蓝藻磁絮体拨轮及蓝藻磁捕船

摘要

本发明公开蓝藻磁絮体拨轮，包括支架、转轴、拨片、驱动组件，所述支架中部具有安装空间，所述转轴的两端能够转动的连接所述支架，多个所述拨片为一组，多组拨片沿转轴圆周方向分布，相邻组的拨片呈错位分布，所述驱动组件连接所述转轴。以及使用该蓝藻磁絮体拨轮的蓝藻磁捕船。本发明的有益效果：絮体在拨轮的带动下更快地进入磁盘间隙，磁盘吸附的絮体量明显更多，装置结构简单、使用灵活方便，加工成本低、运行能耗低、实施效果佳。

说明书

技术领域

本发明涉及一种藻/水在线分离磁捕技术，尤其涉及的是一种蓝藻磁絮体拨轮。

背景技术

中国专利ZL200710190366.X公开了一种基于磁絮凝和磁分离原理的湖泊水体中氮磷藻等富营养物质的移出方法和装置，即藻/水在线分离磁捕技术和蓝藻磁捕船。该技术(装备)的工艺原理是：特殊设计的浮床除了提供载体和动力外，中间分布有多个槽形水流渠道，浮床行走时，水流(连同其中的污染物)从渠道流过，在渠道前端投加磁性絮凝剂、进行搅拌，随着水流沿槽道前进，磁性絮体发育长大，流经安装于槽道中后部的转动磁分离器时磁性絮体被连续吸附，实现藻/水分离；磁分离器的各个磁盘出水侧安装有刮板，磁盘转动时刮板不断地将磁盘上吸附的絮体刮下，送入污泥仓中等待后处理，而净水送回水体。该工艺在磁性絮体形成后立即将其吸附移出，省去了常规絮凝沉淀工艺中最耗时的沉淀环节，因而藻/水分离速度得以提高、效率得以提升。

磁捕船性能稳定，在巢湖、滇池、太湖和一些重要城市的饮用水水库分别得到应用。若干次第三方测试表明，磁捕船对湖水中藻细胞和总磷的去除率均达到95％以上，特别是还湖尾水总磷含量低于地表III类限值，其它各项污染物含量均低于湖泊原水。

典型规格的蓝藻磁捕船藻水处理能力达到1000～1200m

在磁捕船的工程运行实践中，发明人观察到，使用年限较久的磁捕船磁分离器老化，磁场强度有所降低，对蓝藻絮体的吸附能力比新建磁分离器要弱，当湖水藻密度特别高的时侯，槽道内形成的磁性絮体密度也非常高，给槽道内水流造成一定的阻力，减缓了絮体流经磁盘的速度，两方面因素叠加起来，造成絮体在槽道底部沉降和堆积，也会出现在磁盘前端水面上漂浮堆积的情况，使得整体效率达不到预期。磁分离器造价高，安装复杂，无论是从操作还是经济层面，都不是可以随意更换的部件。为减少絮体漂浮、沉降、堆积，运行人员往往采取加大前端水流推流速度的做法来推动絮体向磁盘前进。要加快水流速度，可采用的措施一是加快平台前进速度，二是当平台锚定运行时加大船头布设的推流泵的推流功率。这两种方法虽然有效，但存在一些限制因素：推流受泵的功率限制可提高的程度有限，都会增加运行能耗，而且对沉积于槽道底部的絮体很难起作用。因此，急需一种可有效推动水流携带絮体进入磁盘的方法措施，以减少浓稠藻华情况下絮体在槽道中部的堆积和沉降，使更多絮体被磁盘吸附，提高蓝藻磁捕分离的整体效率和蓝藻打捞量。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有絮体在槽道水面漂浮、在槽道底部沉降和堆积造成絮体向磁盘前进速度降低，以致藻/水分离效率变低的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

蓝藻磁絮体拨轮，包括支架、转轴、拨片、驱动组件，所述支架中部具有安装空间，所述转轴的两端能够转动的连接所述支架，多个所述拨片为一组，多组拨片沿转轴圆周方向分布，相邻组的拨片呈错位分布，所述驱动组件连接所述转轴。

本发明通过驱动组件或人工驱动转轴旋转，继而带动拨片旋转，对向或背向磁捕旋转方向，可以将水面堆积漂浮的絮体及时分散，将堆积在槽道中的絮体翻出，絮体在拨轮的带动下更快地进入磁盘间隙，磁盘上吸附的絮体量明显更多，水面不再有漂浮堆积的絮团，沉积的絮体及铁粉量与无拨轮情况相比大幅减少，相同水平藻华和运行工况下，使用该拨轮后磁盘实时吸附的蓝藻絮体量比不采用拨轮时要高出约20～30％，且该蓝藻磁絮体拨轮可以随需要放置于磁捕船磁分离器前端的水力学槽道中，根据藻华浓稠程度、槽道内絮体浓度和堆积情况随启随停，运行时间任意，装置结构简单、使用灵活方便，加工成本低、运行能耗低、实施效果佳。

优选的，所述支架包括第一支撑件、第二支撑件、横梁，所述第一支撑件与所述第二支撑件间隔布置，所述横梁的两端固定连接所述第一支撑件与所述第二支撑件的顶端。

优选的，所述第一支撑件与所述第二支撑件结构相同，所述第一支撑件呈三角形结构。

支架高度1.5～2m，使放入磁捕船槽道后顶部的驱动齿轮露出于甲板之上方便操作，转轴与拨片位于底部。

优选的，所述转轴的两端通过轴承分别与所述第一支撑件与所述第二支撑件的底部连接。

优选的，所述拨片为片状实心结构，所述拨片的拨面与所述转轴旋转方向垂直。

优选的，所述拨片包括连杆、叶片，所述连杆的两端分别连接所述转轴、所述叶片，所述拨片的长度小于所述转轴的安装高度。

拨片的连杆呈树杈状焊接在所述转轴上，能够保证对槽道内的絮体更全面的搅动，且拨片的长度适宜，以转动时不与其他件干涉，又可以保证能够刮到底部的絮体最佳。

优选的，所述驱动组件包括电机、驱动轮、从动轮、驱动带，所述电机连接在横梁上，所述驱动轮与所述电机连接，所述从动轮连接所述转轴，所述驱动带连接所述驱动轮与所述从动轮。

优选的，所述驱动轮为齿轮，所述从动轮为齿轮，所述驱动带为齿轮带。

电机不使用时，还可以采用旋转把手，手动驱动驱动轮转动，使用方式灵活。

优选的，所述拨片为三组，同一组的拨片位于同一直线上，相邻组的拨片呈120度排列。

本发明还提供蓝藻磁捕船，包括船体、上述蓝藻磁絮体拨轮，所述蓝藻磁絮体拨轮安装在船体甲板上，所述蓝藻磁絮体拨轮位于磁分离器前端，使用时，所述转轴与所述拨片位于水力学槽道内，转轴的转速为25-40转/min。

本发明的优点在于：

(1)本发明通过驱动组件或人工驱动转轴旋转，继而带动拨片旋转，对向或背向磁捕旋转方向，可以将水面堆积漂浮的絮体及时分散，将堆积在槽道中的絮体翻出，絮体在拨轮的带动下更快地进入磁盘间隙，磁盘上吸附的絮体量明显更多，水面不再有漂浮堆积的絮团，沉积的絮体及铁粉量与无拨轮情况相比大幅减少，相同水平藻华和运行工况下，使用该拨轮后磁盘实时吸附的蓝藻絮体量比不采用拨轮时要高出约20～30％，且该蓝藻磁絮体拨轮可以随需要放置于磁捕船磁分离器前端的水力学槽道中，根据藻华浓稠程度、槽道内絮体浓度和堆积情况随启随停，运行时间任意，装置结构简单、使用灵活方便，加工成本低、运行能耗低、实施效果佳；

(2)拨片呈树杈状错位焊接在所述转轴上，能够保证对槽道内的絮体更全面的搅动，且拨片的长度适宜，以转动时不与其他件干涉，又可以保证能够刮到底部的絮体为最佳；

(3)可采用人工通过旋转把手操控转轴转动，移去把手可采用电机驱动，实现电动操控，电动操控时搭配变频调速器调节转速，使用方式灵活；

(4)本蓝藻磁絮体拨轮可以应用于蓝藻磁絮体的分散与干扰，也可以应用于其他磁性颗粒絮体的分散与干扰，推广性强。

附图说明

图1是本发明实施例蓝藻磁絮体拨轮的结构示意图；

图2是具有蓝藻磁絮体拨轮的蓝藻磁捕船的结构示意图；

图3是第一版方案示意图；

图中标号：1、蓝藻磁絮体拨轮；11、支架；111、第一支撑件；112、第二支撑件；113、横梁；12、转轴；13、拨片；131、连杆；132、叶片；14、驱动组件；141、电机；142、驱动轮；143、从动轮；144、驱动带；2、磁分离器；3、水力学槽道；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1所示，蓝藻磁絮体拨轮1，包括支架11、转轴12、拨片13、驱动组件14，所述支架11中部具有安装空间，所述转轴12的两端能够转动的连接所述支架11，多个所述拨片13为一组，多组拨片13沿转轴12圆周方向分布，相邻组的拨片13呈错位分布，所述驱动组件14连接所述转轴12。

所述支架11包括第一支撑件111、第二支撑件112、横梁113，所述第一支撑件111与所述第二支撑件112间隔布置，所述横梁113的两端固定连接所述第一支撑件111与所述第二支撑件112的顶端。其中，所述第一支撑件111与所述第二支撑件112结构相同，所述第一支撑件111的外围采用三根杆焊接在一起，并呈三角形结构，中部通过十字架结构用于加强和连接转轴12用，十字架的中心处安装轴承，转轴12连接在轴承内，轴承距离地面30cm，即转轴12距地面30cm。

支架11总体高度1.5～2m，使放入磁捕船槽道后顶部的驱动齿轮露出于甲板之上方便操作，转轴12与拨片13位于底部。

所述转轴12直径4cm，连同支架11的整体宽度与磁分离器2宽度匹配。转轴12速度30～35转/分钟为宜。

所述拨片13为片状实心结构，所述拨片13的拨面与所述转轴12旋转方向垂直，即拨片13的拨面与水面平行。所述拨片13包括连杆131、叶片132，所述连杆131的底端焊接在转轴12上，连杆131的顶端焊接所述叶片132，所述拨片13的长度小于所述转轴12的安装高度。

本实施例中，拨片13总长度25cm，其中叶片132长10cm，连杆131不含与叶片132焊接部分长15cm，叶片132为实心的叶片，叶片132主要起到分散和扰动的作用，以及对水流也可产生部分推动作用。

本实施例中，拨片13为三组，三组拨片13沿转轴12长度方向按120度角旋转间隔分布，间距6cm，其中一组拨片13为9个，另外两组为8片，三组拨片13交错排列，叶片132平行于水面；

拨片13呈树杈状焊接在所述转轴12上，能够保证对槽道内的絮体更全面的搅动，且拨片13的长度适宜，以转动时不与其他件干涉，又可以保证能够刮到底部的絮体为最佳。

所述支架11、转轴12、拨片13由不锈钢制作。

本实施例的工作过程：

通过驱动组件14或人工驱动转轴12旋转，继而带动拨片13旋转，或对向、或背向、或交替磁捕旋转方向，可以将水面堆积漂浮的絮体及时分散，将堆积在槽道中的絮体翻出，絮体在拨轮的带动下更快地进入磁分离器2间隙，磁分离器2上吸附的絮体量明显更多，水面不再有漂浮堆积的絮团，沉积的絮体及铁粉量与无拨轮情况相比大幅减少，相同水平藻华和运行工况下，使用该拨轮后磁分离器2实时吸附的蓝藻絮体量比不采用拨轮时要高出约20～30％，且该蓝藻磁絮体拨轮1可以随需要放置于磁捕船磁分离器2前端的水力学槽道3中，根据藻华浓稠程度、槽道内絮体浓度和堆积情况随启随停，当藻不是很浓，槽道里没有沉积、水面没有堆积的话，可以不用拨轮，当出现堆积的时候开启，清理完之后可以停止。运行时间任意，装置结构简单、使用灵活方便，加工成本低、运行能耗低、实施效果佳。

实施例二：

如图1所示，在上述实施例一的基础上，所述驱动组件14包括电机141、驱动轮142、从动轮143、驱动带144，所述电机141连接在横梁113上，所述驱动轮142与所述电机141连接，所述从动轮143连接所述转轴12，所述驱动带144连接所述驱动轮142与所述从动轮143。电机141驱动驱动轮142转动，通过驱动带144带动从动轮143转动，继而使得转轴12转动，以及拨片13转动，从而对水面堆积漂浮的絮体及堆积在槽道中的絮体实现分散。

上述，所述驱动轮142为齿轮，所述从动轮143为齿轮，所述驱动带144为齿轮带。还可以为皮带轮与皮带的结合使用方式。

电机141不使用时，还可以采用旋转把手，手动驱动驱动轮142转动，使用方式灵活。

本实施例中，驱动组件14连接在第二支撑件112侧，不限于此，也可以将其连接在第一支撑件111侧，甚至从动轮143也可以安装在转轴12中部，以本实施例中使用方便为最佳，便于操作。

实施例三：

本实施例还提供使用上述实施例一与实施例二中蓝藻磁絮体拨轮1的蓝藻磁捕船，

如图2所示的蓝藻磁捕船为4槽道规格，夏季在某湖区进行蓝藻磁捕打捞，运行时湖面藻水由船体前端进入，流量设计值在500m

通过增加本实施例二中的蓝藻磁絮体拨轮1，将蓝藻磁絮体拨轮1安装在船体甲板上，所述蓝藻磁絮体拨轮1位于水力学槽道3与磁分离器2之间，或将蓝藻磁絮体拨轮1横架设于水力学槽道3外，所述转轴12与所述拨片13位于水力学槽道3内。

蓝藻磁絮体拨轮1总长度2m，有效工作长度(转轴12长度)1.8m，旋转交替式安装了31个拨片13，其中一组拨片13为11个，另外两组为10个。运行时磁分离器2前端水力学槽道3水深50-55cm，蓝藻磁絮体拨轮1放置于磁分离器2前端，支架11落地(槽道底板)，转轴12连同拨片13浸入水中。按正常程序开启磁捕运行，等待一段时间后开启蓝藻磁絮体拨轮1，转速30-35转/min，对向或背向磁捕旋转方向。观察可见，两个方向旋转蓝藻磁絮体拨轮1，均可以将水面堆积漂浮的絮体及时分散，相较于无拨轮情况，絮体在蓝藻磁絮体拨轮1的带动下更快地进入磁分离器2间隙，磁分离器2上磁块所在之处吸附的絮体量明显更多。运转近2h后，停止运行，检查磁分离器2前的槽道，沉积的絮体及铁粉量与无拨轮情况相比大幅减少。

综合判断，相同水平藻华和运行工况下，使用该拨轮后磁分离器2实时吸附的蓝藻絮体量比不采用拨轮时要高出约20～30％。

需要说明的是：图2中蓝藻磁絮体拨轮1放置于磁分离器2前端，位于磁分离器2与水力学槽道3之间，此处为较优使用方式，还可以根据需要，将蓝藻磁絮体拨轮1架设在水力学槽道3上，并保证转轴12连同拨片13浸入水力学槽道3内水中，以能够对水力学槽道3内絮体进行搅动为使用最佳，根据需要摆放蓝藻磁絮体拨轮1的位置。

需要说明的是：

本申请人在研发过程中设计了第一版方案，如图3所示，中间转轴上间隔安装4个叶轮，每个叶轮包括沿轴向分布的8个叶片，叶片上具有若干孔；转轴驱动电机安装于拨轮中部，电动模式下转动速度不可调。采用该方案进行了两次试验；

第一次试验：

(1)在磁捕船槽道内，磁分离器2前端安装风车式拨轮(第一版方案)：拨轮装置宽75cm，总长1.95cm，叶轮最大直径66cm，共4个叶轮。安装好后，槽道运行水深48cm时，叶片距槽道底部29cm，叶片拨水方向对向磁分离器2。

(2)开始试验，磁捕船按正常作业流程运行，首先启动拨轮装置，叶轮正转观察运行情况，后调整方向，叶轮反转观察运行情况。

(3)断掉电源，采用人工以不同速度转动叶轮，观察絮体前进情况。

第一次试验现象：

(1)采用电动模式，水花很大，底部沉积物可以搅动，但磁盘后出水扰动强烈，不利于絮体进一步沉淀，影响出水水质，磁盘前絮体被打碎，在安装拨轮的位置产生很多破碎漂浮絮体。拨轮在转动的时候产生回流，造成槽道内距离拨轮1m范围内表面流速很低，槽道内水面和水下流速差别大，破碎的絮体漂浮在水面较多。

(2)采用人工不同速度拨动模式，水花相对较小，底部沉积物搅动不明显，以较低速度转动看不见出任何效果，转动速度增大，也会产生回流现象，磁盘后出水变快。

第二次试验：

(1)安装同第一次试验，调整叶轮方向，叶片拨水方向朝向船头。

(2)开始试验，磁捕船按正常作业流程运行，首先启动拨轮装置，叶轮正转观察运行情况，后调整方向，叶轮反转观察运行情况。

(3)断掉电源，采用人工以不同速度转动叶轮，观察运行情况。

第二次试验现象：

(1)采用电动模式，拨轮在转动的时候产生的回流很大，比第一次试验大很多，造成槽道内距离拨轮1m范围内表面流速很低，槽道内水面和水下流速差别大，破碎的絮体漂浮在水面较多，甚至产生聚集现象。水花很大，底部沉积物可以搅动，但磁盘后出水扰动强烈，不利于絮体进一步沉淀，影响出水水质，磁盘前絮体被打碎，在安装拨轮的位置产生很多破碎漂浮絮体。

(2)采用人工不同速度拨动模式，水花相对较小，底部沉积物搅动不明显，以较低速度转动看不见出任何效果，转动速度增大，也会产生回流，磁盘后出水变快。

实验结论：

无论叶片是面向还是背向磁盘，第一版方案的拨轮扰动磁盘前沉积絮体、推动絮体进入磁盘间隙的效果都不好，具体表现为：

1)拨轮转动速度低产生的水动力小，无法搅动沉积絮体；

2)转动速度高产生大量水花将絮体打碎，且造成水流回流使拨轮前方槽道内表面流速降低，比无拨轮反而降低了絮体推流速度，细小絮体在低流速下更多地聚集漂浮在槽道及拨轮周边水面难以前进，大量水花虽可以搅动沉积絮体，但也对磁盘后端出水产生强烈扰动，出水沉淀不充分影响出水水质，使总体运行效果变差。因此，在第一版方案的基础上进行的改进：

(1)将带孔叶片改成实心板结构，可以减少水花的产生，减少将絮体打碎；

(2)增加调速器，并将转速控制在20-40转/min，优选30-35转/min，减小回流现象；

(3)叶片尺寸减小，将转轴12连同拨片13几乎完全浸入水中，减少回流；

(4)将电机设置在顶端，便于操作，减小水阻；

(5)第一版方案中并排式的拨轮存在搅动不到的死角，故将拨片13呈树杈状交错设置，使产生更为均布的紊流，更利于底部絮体翻出，覆盖面更广，清理更彻底。

形成了本申请的方案。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。