微过滤机除藻船的研制及初步测试

微过滤机除藻船的研制及初步测试张彤宇1，李胜军1，周军2，李振1（1.天津市水利科学研究院，天津300061；2.天津市北三河管理处，天津301800）摘要：微过滤机除藻船初步测试主要包括船体和微过滤机测试。船体测试包括试航、发电机负荷测试、系统单位小时耗油量测定等；微过滤机测试包括系统最大水处理量、除藻率及水体净化前后的浊度、总氮和总磷等技术指标。关键词：除藻；微过滤机；船中图分类号：X52；TH693.9文献标识码：B文章编号：1004-7328（2014）06-0062-03收稿日期：2014-09-10基金项目：水利部“948”引进计划项目（201315）作者简介：张彤宇（1970-），男，高级工程师，主要从事水利科研工作。DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2014.06.0231概述近年来，我国工农业的迅速发展大大增加了氮、磷等营养物质向水体中的排放，加速了河道、湖泊、水库等水体富营养化进程。对于天津市河湖水域来说，蓝藻常于每年夏季大量繁殖，高温和强光为蓝藻提供了良好的生长环境，尤其是在降雨之后大量污水进入河道，使水中的氮和磷元素集中升高，为蓝藻提供了丰富的营养物质，导致其爆发。尤其2012年夏季，海河河面上出现了大面积蓝藻爆发。海河作为天津市的景观河道以及备用水源地，水体中藻类的大量繁殖会对城乡居民的饮水安全和城市水环境构成严重威胁。海河作为天津市的景观河道以及备用水源地，不能选择化学法去除蓝藻。而高效、环保的物理法除藻技术具有广阔的开发应用前景。为此，天津市水利科学研究院提出了“微过滤机水处理系统的引进、研究与应用”项目，该项目在引进德国贝尔芬格—帕萨旺公司微过滤机水处理系统的基础上，提出研制、开发出一种除藻船专门用于收集、打捞海河的蓝藻，并获得2013年水利部“948”引进计划的立项批复。2微过滤机水处理系统基本工作原理针对水体防藻、除藻、抑藻的处理，德国贝尔芬格—帕萨旺公司的转鼓式微过滤机水处理系统为全球水处理设备中的高端产品，目前该产品在整个欧洲及全球范围内都有使用业绩，经其多年实际使用经验证明，较国内外同等设备性能更稳定、效率更高。微过滤机水处理系统由微过滤机、进水格栅、NSI螺旋压榨机、反冲洗系统、控制系统等机电设备组成。微过滤机水处理系统组成及基本工作原理，如图1所示。微过滤机水处理系统基本工作原理是将微过滤机安装在混凝土槽或钢槽内。原水经过入口流入机器，在经过转鼓装置的过程中原水中携带的固体物质留在了滤网的内侧表面。在微过滤机顶端装有高图1微过滤机水处理系统组成及基本工作原理螺旋压榨机滤渣（收集）潜水泵清水自流排出微过滤机DN32放空提升泵格栅进水盖板集渣槽转鼓驱动冲洗水管超声波液位测量仪DN50冲洗泵2014年12月海河水利··62压冲洗装置，当滤网架旋转到顶端时就可以被冲洗。被冲洗掉的残渣通过轴向齿轮流向安装在内水位线上的集渣槽，进入废水收集槽，净化水通过专门管道排放到溢流堰中。根据流入原水、流出净水之间的水位差和滤网内残渣量控制微过滤机自动运行，同时变速电动机也开始调节转鼓的相对转速。此时，喷淋水系统也根据转鼓旋转速度、水量和水体污染程度控制自动冲洗滤网。微过滤机水处理系统采用自洁网技术和滤网—流量优化设计，能有效避免在转鼓淤积，解决了此类设备普遍存在的筛孔堵塞、长期运行后效率下降的问题。该系统具有占地面积小、过滤能力大、操作方便等特点，设备适应外界工作环境的能力强，设计制造灵活，其外壳可以选择多种材料制造，如混凝土或不锈钢等。3微过滤机除藻船的开发微过滤机蓝藻打捞船是船舶工程和机械工程相互结合的工程产品，其关键设备包括两大部分：一是船体，一是微过滤机水处理系统。由于目前市场上没有可供微过滤机水处理系统直接使用的成品船及船型，蓝藻打捞船在现有动力驳船的基础上，按照微过滤机水处理系统的要求对船体进行改造，主要包括微过滤机主体设备安装、取水系统改造、出水系统改造、废料收集系统改造、控制系统安装、提升水泵安装、发电机安装等。微过滤图2微过滤机蓝藻打捞船侧视图图3微过滤机蓝藻打捞船俯视图机蓝藻打捞船简图，如图2-3所示。4微过滤机除藻船的初步测试4.1船体测试微过滤机安装基本完工后，需要在码头进行船体重量和重心的测量，以测试船体的纵倾和稳定性。当船舶整体基本建成后，即可进行试航，试航包括微过滤机的工作状态和船的航行状态。微过滤机工作状态下将船速保持在5km/h以下，进行了2h连续打捞测试；航行状态下测试主机功率为1/2、3/4、4/4最大主机功率时的船舶航速、稳定性等。4.2微过滤机测试微过滤机测试主要包括发电机负荷测试、系统单位小时耗油量、系统最大水处理量、除藻率及水体净化前后的浊度、总氮和总磷等技术指标。（1）微过滤机机电性能测试。为了满足微过滤机水处理系统的提升水泵、喷淋