝设备， 才能发挥电絮凝在微藻分离中的优势，使其具有推广应用的价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气助电絮凝藻水分离装置及其使用方法，以克服目前 微藻电絮凝设备难以实现工业化连续操作的缺陷。