一種治理富營養(yǎng)化水體藍藻水華的浮游裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種治理富營養(yǎng)化水體藍藻水華的浮游裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]藍藻水華所引起的環(huán)境問題越來越受到社會各界的關(guān)注。2015年7月國務(wù)院發(fā)布《水污染防治行動計劃》(簡稱“水十條”)，旨在2030年改善全國水環(huán)境質(zhì)量?！八畻l”要求深化重點流域污染防治，對排入富營養(yǎng)河流湖泊的N、P元素進行監(jiān)測，同時控制富營養(yǎng)化水體水華。
[0003]傳統(tǒng)的除藻方法有遮光、混凝、絮凝、氯化、光分解等。傳統(tǒng)的除藻方法都是采用大規(guī)模的殺死藻類，導(dǎo)致藻細胞內(nèi)的藻毒素釋放到水體中，雖然傳統(tǒng)的方法達到了除藻的效果，但藻毒素的釋放卻給環(huán)境安全帶來了更進一步的威脅。
[0004]超聲技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型環(huán)境技術(shù)，主要原理是利用超聲產(chǎn)生的空化作用、自由基效應(yīng)等直接去除水中三鹵甲烷前體物、消毒后形成的消毒副產(chǎn)物、持久性有機污染物、內(nèi)分泌干擾物、藻毒素、有毒有害的難降解有機物等，因此，在水處理中的應(yīng)用越來越廣泛。近年來人們發(fā)現(xiàn)超聲能夠有效抑制藻類的生長，并且在尋找合適的超聲參數(shù)范圍使得超聲技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)抑制藻類生長的同時又不使藻毒素釋放到水體中。
[0005]之前相類似的超聲除藻裝置雖然能夠去除藻類，但在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)當裝置遇到水體中雜草阻擋時則無法繼續(xù)工作，這使得裝置的除藻效率大大降低，同時一般除藻裝置固定于岸邊，作用范圍很小。另外，由于富營養(yǎng)化水體中一般缺乏溶解氧，水體自凈能力低，這也是降低除藻裝置效率的一個原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種治理富營養(yǎng)化水體藍藻水華的浮游裝置及方法，本發(fā)明裝置造價、運行成本低;利用曝氣裝置增加水體含氧量，提高裝置處理藍藻水華的效率；利用紅外線感應(yīng)湖面上的障礙物，通過控制板控制裝置及時規(guī)避障礙物，實驗裝置智能避障功能;利用太陽能作為動力源，綠色環(huán)保，節(jié)能減排。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種治理富營養(yǎng)化水體藍藻水華的浮游裝置，包括一以浮游式工作方式在水面上運行的船體，浮游式包括漂浮與游動，所述船體的前部安裝有實現(xiàn)船體對水面障礙物規(guī)避的紅外避障裝置，所述船體后部位于水面下方安裝有用于向水體供氧的曝氣裝置，所述船體的前部周側(cè)還設(shè)置有用于發(fā)射超聲波去除及抑制藻類生長的若干超聲波換能器，所述船體的后部相對于水平面還傾斜設(shè)置有太陽能板，該太陽能板將轉(zhuǎn)換的電能傳輸給設(shè)置于船體上的供電系統(tǒng)，以供整個裝置使用，所述船體的尾部還設(shè)置有實現(xiàn)船體游動的螺旋槳推進器。
[0008]在本發(fā)明一實施例中，還包括一與所述超聲波換能器連接的超聲波發(fā)生器，該超聲波發(fā)生器由所述供電系統(tǒng)供電，所述超聲波發(fā)生器由信號發(fā)生器和功率放大器組成。
[0009]在本發(fā)明一實施例中，所述供電系統(tǒng)包括依次連接的太陽能控制器、蓄電池、用于控制蓄電池工作時間的時間控制器和逆變器，所述太陽能控制器和時間控制器分別用于控制太陽能板和蓄電池的工作時間，以保證發(fā)電量低于蓄電池電容量，所述逆變器用于將蓄電池輸出的直流電轉(zhuǎn)化為220V交流電，輸出給所述信號發(fā)生器。
[0010]在本發(fā)明一實施例中，所述螺旋槳推進器包括與所述逆變器連接的電機調(diào)速開關(guān)、電動機和螺旋槳;所述電機調(diào)速開關(guān)通過控制電動機來控制螺旋槳的轉(zhuǎn)速，以控制船體在水面上的游動速度，進而控制整個裝置的除藻作用范圍。
[0011 ]在本發(fā)明一實施例中，所述曝氣裝置與所述逆變器連接，所述曝氣裝置還經(jīng)配氣裝置連接一曝氣頭，以便于曝氣裝置通過曝氣頭向水體釋放氧氣。
[0012]在本發(fā)明一實施例中，所述紅外避障裝置包括與時間控制器連接的紅外線傳感器、與紅外線傳感器連接且用于控制船體游動方向的控制板，所述控制板還連接至所述電動機。
[0013]在本發(fā)明一實施例中，所述超聲波換能器頻率范圍20kHz?100kHz。
[0014]在本發(fā)明一實施例中，所述的裝置設(shè)計外形采用最寬處置于中間靠后的流線形體本發(fā)明還提供了一種基于上述所述的治理富營養(yǎng)化水體藍藻水華的浮游裝置的治理富營養(yǎng)化水體藍藻水華方法，包括如下步驟，
步驟S1:當太陽能控制器檢測到太陽能板的發(fā)電量達到預(yù)設(shè)值時，蓄電池通過時間控制器輸出直流電供給逆變器和紅外線傳感器，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換為220V交流電，輸出給超聲波發(fā)生器、電機調(diào)速開關(guān)及曝氣裝置；
步驟S2:超聲波發(fā)生器將電能轉(zhuǎn)換成與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號，向水體發(fā)射特定頻率超聲波，以利用超聲引起的空化作用破壞藍藻細胞結(jié)構(gòu)，抑制藻細胞分裂增殖;同時，電機調(diào)速開關(guān)通過電動機來控制螺旋槳的轉(zhuǎn)速，以控制船體在水面上的游動速度，進而控制超聲波的作用范圍，另外紅外線傳感器利用蓄電池輸出的部分直流電工作，感應(yīng)船體前方障礙物的距離產(chǎn)生信號傳輸給控制板，進而控制整個裝置的除藻方向，實現(xiàn)整個裝置避障轉(zhuǎn)彎功能;而曝氣裝置壓縮空氣進入配氣裝置，通過曝氣孔相受污染水體供氧，增大水中溶解氧的含量；
步驟S3:當蓄電池的電量低于預(yù)定電量值時，停止對超聲波發(fā)生器及電動機的供電，整個裝置停止運行，直至下一次太陽能控制器檢測到太陽能板的發(fā)電量達到預(yù)設(shè)值。
[0015]在本發(fā)明一實施例中，所述特定頻率超聲波的頻率為20?100kHz。
[0016]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
①采用避障裝置，利用紅外線感應(yīng)前方障礙物，通過控制板控制裝置方向，實現(xiàn)裝置遇障礙物轉(zhuǎn)彎的功能，增強了裝置的實用性；
②采用曝氣裝置，提高水體自凈能力，進一步提高了裝置除藻的效率。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1、超聲波發(fā)生器;2、超聲波換能器;3、太陽能板；
4、螺旋槳;5、供電系統(tǒng);6-1，6-2，6-3、紅外線感應(yīng)裝置;7、曝氣裝置;8、配氣裝置;9、曝氣孔;10、控制板。
[0018]圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明工作原理圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行具體說明。
[0021]本發(fā)明的一種具有避障功能的浮游太陽能曝氣與超聲波除藻裝置，包括一以浮游式工作方式在水面上運行的船體，浮游式包括漂浮與游動，所述船體的前部安裝有實現(xiàn)船體對水面障礙物規(guī)避的紅外避障裝置，所述船體后部位于水面下方安裝有用于向水體供氧的曝氣裝置，所述船體的前部周側(cè)還設(shè)置有用于發(fā)射超聲波去除及抑制藻類生長的若干超聲波換能器(還包括一與所述超聲波換能器連接的超聲波發(fā)生器，該超聲波發(fā)生器由所述供電系統(tǒng)供電，所述超聲波發(fā)生器由信號發(fā)生器和功率放大器組成，所述超聲波換能器頻率范圍20kHz?10kHz)，所述船體的后部相對于水平面還傾斜設(shè)置有太陽能板，該太陽能板將轉(zhuǎn)換的電能傳輸給設(shè)置于船體上的供電系統(tǒng)，以供整個裝置使用，所述船體的尾部還設(shè)置有實現(xiàn)船體游動的螺旋槳推進器。
[0022]所述供電系統(tǒng)包括依次連接的太陽能控制器、蓄電池、用于控制蓄電池工作時間的時間控制器和逆變器，所述太陽能控制器和時間控制器分別用于控制太陽能板和蓄電池的工作時間，以保證發(fā)電量低于蓄電池電容量，所述逆變器用于將蓄電池輸出的直流電轉(zhuǎn)化為220V交流電，輸出給所述信號發(fā)生器。所述螺旋槳推進器包括與所述逆變器連接的電機調(diào)速開關(guān)、電動機和螺旋槳;所述電機調(diào)速開關(guān)通過控制電動機來控制螺旋槳的轉(zhuǎn)速，以控制船體在水面上的游動速度，進而控制整個裝置的除藻作用范圍。
[0023]所述曝氣裝置與所述逆變器連接，所述曝氣裝置還經(jīng)配氣裝置連接一曝氣頭，以便于曝氣裝置通過曝氣頭向水體釋放氧氣。所述紅外避障裝置包括與時間控制器連接的紅外線傳感器、與紅外線傳感器連接且用于控制船體游動方向的控制板，所述控制板還連接至所述電動機。
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