移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置及其使用方法

摘要

移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置及其使用方法，它涉及环保技术领域，它能有效解决现有气浮船除藻装置过度依赖于船体，构造复杂，建造、运行成本高，不能提供合适的气浮分离环境，微气泡利用率低，分离效率不理想等问题，该装置由气浮分离系统、漂浮藻渣收集系统、超声灭藻系统和藻渣脱水系统等构成，可以通过在微气泡发生系统中投加微气泡改性药剂提高微气泡与藻细胞的粘附几率。本装置不仅可以实现富营养化水体中藻细胞的原位分离收集。而且具备充氧曝气功能，同时对诱发藻类大规模生长的营养物质也有一定程度的去除。此外本装置还可以应用到对水体中的油污分离收集领域。

说明书

技术领域

本发明涉及去除藻类的装置及其使用方法，具体涉及移动式气浮平台去除富营养化水体 中藻类的装置和方法。

背景技术

湖泊、水库、河流、近海岸的富营养化问题一直以来是我国地表水环境体系治理的重点 和难题，太湖、滇池、巢湖、洪泽湖、胶州湾、渤海湾、珠江入海口，等均发生过蓝藻的爆 发性生长，直到目前为止仍存在不同程度的富营养化情况。藻类的爆发性生长，不仅影响水 体景观，而且造成水体生态环境恶化，使其丧失自净能力。若选用富营养化的水体作为引用 水水源，一方面，大量的藻细胞进入到水处理系统中，会对工艺的运行产生诸多不利的影响， 另一方面，藻细胞释放出来的藻毒素为典型内分泌干扰物，对人体健康造成严重伤害。因此， 采取合理有效的除藻手段就显得格外重要。

目前，国内外针对富营养化水体中藻类去除过程所采取的措施主要有物理、化学和生物 方法，常见的物理方法包括过滤、吸附、膜分离、气浮等过程，其大多数是岸基处理系统， 缺乏灵活性，并且待处理水需要提升，能耗很大。此外，采用机械或人工对藻渣进行打捞效 率低。投加化学药剂的方法，容易产生二次污染，而且在藻细胞被杀灭的过程中，大量的藻 毒素释放到水体中严重影响水质的安全性。生物处理方法通过人为构建生态系统，如人工湿 地，可直接去除藻类，亦可削减诱发藻类大量繁殖的营养物质，但是其显效慢，当藻类已经 开始大量繁殖时难以快速发挥作用。

气浮是一种典型的固液分离技术，同时藻细胞本身就是以悬浮状态存在于水中，因此通 过将微气泡引入到含藻水体中，有利于微气泡与藻细胞的粘附上浮，使气浮技术最大限度的 发挥其优势。目前对于水域广阔的富营养化水体中藻类的去除，岸基气浮工艺存在诸多弊端。 而直接将气浮工艺应用到富营养化水体中实现水藻原位分离的气浮装置又非常少见，并且现 有的对除藻气浮船装置的体系构建，都过度依赖于已成型的船体，构造复杂，建造成本高， 不能提供合适的气浮分离环境，微气泡利用率低，分离效率不理想。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有气浮船处理装置过度依赖于船体，构造复杂，建造成本高， 不能提供合适的气浮分离环境，微气泡利用率低，分离效率不理想的问题，而提出的移动式 气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置及其使用方法。

移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置，是由气浮分离收集系统、漂浮藻渣收 集系统、藻渣脱水系统、动力系统和超声发生器阵列构成；

其中，所述的气浮分离收集系统由两个平行浮筒、藻渣收集桶和微气泡发生系统构成； 所述的两个平行浮筒提供浮力支撑，两个平行浮筒通过刚性支撑柱连接，所述的平行浮筒中 空，平行浮筒中间通过横断面隔板将每个浮筒分成两个储存空间，微气泡发生系统是加压溶 气微气泡发生系统或气浮泵微气泡发生系统；所述的加压溶气微气泡发生系统由增压水泵、 压力溶气罐、活塞式空气压缩机和伸入水下的释放器构成，所述的活塞式空气压缩机出气口 和增压水泵的出水口分别与压力溶气罐的进气口和进水口连通，压力溶气罐的出口与释放器 的进口连通；释放器的出口通入水体中，所述的气浮泵微气泡发生系统由多相流气浮泵、气 液分离罐和释放器构成，所述的多相流气浮泵的气液两相流出口与气液分离罐入口连通，气 液分离罐的出口与释放器的进口连通；释放器的出口通入水体中；

所述的漂浮藻渣收集系统由两根揽藻悬臂、推进式藻水自动分离栅板和设置在推进式藻 水自动分离栅板后方的藻渣收集槽构成；所述的推进式藻水自动分离栅板是由一片斜插入水 体中的微孔栅格板和其后端连接的中间凸起的平滑曲面构成，两者采用螺栓连接或焊接，中 间凸起的平滑曲面两端与两个平行浮筒通过螺栓连接，藻渣收集槽与两个平行浮筒焊接或螺 栓连接，藻渣收集槽设置于中间凸起的平滑曲面后缘的正下方；

所述的藻渣脱水系统由藻渣抽吸水泵和精密过滤器构成；所述的藻渣抽吸水泵出水口与 精密过滤器进水口连通，藻渣收集桶的出口与藻渣抽吸水泵的入口连通；所述的两个超声发 生器阵列分别设置在移动式气浮平台两个平行浮筒外侧；

所述的微气泡发生系统、动力系统、藻渣脱水系统均设置在操作平台上，操作平台设置 在平行浮筒上方。

本发明提出的移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置使用方法是通过以下具体 步骤来完成的：

一、移动式气浮平台以50～1000m/h的速度在水面上移动，通过气浮分离收集系统中释放 器产生微米级和纳米级的微气泡，并与流经两个平行浮筒中间过流断面水体中的藻细胞进行 粘附，使藻细胞上浮到水面形成藻渣，通过藻渣收集桶对上浮到水面的藻渣进行收集；

二、移动式气浮平台的两根揽藻悬臂对漂浮在水面上的藻渣进行收拢聚集并通过推进式 藻水自动分离栅板跌落到栅板后方的藻渣收集槽中，并沿中间高两端低的藻渣收集槽滑落到 平行浮筒前端的储存空间中储存；

三、平行浮筒前端储存空间和藻渣收集桶中收集的藻渣经藻渣脱水系统脱水，将脱水后 的干藻渣转移进入平行浮筒后端的储存空间内储存；

其中，在步骤一至步骤三的移动式气浮平台运行过程中，设置在平行浮筒外侧的两个超 声发生器阵列，利用超声波同时对表层水体中的悬浮藻细胞进行灭杀。

本发明移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置中的移动式气浮平台的长宽比为 2～4：1，运行速度≥0m/h，经济运行速度为50m/h～1000m/h，在经济运行速度范围内气浮 平台的长度选定为4～50m，宽度选定为2～20m，释放器在水中的淹没深度选定为0.5～3.0m， 多个释放器通过设置在两平行浮筒之间的支架固定，移动式气浮平台单位时间处理水量50 m³/h～10000m³/h，净化水体面积100m²/h～20000m²/h；微气泡发生系统中单位时间参与溶气 的回流水量取定为单位时间内处理水量的5%～30%（按体积计算），在加压溶气微气泡发生系 统中由空压机提供的空气量控制在单位时间内处理水量的1～10%（按体积计算），压力溶气罐 的操作压力控制在0.2MPa～0.8MPa；在气浮泵微气泡发生系统中的多相流气浮泵负压吸气量 控制在单位时间内处理水量的1～10%（按体积计算），气液分离罐的压力控制在0.2MPa～0.8 MPa。

本发明包含以下有益效果：

本发明提出的移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置主要有三个功能：一是， 利用气浮分离过程对水体中悬浮藻细胞进行分离收集；二是，利用自动藻渣打捞组件对水面 上的漂浮藻渣进行收集，以及后期对两个过程收集上来的藻渣的储存、脱水和转运等过程； 三是，利用安装在平行浮筒两侧的超声发生器阵列产生的超声波破坏浮游蓝藻的伪空泡（气 囊），使藻细胞丧失漂浮能力，沉降到水体深部去除。

本发明移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置与现有气浮船除藻装置相比，其 优势在于完全摆脱了对船体的依托，仅凭借一组平行浮筒提供浮力支撑即可构建功能平台， 大大降低了其建造的成本，构造简单，设计和加工方便。移动式气浮平台集气浮除藻和自动 捞藻以及藻渣脱水功能于一体，其在漂浮藻渣收集系统和气浮分离系统中均实现了藻渣的非 机械化自动收集。并且真正实现了富营养化水体中藻水的原位分离。

本发明通过向微气泡发生系统中，投加金属混凝剂、阳离子表面活性剂、阳离子聚合物、 壳聚糖、改性壳聚糖衍生物对微气泡进行正电荷改性。使微气泡表面部分区域显正电性。富 营养化微污染地表水体中的藻细胞、腐殖质类大分子有机物、胶体和矿物颗粒、致嗅味物质、 纳米粒子、贾第虫和隐孢子虫、病原微生物都不同程度的显负电性，本发明在气浮分离收集 系统中运用微气泡正电荷改性技术，通过投加无毒、无害，易生物降解的微气泡改性剂，对 微气泡进行改性，可以提高改性后带正电荷的微气泡与水中的藻细胞及其他胶体、颗粒物、 病原微生物等污染物质的粘附效率，可以在一定程度上弥补由于缺乏微气泡与藻细胞的混合 单元，而带来的粘附效率降低的问题。即能获得理想的分离收集效率，又不会由于投加化学 药剂带来二次污染。

本发明应用在藻类过度生长的富营养化水体中，不仅能够快速有效的去除水中藻类，而 且气浮过程本身就是一个充氧曝气的过程，对于水体中溶解氧含量的提升和自净能力的恢复 均能起到积极的促进作用。能够有效的破坏水体分层和抑制水体底泥中氮、磷营养物质的释 放。此外在微气泡上浮过程中除主要与藻细胞发生粘附外，还可以粘附大量的腐殖质、蛋白 质类有机物质和悬浮有机颗粒，能在一定程度上削减诱发藻类过度生长的营养源含量，真正 达到标本兼治。

本发明将超声除藻技术与气浮除藻和自动捞藻技术结合在一起，利用安装在平行浮筒两 侧的超声发生器阵列发射的超声波破坏浮游蓝藻的伪空泡（气囊），使藻细胞丧失漂浮能力， 沉降到水体深部去除，超声技术除藻技术是一种安全、经济的去除地表水源水体中蓝藻的技 术，操作简便、使用安全、效率高，不易造成二次污染，其与气浮船体结合使其更具灵活性， 实现了超声原位除藻。

本发明在水体富营养化的不同时期均可用作藻类减量化的有效手段，富营养化前期和初 期可以利用其气浮分离收集系统和超声灭藻系统对藻类进行减量化，降低藻类爆发性生长的 风险；在富营养化过程中藻类爆发性生长的中、后期，可以利用其气浮分离收集系统、超声 除藻系统和漂浮藻渣收集系统协同作用，对藻类进行有效去除，同时可根据具体应用的地表 水体类型不同，选择不同尺寸的气浮移动平台及相应的经济运行速度，在过流断面较小的城 市内流河道、景观湖泊可选用小尺寸的气浮移动平台；在过流断面较大的江、河、湖泊、水 库、人工湿地、近海岸可以选择尺寸较大的。气浮平台的具体布置台数按照藻类生长情况和 水面面积决定，可以分区域布置多台同时除藻。

此外本发明还可以应用于水体中油污的清理去除，包括海上钻井平台泄露，船舶搁浅， 尤其是石油化工品运输船舶意外搁浅后泄露到水体中油污的应急清理。如2010年美国墨西哥 湾原油泄露事件和2011年6月康菲蓬莱溢油事件的发生。本发明既可以对水面漂浮的油污 进行收集，此时推进式藻水自动分离栅板相当于堰式撇油器，又可以利用微气泡对悬浮态的 乳化油滴进行分离收集，并且微气泡改性药剂的投加会提高正电荷微气泡与负电荷悬浮油滴 的粘附去除效率。

附图说明

图1为本发明的移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置俯视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的A-A剖视图；

图4为图1的B-B剖视图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组 合。

结合图1至图4进行具体实施方式一的描述。

具体实施方式一：移动式气浮平台装置如图1、图2、图3和图4所示，本实施方式的移 动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置，是由气浮分离收集系统、漂浮藻渣收集系统、 藻渣脱水系统C、动力系统D和超声发生器阵列E构成；

其中，所述的气浮分离收集系统由两个平行浮筒1、藻渣收集桶2和微气泡发生系统A1 构成；所述的两个平行浮筒1提供浮力支撑，两个平行浮筒1通过刚性支撑柱连接，所述的 平行浮筒1中空，平行浮筒1中间通过横断面隔板将每个浮筒分成储存空间1-2和1-3，微气 泡发生系统A1是加压溶气微气泡发生系统或气浮泵微气泡发生系统；所述的加压溶气微气 泡发生系统由增压水泵3、压力溶气罐4、活塞式空气压缩机5和伸入水下的释放器6构成， 所述的活塞式空气压缩机5出气口和增压水泵3的出水口分别与压力溶气罐4的进气口和进 水口连通，压力溶气罐4的出口与释放器6的进口连通；释放器6的出口通入水体中，所述 的气浮泵微气泡发生系统由多相流气浮泵15、气液分离罐16和释放器6构成，所述的多相 流气浮泵15的气液两相出口与气液分离罐16入口连通，气液分离罐16的出口与释放器6的 进口连通；释放器6的出口通入水体中；

所述的漂浮藻渣收集系统由两根揽藻悬臂9、推进式藻水自动分离栅板和设置在推进式 藻水自动分离栅板后方的藻渣收集槽11构成；所述的推进式藻水自动分离栅板是由一片斜插 入水体中的微孔栅格板10-2和其后端连接的中间凸起的平滑曲面10-1构成，两者采用螺栓 连接或焊接，中间凸起的平滑曲面10-1两端与两个平行浮筒1通过螺栓连接，藻渣收集槽11 与两个平行浮筒1焊接或螺栓连接，藻渣收集槽11设置于中间凸起的平滑曲面10-1后缘的 正下方；

所述的藻渣脱水系统C由藻渣抽吸水泵7和精密过滤器8构成；所述的藻渣抽吸水泵7 出水口与精密过滤器8进水口连通，藻渣收集桶2的出口与藻渣抽吸水泵7的入口连通；所 述的两个超声发生器阵列E分别设置在移动式气浮平台两个平行浮筒1外侧；

所述的微气泡发生系统A1、动力系统D、藻渣脱水系统C均设置在操作平台12上，操 作平台12设置在平行浮筒1上方。

本实施方式的操作平台12是由过道板或网格板构成的平台。

本实施方式包含以下有益效果：

本实施方式提出的移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置主要有三个功能：一 是，利用气浮分离过程对水体中悬浮藻细胞进行分离收集；二是，利用自动藻渣打捞组件对 水面上的漂浮藻渣进行收集，以及后期对两个过程收集上来的藻渣的储存、脱水和转运等过 程；三是，利用安装在平行浮筒两侧的超声发生器阵列产生的超声波破坏浮游蓝藻的伪空泡 （气囊），使藻细胞丧失漂浮能力，沉降到水体深部去除。

本实施方式移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置与现有气浮船除藻装置相 比，其优势在于完全摆脱了对船体的依托，仅凭借一组平行浮筒提供浮力支撑即可构建功能 平台，大大降低了其建造的成本，构造简单，设计和加工方便。移动式气浮平台集气浮除藻 和自动捞藻以及藻渣脱水功能于一体，其在漂浮藻渣收集系统和气浮分离系统中均实现了藻 渣的非机械化自动收集。并且真正实现了富营养化水体中藻水的原位分离。

本实施方式通过向微气泡发生系统中，投加金属混凝剂、阳离子表面活性剂、阳离子聚 合物、壳聚糖、改性壳聚糖衍生物对微气泡进行正电荷改性。使微气泡表面部分区域显正电 性。富营养化微污染地表水体中的藻细胞、腐殖质类大分子有机物、胶体和矿物颗粒、致嗅 味物质、纳米粒子、贾第虫和隐孢子虫、病原微生物都不同程度的显负电性，本实施方式在 气浮分离收集系统中运用微气泡正电荷改性技术，通过投加无毒、无害，易生物降解的微气 泡改性剂，对微气泡进行改性，可以提高改性后带正电荷的微气泡与水中的藻细胞及其他胶 体、颗粒物、病原微生物等污染物质的粘附效率，可以在一定程度上弥补由于缺乏微气泡与 藻细胞的混合单元，而带来的粘附效率降低的问题。即能获得理想的分离收集效率，又不会 由于投加化学药剂带来二次污染。

本实施方式应用在藻类过度生长的富营养化水体中，不仅能够快速有效的去除水中藻类， 而且气浮过程本身就是一个充氧曝气的过程，对于水体中溶解氧含量的提升和自净能力的恢 复均能起到积极的促进作用。能够有效的破坏水体分层和抑制水体底泥中氮、磷营养物质的 释放。此外在微气泡上浮过程中除主要与藻细胞发生粘附外，还可以粘附大量的腐殖质、蛋 白质类有机物质和悬浮有机颗粒，能在一定程度上削减诱发藻类过度生长的营养源含量，真 正达到标本兼治。

本实施方式将超声除藻技术与气浮除藻和自动捞藻技术结合在一起，利用安装在平行浮 筒两侧的超声发生器阵列发射的超声波破坏浮游蓝藻的伪空泡（气囊），使藻细胞丧失漂浮能 力，沉降到水体深部去除，超声技术除藻技术是一种安全、经济的去除地表水源水体中蓝藻 的技术，操作简便、使用安全、效率高，不易造成二次污染，其与气浮船体结合使其更具灵 活性，实现了超声原位除藻。

本实施方式在水体富营养化的不同时期均可用作藻类减量化的有效手段，富营养化前期 和初期可以利用其气浮分离收集系统和超声灭藻系统对藻类进行减量化，降低藻类爆发性生 长的风险；在富营养化过程中藻类爆发性生长的中、后期，可以利用其气浮分离收集系统、 超声除藻系统和漂浮藻渣收集系统协同作用，对藻类进行有效去除，同时可根据具体应用的 地表水体类型不同，选择不同尺寸的气浮移动平台及相应的经济运行速度，在过流断面较小 的城市内流河道、景观湖泊可选用小尺寸的气浮移动平台；在过流断面较大的江、河、湖泊、 水库、人工湿地、近海岸可以选择尺寸较大的。气浮平台的具体布置台数按照藻类生长情况 和水面面积决定，可以分区域布置多台同时除藻。

此外本实施方式还可以应用于水体中油污的清理去除，包括海上钻井平台泄露，船舶搁 浅，尤其是石油化工品运输船舶意外搁浅后泄露到水体中油污的应急清理。如2010年美国墨 西哥湾原油泄露事件和2011年6月康菲蓬莱溢油事件的发生。本实施方式既可以对水面漂 浮的油污进行收集，此时推进式藻水自动分离栅板相当于堰式撇油器，又可以利用微气泡对 悬浮态的乳化油滴进行分离收集，并且微气泡改性药剂的投加会提高正电荷微气泡与负电荷 悬浮油滴的粘附去除效率。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的平行浮筒1的材质为 不锈钢、铝合金、塑料、玻璃钢、合成树脂或聚氨酯材料，所述的平行浮筒1断面形状不限， 平行浮筒1断面为曲面和平面相互组合围成、单独曲面围成或平面围成。其他与具体实施方 式一相同。

本实施方式中平行浮筒1及其断面类型是为了提供足够的浮力支撑和吃水深度，为气浮 过程提供较封闭的水环境，并且减少在水中的运行阻力。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述的微气泡发生系统 A1中设置微气泡正电荷改性药剂投加装置13，所述的微气泡正电荷改性药剂投加装置13设 置在操作平台12上，微气泡正电荷改性药剂投加装置13出药口与压力溶气罐4或气液分离 罐16的进药口连通；所述的微气泡正电荷改性药剂投加装置13投加的微气泡正电荷改性药 剂为金属混凝剂、阳离子表面活性剂、阳离子聚合物、壳聚糖或改性壳聚糖衍生物，药剂投 加量为0.1mg/L～30mg/L；

若微气泡发生系统A1为加压溶气微气泡发生系统，则微气泡正电荷改性药剂采用压力 溶气罐4直接投加或罐前投加；

若微气泡发生系统A1为气浮泵微气泡发生系统，则微气泡正电荷改性药剂采用多相流 气浮泵15泵前投加或气液分离罐16直接投加。其它与具体实施方式一或二相同。

本实施方式中壳聚糖和改性壳聚糖衍生物无毒、无害，具有较好的生物相容性和可生物 降解性，可在作为饮用水源水的地表水体除藻中应用。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：金属混凝剂为氯化 铝、硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铁、氯化铁、聚合氯化铁、聚合氯化铝和聚合硫酸铝中的一种 或几种组合。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：阳离子表面活性剂 为脂肪胺类阳离子表面活性剂、季铵盐阳离子表面活性剂、环状阳离子表面活性剂、聚合型 阳离子表面活性剂、含氟季铵盐阳离子表面活性剂、含硅季铵盐阳离子表面活性剂和氧化胺 阳离子表面活性剂中的一种或几种组合。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：阳离子聚合物为聚 胺类阳离子聚合物和聚季铵盐类阳离子聚合物中的一种或两种组合。其它与具体实施方式一 至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：改性壳聚糖为经酰 化、胺化、醚化、酯化、接枝、交联或共混反应改性后的壳聚糖衍生物。其它与具体实施方 式一至六之一相同。

本实施方式中改性后的壳聚糖衍生物，具有无毒、无害，易生物降解的优点，并且具有 较高的正电荷密度和较好的水溶性。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述的藻渣收集桶 2的筒体表面开有沿其轴向分布的进渣口2-1，藻渣收集桶2两端面中心通过固定转轴与两个 的平行浮筒连接，通过转动调节藻渣收集桶2的进渣口2-1吃水深度，所述的吃水深度为水 面上藻渣厚度的1.0～1.2倍。其它与具体实施方式一至七之一相同。

本实施方式的藻渣收集桶2可通过转动轴调节藻渣收集桶开口的高度，以保证气浮平台 在不同吃水深度和不同浮渣厚度的情况下均能自动对上浮藻渣进行有效收集。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：释放器6为TJ型释 放器、TV型释放器、TS型释放器、减压阀释放器或微孔释放器。其它与具体实施方式一至 八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：所述加压溶气微气 泡发生系统A1中的增压水泵3与压力溶气罐4之间设置有“Y”形过滤器；气浮泵微气泡发 生系统A1中的多相流气浮泵14与气液分离罐15之间设置有“Y”形过滤器，其它与具体实 施方式一至九之一相同。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：所述的两根揽藻 悬臂9为对称曲面结构，每根揽藻悬臂9由轻型不锈钢或铝合金材料构成框架支撑物，在框 架支撑物内镶嵌有呈微孔结构的筛网或滤布；其它与具体实施方式一至十之一相同。

本实施方式的两根揽藻悬臂9在水面以上的高度为10～30cm，深入到水中的高度为 10～30cm，两根揽藻悬臂9末端通过固定转轴与移动式气浮平台连接，两根揽藻悬臂9在移 动式气浮平台前进方向的投影长度均大于1.5m；

本实施步骤中揽藻悬臂9的长度和张开度均可调节，当水面无漂浮藻渣时可以将两根悬 臂收回，分别固定于两平行浮筒的外侧。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：所述的推进式藻 水自动分离栅板的一片斜插入水体中的栅格板10-2和其后端连接的中间凸起的平滑曲面10-1 在连接处形成一个“V”字型堆积凹槽；其中，栅格板10-2与水平面的夹角为5～60°，栅格 板10-2插入到水中的垂直高度为20～70cm。其它与具体实施方式一至十二之一相同。

本实施方式中所述的推进式藻水自动分离栅板的高度上下可调，微孔栅板与水平面夹角 大小可调，以适应气浮平台吃水深度以及水面漂浮藻渣层厚度的变化。

具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是：所述的设置在 平行浮筒1外侧的两个超声发生器阵列E，均由数十个超声振子17和不锈钢网格构成，超声 振子的发射功率为0.1～2kw，频率为15～100kHz，每一侧的超声振子17设置在不锈钢网格结 构的节点处，构成超声发生器阵列E，两个超声发生器阵列E通过其四根主受力筋与安装在 平行浮筒1外侧的四组竖向滑槽通过螺栓连接，两个超声发生器阵列E在水中的深度为0～1m。 其它与具体实施方式一至十二之一相同。

具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是：所述的动力系 统D为柴油发电动力系统或太阳能发电系统中的一种或二种共同提供动力；其中，太阳能发 电为系统中的太阳能电池板设置在遮阳棚14的顶部，所述的遮阳棚14固定于操作平台12上。 其它与具体实施方式一至十三之一相同。

具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十四之一不同的是所述的漂浮藻渣 收集槽11中间高两侧低，藻渣收集槽11两侧以5%～50%的坡度坡向两侧浮筒，并与浮筒前 端的存储空间1-2连通。其它与具体实施方式一至十四之一相同。

具体实施方式十六：本实施方式的移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置的使 用方法，是通过以下具体步骤来完成的：

一、移动式气浮平台以50～1000m/h的速度在水面上移动，通过气浮分离收集系统中释放 器6产生微米级和纳米级的微气泡，并与流经两个平行浮筒中间过流断面水体中的藻细胞进 行粘附，使藻细胞上浮到水面形成藻渣，通过藻渣收集桶2对上浮到水面的藻渣进行收集；

二、移动式气浮平台的两根揽藻悬臂9对漂浮在水面上的藻渣进行收拢聚集并通过推进 式藻水自动分离栅板跌落到栅板后方的藻渣收集槽11中，并沿中间高两端低的藻渣收集槽 11滑落到平行浮筒前端的储存空间1-2中储存；

三、平行浮筒前端储存空间1-2和藻渣收集桶2中收集的藻渣经藻渣脱水系统C脱水， 将脱水后的干藻渣转移进入平行浮筒后端的储存空间1-3内储存；

其中，在步骤一至步骤三的移动式气浮平台运行过程中，设置在平行浮筒1外侧的两个 超声发生器阵列E，利用超声波同时对表层水体中的悬浮藻细胞进行灭杀。

本实施方式中，移动式气浮平台的长宽比为2～4，运行速度≥0m/h，经济运行速度50m/h ～1000m/h，在经济运行速度范围内气浮平台的长度选定为4～50m，宽度选定为2～20m，释放 器6在水中的淹没深度选定为0.5～3.0m，释放器6产生的微气泡直径为10～60μm，移动式气 浮平台单位时间处理水量50m³/h～10000m³/h，净化水体面积100m²/h～20000m²/h；

本实施方式步骤一中，微气泡发生系统A1中单位时间参与溶气的回流水量取定为单位 时间内处理水量的5%～30%（按体积计算），回流水可以为原水或浮后水；在加压溶气微气泡 发生系统中由空压机提供的空气量控制在单位时间内处理水量的1～10%（按体积计算），压力 溶气罐的操作压力控制在0.2MPa～0.8MPa；在气浮泵微气泡发生系统中的多相流气浮泵负压 吸气量控制在单位时间内处理水量的1～10%（按体积计算），气液分离罐的压力控制在0.2MPa ～0.8MPa。

本实施方式步骤二中，脱水后的干藻渣转移至平行浮筒后端的空间3内暂时储存，脱除 水分直接排回水体中。脱水后的干藻渣可以通过辅助船支定期卸载转运。

本实施方式包含以下有益效果：

本实施方式提出的移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置主要有三个功能：一 是，利用气浮分离过程对水体中悬浮藻细胞进行分离收集；二是，利用自动藻渣打捞组件对 水面上的漂浮藻渣进行收集，以及后期对两个过程收集上来的藻渣的储存、脱水和转运等过 程；三是，利用安装在平行浮筒两侧的超声发生器阵列产生的超声波破坏浮游蓝藻的伪空泡 （气囊），使藻细胞丧失漂浮能力，沉降到水体深部去除。

本实施方式移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置与现有气浮船除藻装置相 比，其优势在于完全摆脱了对船体的依托，仅凭借一组平行浮筒提供浮力支撑即可构建功能 平台，大大降低了其建造的成本，构造简单，设计和加工方便。移动式气浮平台集气浮除藻 和自动捞藻以及藻渣脱水功能于一体，其在漂浮藻渣收集系统和气浮分离系统中均实现了藻 渣的非机械化自动收集。并且真正实现了富营养化水体中藻水的原位分离。

本实施方式通过向微气泡发生系统中，投加金属混凝剂、阳离子表面活性剂、阳离子聚 合物、壳聚糖、改性壳聚糖衍生物对微气泡进行正电荷改性。使微气泡表面部分区域显正电 性。富营养化微污染地表水体中的藻细胞、腐殖质类大分子有机物、胶体和矿物颗粒、致嗅 味物质、纳米粒子、贾第虫和隐孢子虫、病原微生物都不同程度的显负电性，本实施方式在 气浮分离收集系统中运用微气泡正电荷改性技术，通过投加无毒、无害，易生物降解的微气 泡改性剂，对微气泡进行改性，可以提高改性后带正电荷的微气泡与水中的藻细胞及其他胶 体、颗粒物、病原微生物等污染物质的粘附效率，可以在一定程度上弥补由于缺乏微气泡与 藻细胞的混合单元，而带来的粘附效率降低的问题。即能获得理想的分离收集效率，又不会 由于投加化学药剂带来二次污染。

本实施方式应用在藻类过度生长的富营养化水体中，不仅能够快速有效的去除水中藻类， 而且气浮过程本身就是一个充氧曝气的过程，对于水体中溶解氧含量的提升和自净能力的恢 复均能起到积极的促进作用。能够有效的破坏水体分层和抑制水体底泥中氮、磷营养物质的 释放。此外在微气泡上浮过程中除主要与藻细胞发生粘附外，还可以粘附大量的腐殖质、蛋 白质类有机物质和悬浮有机颗粒，能在一定程度上削减诱发藻类过度生长的营养源含量，真 正达到标本兼治。

本实施方式将超声除藻技术与气浮除藻和自动捞藻技术结合在一起，利用安装在平行浮 筒两侧的超声发生器阵列发射的超声波破坏浮游蓝藻的伪空泡（气囊），使藻细胞丧失漂浮能 力，沉降到水体深部去除，超声技术除藻技术是一种安全、经济的去除地表水源水体中蓝藻 的技术，操作简便、使用安全、效率高，不易造成二次污染，其与气浮船体结合使其更具灵 活性，实现了超声原位除藻。

本实施方式在水体富营养化的不同时期均可用作藻类减量化的有效手段，富营养化前期 和初期可以利用其气浮分离收集系统和超声灭藻系统对藻类进行减量化，降低藻类爆发性生 长的风险；在富营养化过程中藻类爆发性生长的中、后期，可以利用其气浮分离收集系统、 超声除藻系统和漂浮藻渣收集系统协同作用，对藻类进行有效去除，同时可根据具体应用的 地表水体类型不同，选择不同尺寸的气浮移动平台及相应的经济运行速度，在过流断面较小 的城市内流河道、景观湖泊可选用小尺寸的气浮移动平台；在过流断面较大的江、河、湖泊、 水库、人工湿地、近海岸可以选择尺寸较大的。气浮平台的具体布置台数按照藻类生长情况 和水面面积决定，可以分区域布置多台同时除藻。

此外本实施方式还可以应用于水体中油污的清理去除，包括海上钻井平台泄露，船舶搁 浅，尤其是石油化工品运输船舶意外搁浅后泄露到水体中油污的应急清理。如2010年美国墨 西哥湾原油泄露事件和2011年6月康菲蓬莱溢油事件的发生。本实施方式既可以对水面漂 浮的油污进行收集，此时推进式藻水自动分离栅板相当于堰式撇油器，又可以利用微气泡对 悬浮态的乳化油滴进行分离收集，并且微气泡改性药剂的投加会提高正电荷微气泡与负电荷 悬浮油滴的粘附去除效率。

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于 解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例

具体实施实例，采用本发明的移动式气浮平台去除富营养化水体中藻类的装置对我国南 方某富营养化湖泊进行藻类原位减量化实验。

1）移动式气浮平台参数设置如下：

平行浮筒1组成的过流断面宽度为5m，长度为15m，释放器6在水中的深度为1.0m， 气浮平台以160m/h的速度运行，采用加压溶气微气泡发生系统，压力溶气罐4的溶气压力 控制在0.4～0.6Mpa，回流比控制在10%（以体积计），在压力溶气罐中投加胺化改性壳聚糖 衍生物—羟丙基三甲基季铵壳聚糖作为微气泡正电荷改性药剂，投加量为2mg/L，增压水泵 3扬程为35m，采用FG30型活塞式空压机，产气量0.3m³/min；

两根揽藻悬臂9在气浮平台前进方向上的投影长度为3m，控制张开角度使两根揽藻悬臂 9最前端宽度为两个平行浮筒1组成的过流断面宽度的1.2倍，即张开度为6m，推进式藻水 自动分离栅板的栅格板10-1与水平面夹角设定为30°；

浮筒两侧的超声发生器阵列E宽度各为2.5m，超声波发生器的频率为20kHz,功率40W；

2）移动式气浮平台进行藻类减量化具体实施过程如下：

一、移动式气浮平台在水面上以160m/h速度向前行驶，气浮分离收集系统中的加压溶 气微气泡发生系统A1通过释放器6，产生直径微米级和纳米级的表面带有正电荷的微气泡， 释放器在跟随气浮平台一起向前运动的过程中，使微气泡均匀的分散在两平行浮筒之间的过 流断面上，微气泡在上升的过程中与藻细胞和其他颗粒污染物发生粘附，形成气泡聚合体， 气泡聚合体上浮到水面形成浮渣层，并最终被从后方运动过来的藻渣收集桶2收集去除，藻 渣收集桶2的进渣口2-1的吃水深度为2cm；

二、气浮平台在水面上以160m/h速度向前行驶，漂浮在水面上的藻渣在气浮平台前方 的两根揽藻悬臂9的收拢聚集作用下，在推进式藻水自动分离栅板前方形成一定的堆积高度， 而后藻渣越过栅格板10-2，沿中间凸起的平滑曲面10-1跌落到栅板后下方的藻渣收集槽11 中，并最终沿倾斜槽滑落到两个平行浮筒1前端的储存空间1-2中暂时储存，两个平行浮筒1 前端储存空间1-2和藻渣收集桶2中的浮渣经过藻渣脱水系统C的作用脱水，脱水后的干藻 渣转移进入两个平行浮筒后端的储存空间1-3内暂时储存，脱除的水分直接排回水体中，脱 水后的干藻渣定期由辅助船只运回岸边进行进一步处置；

三、气浮平台在水面上以160m/h速度向前行驶，安装气浮平台两个平行浮筒1两侧的 超声发生器阵列E，利用超声波破坏浮游蓝藻的伪空泡（气囊），使藻细胞丧失漂浮能力，沉 降到水体深部去除，进一步强化移动式气浮平台的除藻效果；

3）移动式气浮平台进行藻类减量化的试验结果如下：

该移动式气浮平台的气浮分离收集系统单位时间处理含藻水水量为800m³/h，含藻原水中 藻细胞的质量分数为4‰，气浮分离收集系统对藻类去除率可达85%，则单位时间内藻渣产 生量为2.5t/h（含水率95%）；漂浮藻渣收集系统单位时间内打捞面积为960m²/h，富营养化 水体表面的漂浮藻渣达到毫米级，则悬浮藻渣收集量为3.5t/h（含水率95%）；超声发生器阵 列E单位时间内超声灭藻水面面积为800m²/h；

综上，移动式气浮平台每小时可以对近1000m³含藻水进行气浮分离处理，每小时可以 对近2000m²含藻水面进行自动打捞和超声灭藻。从以上数据足可以看出本发明在富营养化 水体藻类去除方面的高效性。移动式气浮平台的尺寸还可以根据实际需要进行设计调整，比 如将移动式气浮平台应用到狭窄河道或广阔湖泊、水库、近海岸中，对尺寸的要求可能存在 差异。移动式气浮平台尺寸越大，则单位时间的处理能力越高，但初期建造成本也会随之加 大，因此有必要结合实际需要制定优化的设计制造和使用方案。此外在大面积富营养化水域 藻类去除情况下，可以增置多艘移动式气浮平台分区域同时进行除藻作业。