[发明专利]一种超声空化耦合微纳曝气的船载式微藻原位治理设备

说明书

本发明公开了一种超声空化耦合微纳曝气的船载式微藻原位治理设备，由微纳米曝气装置、超声波空化装置和导流筒组件组成；微纳米曝气装置包括射流曝气器和曝气泵，超声波空化装置包括电源和超声换能器，导流筒组件包括进水口、直筒、旋流扇叶和支撑杆。微纳米曝气装置向水体中持续补充溶解氧，通过形成的负压使进水端的水体持续流向导流筒内，为后续的超声区域提供微纳米气泡，强化空化效果；超声波空化装置可破坏微藻内的气囊结构,使其因丧失气泡的浮力沉于水底,无法进行光合作用而失去存活和繁殖能力，微纳米气泡在超声波作用下溃灭释放的高能量使藻细胞失活。本发明构造简单，便于维护、处理效果好，与其他工艺设备相比具有较大优势。

技术领域

本发明属于湖泊微藻处理领域，具体涉及一种超声空化耦合微纳曝气的船载式微藻原位治理设备。

背景技术

在工业、农业的生产发展以及人类的日常生活中会产生大量富含氮、磷元素的废水，这些废水排入水体后就会引起水体的富营养化。水体中的微藻会借助充足的营养物质，迅速繁殖，从而逐步耗尽水中的营养盐，直至后期因为营养不足而死亡。死亡的藻细胞则会浮到水面，形成一层“膜”覆盖在水面上，使得水体复氧过程受阻。由于水中溶解氧含量不断降低，形成缺氧环境，水生生物的生长受到抑制。另外，死亡藻细胞的腐败分解会消耗水中大量溶解氧，并产生羟胺、硫化氢等有毒有害物质，加速水生生物死亡与水质恶化；尤其在在养殖水生生物的水体中，可能会导致水生生物大量死亡。此外，微藻在生长繁殖过程中会产生有毒的代谢产物，如藻毒素。藻毒素不仅对水生生物的生长带来威胁，而且可能通过直接引用或者食物链的富集作用进入人体体内，最终危害人体健康。

目前，如何对微藻进行有效治理已经成为对淡水富营养化水体治理中最紧迫的任务之一。超声除藻技术具有处理流程简单、无需添加化学药剂、反应迅速等特点，被认为是一种高效的环境友好型技术，得到了广泛的研究和关注。但现有的超声除藻技术多采用湖泊覆盖式处理，使得微藻处理不彻底，极易迅速繁殖再生，且水体中溶解氧得不到恢复，容易形成恶性循环，加大微藻治理的工作量，耗时耗力。因此，有必要对当前微藻的超声原位处理装置进行结构和工艺上的改进，寻求更加低耗高效的一体化设备，以解决目前存在的问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种超声空化耦合微纳曝气的船载式微藻原位治理设备，通过基于超声空化和射流曝气技术耦合解决当前湖泊微藻治理效率低、湖泊生态恢复难的问题。

为解决上述技术问题，实现上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种超声空化耦合微纳曝气的船载式微藻原位治理设备，由船体以及安装在所述船体上的微纳米曝气装置、超声波空化装置和导流筒组件组成；所述微纳米曝气装置用于向水体中补充空气并形成微纳米气泡；所述超声波空化装置用于使含藻水体形成空化效应，将微藻细胞破壁并初步氧化；所述导流筒组件用于引流并提高气液混合效率，强化空化效应；所述微纳米曝气装置包括射流曝气器和曝气泵，所述超声波空化装置包括电源和超声换能器，所述导流筒组件包括进水口、直筒、旋流扇叶和支撑杆。

所述直筒通过前后两个所述支撑杆固定安装在所述船体的壳体底面，所述进水口与所述直筒的前端敞口连接，且所述进水口的顶端位于水位线之上，所述射流曝气器安装在所述进水口内，且所述射流曝气器向内对准所述直筒的内部，所述曝气泵设置在所述船体内部或外部，所述曝气泵通过导气管与所述射流曝气器连接；所述直筒内的顶部均匀设置有若干个所述超声换能器，所有所述超声换能器在所述直筒内形成超声区域，所述电源设置在所述船体内部或外部，所述电源通过导线与每个所述超声换能器连接；所述旋流扇叶安装在所述直筒内的中段位置，且所述旋流扇叶与所述射流曝气器相对设置，所述旋流扇叶通过进入所述直筒内的流体获得推力实现转动，以提升气液混合效果及延长微藻在所述直筒内停留时间。

进一步的，所述射流曝气器位于所述直筒的中轴线位置，使产生的微纳米气泡在超声波作用下进一步空化。