一种基于太阳能光热转换技术的蓝藻藻泥脱水处理装置

本发明涉及蓝藻脱水，具体涉及一种基于太阳能光热转换技术的蓝藻藻泥脱水处理装置。

背景技术：

1、在当前全球水资源紧张和水体富营养化的背景下，蓝藻水华问题日益严重，对生态环境和人类健康构成了重大威胁。蓝藻是一种在温暖、静止且富含有机物的水体中迅速繁殖的微生物，它们可以形成覆盖水面的绿色或蓝绿色浮渣，导致水体缺氧，影响水质，甚至产生有害毒素。传统的蓝藻处理方法存在成本高昂、操作复杂、易造成二次污染等诸多不足，针对现有技术的不足，本专利提出了一种基于太阳能光热转换技术的蓝藻藻泥脱水处理装置。该系统利用太阳能作为清洁能源，通过光热效应将蓝藻中的水分蒸发，从而实现蓝藻的高效处理。它不仅能够减少化学处理带来的环境污染，还能有效降低蓝藻处理的经济成本，具有广阔的应用前景和市场潜力。通过不断的技术创新和优化，该装置有望为蓝藻水华的治理提供一种全新的解决方案。

2、公开号为cn115745361a的“一种蓝藻脱水方法及其制备的蓝藻有机肥和蓝藻营养土”专利中公开了一种蓝藻脱水方法，将蓝藻氧化絮凝后进行初步脱水，得到浆状蓝藻后进行深度脱水，得到蓝藻滤饼。经过两次脱水得到的蓝藻滤饼呈半固体状态，含水量为40～50％。但絮凝剂的投入增加了二次污染的风险，且带式过滤机和超强压榨机消耗电量较大，增加了经济投入。申请公开号为cn218931928u的专利“一种蓝藻藻泥处理系统”中公开了一种蓝藻藻泥处理系统，该发明不添加脱水剂，能够提高处理后藻泥所保留的热值，提高藻泥资源化焚烧的利用率且没有藻毒素的安全隐患，但存在操作过程繁琐，工艺步骤多，不连续效率低的不足。公开号为cn117228929a的专利“一种蓝藻深度高效脱水及高值化利用方法”中公开了一种蓝藻深度高效脱水及高值化利用方法。该发明通过高压蒸煮和闪蒸破壁破坏蓝藻的细胞结构，释放蓝藻的细胞内水，同时实现蓝藻脱水性能的改善和蓝藻附加值的提升，但高压蒸煮和闪蒸破壁耗能较大，方法不够绿色环保。以上三个专利都能到达一定蓝藻脱水的目的。然而依然存在一些不足之处，一方面，传统蓝藻处理中，化学絮凝剂的引入可能导致二次污染，而带式过滤机和高压设备的电力消耗则增加了经济负担。另一方面，这些方法操作复杂，工艺步骤冗长，导致处理效率低下。另外，高压蒸煮和闪蒸破壁等技术虽然能够破坏细胞壁，但其高能耗特性与绿色环保理念相悖。因此，寻求一种既能简化操作、减少经济投入，又能实现高效连续处理且符合环保标准的蓝藻处理新技术显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种基于太阳能光热转换技术的蓝藻藻泥脱水处理装置。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种基于太阳能光热转换技术的蓝藻藻泥脱水处理装置，包括脱水室（3）、蒸发室（6）、收集室（15）、储水室（17）以及该装置外部的光伏供电系统，

4、所述脱水室（3）、蒸发室（6）、收集室（15）、储水室（17）依次连通；

5、所述脱水室（3）位于该处理装置下方，其外侧连接藻泥支管（1），所述脱水室（3）内设有光热蒸发及焦耳热蒸发协同作用的蒸发系统，所述光热蒸发及焦耳热蒸发协同作用的蒸发系统包括在水面上漂浮的复合织物材料（5）和完全置于水面下且与蓝藻藻泥完全接触的水下导热壳体（4），其中，所述的织物材料两端设有导线与光伏供电系统相连接；

6、所述蒸发室（6）位于该处理装置上方，所述蒸发室（6）内设有冷凝水输运集水顶板（9），由基板和涂层构成，所述基板经过亲水处理，所述涂层是在经过plasma等离子体技术亲水处理后的基板上，将聚二甲基硅氧烷涂料通过丝网印刷以图案的方式印在基板上；

7、所述收集室（15）位于所述蒸发室（6）的一侧，所述储水室（17）位于所述收集室（15）的下方。

8、上述的一种基于太阳能光热转换技术的蓝藻藻泥脱水处理装置，所述水下导热壳体（4）采用孔隙上密下疏的铜泡沫，铜泡沫上涂有氧化石墨烯涂层。

9、上述的一种基于太阳能光热转换技术的蓝藻藻泥脱水处理装置，所述漂浮复合织物材料（5）为掺杂氮的碳纳米管改性过的碳纤维织物。

10、上述的一种基于太阳能光热转换技术的蓝藻藻泥脱水处理装置，所述蒸发室（6）内的集水顶板上快速运输冷凝水的图案为仿生角蜥背侧皮肤凹陷亲水通道和疏水区域的集水图案。

11、上述的一种基于太阳能光热转换技术的蓝藻藻泥脱水处理装置，所述收集室（15）内设有铜制的冷凝板。

12、上述的一种基于太阳能光热转换技术的蓝藻藻泥脱水处理装置，所述收集室（15）与储水室（17）相连处呈现出漏斗状，下方设有支架桩，收集室（15）安装在支架桩上，所述储水室（17）外侧的收集出水支管的端口与底部支架桩的顶点位置连通。

13、上述的一种基于太阳能光热转换技术的蓝藻藻泥脱水处理装置，所述冷凝板为12片。

14、上述的一种基于太阳能光热转换技术的蓝藻藻泥脱水处理装置，所述冷凝板为宽度相同，长度递减的散热翅片状。

15、上述的一种基于太阳能光热转换技术的蓝藻藻泥脱水处理装置，该处理装置包含多个脱水处理装置，每个装置的藻泥支管（1）均连接藻泥干管（21），每个装置的出水支管（19）均连接出水干管（20）。

16、上述的一种基于太阳能光热转换技术的蓝藻藻泥脱水处理装置，所述储水室（17）外侧连接出水支管（19），藻泥支管（1）上设有进口阀门（2），出水支管上设有出口阀门（18）。

17、本发明的有益效果为：该装置脱水室内设有光热蒸发及焦耳热蒸发协同作用的蒸发系统，包括设置在蓝藻脱水室内的水下导热壳体和具有光热和焦耳热转换效应的复合织物材料，该织物材料有优良的光热和焦耳热转换效应，白天将一部分太阳能转换为热能，一部分储存在自身中到夜晚再利用，实现连续供热给蓝藻藻泥，水下导热壳体是传导热量效率很快的铜泡沫，与藻泥充分接触的同时又能快速传导热量。藻泥受热会脱水，脱出的水会以水蒸气形式在蒸发室顶板凝结成水珠，沿着图案快速输运，到达收集室，减少白天入射阳光的光折射损耗，收集室内plasma等离子体技术处理过的亲水的冷凝板会主动捕获蒸发室上方的水蒸气，缓解蒸发室内水蒸汽达到饱和状态从而蒸发速率下降的现象，以此保持蒸发室内一个较快的蒸发速率，即可获得更高藻泥脱水效率。最后由蒸发得到的冷凝水因其纯净度可被储存用作其他用途。

18、有益效果主要概括为以下：

19、（1）创新性：利用太阳能连续驱动蓝藻藻泥处理，实现了清洁高效的能源转换。太阳能的环保性和无限性为处理提供了可持续的经济能源，减少了环境污染和资源依赖;

20、（2）高效性：本发明专利的装置采用高效光热和焦耳热转换材料，快速提升藻泥温度，加速蒸发，提高处理效率和容量，满足大规模需求;

21、（3）实用性：本发明专利的结构简洁实用，模块化设计简化了安装和操作，降低了故障风险和维护成本。操作维护简便，基于太阳能源动力，可以减少人工干预，提高安全性和便捷性,运行成本较低，太阳能免费且维护简便，显著减少总体成本;

22、（4）环保型：本发明专利的处理过程无化学添加剂，避免二次污染，环保清洁。装置环保，有助于恢复水体生态平衡，提高水质，保护生物多样性，收集的水分可循环利用，促进可持续发展。