移动式湖泊水体蓝藻控制装置的制作方法

1.本发明涉及环境工程领域，特别是涉及一种移动式湖泊水体蓝藻控制装置。


背景技术：

2.在一些流动性差的湖泊水体或河流中，由于水中营养成分在水体中的积累，造成水体中cod、氮、磷等营养成分的浓度上升，形成水体的富营养化条件，在气温升高的情况下容易产生蓝藻水华的爆发，可能对水体环境、鱼类及人类健康造成危害作用。湖泊水体的蓝藻控制是一个比较普遍的环境问题。
3.目前国内常见的水体蓝藻治理技术主要包括以下几种：物理法
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物理方法如人工和机械打捞等，这种处理方法效率低、费钱、大规模操作困难该方法治表不治本，无法从根本上预防蓝藻的再次爆发。化学法
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化学方法如投加cuso4等杀藻剂和絮凝剂，这种处理方法投加的化学药剂对水生生物有毒害作用，会造成二次污染。微生物法
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微生物法常用于小面积的池塘湖泊等水体的蓝藻治理，这种处理方法对于大面积湖泊的总体治理，费用较高，需要定期投加，投加的频次根据现场实际情况而定。太阳能曝气法
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通过太阳能曝气机来使上升的大气泡诱导大气氧气在整个水柱中的循环和转移，增加水体氧气，促进水体中微生物对营养成分的吸收利用，降低氮、磷等养分的浓度，抑制蓝藻的生长。这种处理方法由于单个太阳能曝气机的治理范围有限，且产生的大气泡治理蓝藻的效率较低，其对于大面积湖泊的蓝藻治理应用效果通常不佳。
4.综上所述，为了提高除藻效率，扩大除藻范围，稳定除藻效果，需要对现有的除藻装置进行改进。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对背景技术中所述的现有的除藻方法除藻效率低，除藻范围小的问题，提供一种移动式湖泊水体蓝藻控制装置。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种移动式湖泊水体蓝藻控制装置，其包括船体、抽水泵和设置在船体上的纳米气泡除藻组件和除藻剂除藻组件，抽水泵与船体上的柴油机或电力供应装置连接，抽水泵的进水端设置在水中或与插入水中的管道连接，抽水泵的出水端通过管道与纳米气泡除藻组件和除藻剂除藻组件连接。
7.为了节约船体空间，所述的船体的两侧设有浮体，浮体与船体固定连接，又为了使除藻剂除藻组件与纳米气泡除藻组件分开设置，充分发挥两种除藻方案的除藻作用，抽水泵的出水口通过管道与三通管件的中部接口连接，三通管件的两侧接口分别连接纳米气泡除藻组件和除藻剂除藻组件，纳米气泡除藻组件和除藻剂除藻组件分别对应设置在船体两侧的浮体上。
8.为了增强纳米气泡除藻组件的除藻作用，所述的纳米气泡除藻组件包括第一文丘里管、纳米气泡发生器及第一注液管道，第一文丘里管的入口端与三通管件的侧接口连接，第一文丘里管的负压部位设有吸气口，在第一文丘里管的出口端与纳米气泡发生器连接，
纳米气泡发生器的出口端与第一注液管道连接，第一注液管道的出口端延伸至水面以下。
9.为了增强除藻剂除藻组件的除藻作用，所述的除藻剂除藻组件包括第二文丘里管和除藻剂罐，第二文丘里管的入口端与三通管件的侧接口连接，在第二文丘里管的负压部位通过管道连接除藻剂罐的出料端，除藻剂罐上设有加料口和加水口，加水口通过管道与第二文丘里管的出口侧的管道连接，除藻剂罐上设有搅拌器，对除藻剂进行搅拌混合，在第二文丘里管的出口端通过管道连接第二注液管道，第二注液管道与高度调节装置连接，通过高度调节装置能调节该注液管道伸入水面下或离开水面。
10.为了进一步增强除藻剂除藻组件的除藻作用，所述的除藻剂除藻组件还包括微生物菌剂罐，微生物菌剂罐的出料端通过管道连接第二文丘里管的负压部位，微生物菌剂罐上设有加料口和加水口，加水口通过管道与第二文丘里管的出口侧的管道连接，微生物菌剂罐上设有搅拌器，对除藻剂进行搅拌混合。
11.为了增加气泡量，增强除藻效果，所述纳米气泡发生器包括多组，第一注液管道有多根分支管道，每个纳米气泡发生器分别与第一注液管道的若干根分支管道对应连接。
12.为了能对文丘里管上吸入空气或氧气的量和速度进行合理控制，所述第一文丘里管上的吸气口上设有吸气管，吸气管上设有阀门和流量计。
13.为了便于对水质及蓝藻状况进行监控，确定除藻位置，合理规划除藻方案，所述的船体上还设有水质及蓝藻在线监测系统。
14.为了保障船体上的组件的电力供应，所述的船体上还设有太阳能电池组件。
15.为了防止抽吸水体中的杂质堵塞管道，所述的抽水泵为铰刀泵，铰刀泵能将水体中的杂质搅碎，如果抽吸到水体中的蓝藻也可以直接将蓝藻搅碎，也能增强除藻效率。
16.本发明具有积极的效果：1）本发明的移动式湖泊水体蓝藻控制装置将除藻装置与船体巧妙结合在一起，利用船体在水中移动的灵活性，能对水体中的任意位置进行除藻作业，极大的扩展了蓝藻的治理范围；2）本发明的移动式湖泊水体蓝藻控制装置充分利用了船体上的柴油机或电力供应装置驱动除藻作业，使每次对水体的除藻作业能持续更长的时间，提高了除藻效率；3）本发明的移动式湖泊水体蓝藻控制装置巧妙地利用了文丘里管的负压部位的抽吸作用，向管道内添加除藻剂及吸入空气或氧气，采用氧气除藻和除藻剂除藻两种除藻手段的结合，通过氧气的输入加速水体中富养物质的消耗，通过除藻剂对蓝藻进行分解和抑制，达到快速除藻的效果；4）本发明的移动式湖泊水体蓝藻控制装置，通过设置纳米气泡发生器能在水中大量产生小于200nm的纳微米气泡，比通常的气泡小100万倍，由于气泡很小，纳米气泡在水中没有自然浮力，纳米气泡会在水体内停留很长时间，在水体中充分扩散传输，其对水体的充氧能力比传统曝气方法要高数万倍，对湖泊水体高度充氧，可以很有效地促进水体中微生物对营养成分的吸收利用，降低氮、磷等养分的浓度，抑制蓝藻的生长，进一步提高蓝藻的治理效率。
17.说明书附图图1为本发明的移动式湖泊水体蓝藻控制装置的结构示意图。
18.图2为纳米气泡除藻组件的结构示意图。
19.图3为除藻剂除藻组件的结构示意图。
20.图中，船体1，抽水泵2，三通管件3，纳米气泡除藻组件4，第一文丘里管41，吸气管411，纳米气泡发生器42，电磁流量计43，控制阀44，第一注液管道45，除藻剂除藻组件5，第
二文丘里管51，除藻剂罐52，微生物菌剂罐53，第二注液管道54，浮体6，太阳能电池组件7，水质及蓝藻在线监测系统8。
具体实施方式
21.下面通过实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
22.如图1所示，本发明的一种移动式湖泊水体蓝藻控制装置其包括船体1、抽水泵2和设置在船体2上的纳米气泡除藻组件4和除藻剂除藻组件5，抽水泵2与船体1上的柴油机或电力供应装置连接，抽水泵2的进水端设置在水中或与插入水中的管道连接，抽水泵2的出水端通过管道与纳米气泡除藻组件4和除藻剂除藻组件5连接。
23.为了保障船体1上的能量供应，在船体1可以设置太阳能电池组件7，太阳能电池组件7与抽水泵2、纳米气泡除藻组件4和除藻剂除藻组件5电连接。
24.船体1可以选择柴油机船或电动船或是其他人工驱动的船。人工驱动的船需要在船上设置蓄电池、太阳能电池或柴油机等储能装置或驱动装置。
25.抽水泵2可以选择普通的抽水泵，但是为了防止管道的堵塞，优选铰刀泵，铰刀泵能将水体中的杂质搅碎，如果抽吸到水体中的蓝藻也可以直接将蓝藻搅碎，也能增强除藻效率。抽水泵通过船上的储能装置或驱动装置带动，抽水泵设置在水体中或是通过抽水泵的进水端通过管道连接水体。
26.作为优选的实施方式，在船体1的两侧设有浮体6，浮体6与船体1固定连接，抽水泵2的出水口通过管道与三通管件3的中部接口连接，三通管件3的两侧接口分别连接纳米气泡除藻组件4和除藻剂除藻组件5，纳米气泡除藻组件4和除藻剂除藻组件5分别对应设置在船体1两侧的浮体6上。
27.浮体6是船体1的附属结构，固定连接在船体1的左右两侧，且浮体6能漂浮在水面，在船体1的两侧形成放置纳米气泡除藻组件4和除藻剂除藻组件5的平台。上述的太阳能电池组件7可以设置在浮体6上的空地位置，以提高空间利用率。
28.三通管件3为管材类的常用连接件。三通管件3的中部接口通过管道连接抽水泵2。三通管件3的两侧接口分别连接纳米气泡除藻组件4和除藻剂除藻组件5。
29.如图2所示，纳米气泡除藻组件4包括第一文丘里管41、纳米气泡发生器42及第一注液管道45。
30.文丘里管是现有的装置，其形状如图1所示，其口径从入口端向着出口端先减小后增大，在其入口端一侧设有负压部，在负压部设有接口。其工作原理为公知常识，在此不做赘述。文丘里管上设有进水口和出水口，在其负压部位还设有接口，利用该接口处的负压能向文丘里管内吸入气体或是除藻剂或是除藻菌剂。
31.第一文丘里管41的入口端通过管道与三通管件3一侧的侧接口连接，在第一文丘里管41的出口端与纳米气泡发生器42连接，纳米气泡发生器42的出口端与第一注液管道45连接，第一注液管道45的出口端延伸至水面以下，第一注液管道45的出口端伸入水下的深度可以根据需要来调节，例如第一注液管道45的出口端可以伸入水下0.5m。第一文丘里管
41的负压部位的接口可以作为吸气口，吸气口上设有吸气管411，吸气管411上设有阀门和流量计，对吸入第一文丘里管内的空气或氧气的流速进行控制，对流量进行监测。
32.纳米气泡发生器42为现有装置，其工作原理是使进入其中的水体经过压力变化、高压高速剪切等作用，在水体中产生大量的微小气泡，纳米气泡发生器能产生《200nm的微小气泡，比通常的气泡小100万倍，由于气泡很小，纳米气泡没有自然浮力，与传统曝气不同，传统曝气系统使用上升的大气泡来诱导大气氧气在整个水柱中的循环和转移，纳米气泡会在水体内停留很长时间，在水体中充分扩散传输，其对水体的充氧能力比传统曝气方法要高数万倍，对湖泊水体高度充氧，可以很有效地促进水体中微生物对营养成分的吸收利用，降低氮、磷等养分的浓度，抑制蓝藻的生长。
33.为了增加气泡量，增强除藻效果，纳米气泡发生器42包括多组，第一注液管道45有多根分支管道，每个纳米气泡发生器42分别与第一注液管道45的若干根分支管道对应连接。为了防止第一注液管道45的腐蚀，第一注液管道45选用防腐蚀管道，例如采用塑料管道。
34.为了监控纳米气泡除藻组件4通入水体的带有纳米气泡的水流量，可以在第一注液管道45上设置电磁流量计43，为了控制第一注液管道45的通断，可以在第一注液管道上设置控制阀44，为了控制水压，在注液管道上还设有压力表。
35.如图3所示，除藻剂除藻组件5包括第二文丘里管51和除藻剂罐52。
36.第二文丘里管51的结构与第一文丘里管结构相同。第二文丘里管51的入口端通过管道与三通管件3的另一侧的侧接口连接，第二文丘里管51的出口端通过管道与第二注液管道54连接。第二注液管道54有多根分支管道，且第二注液管道54与高度调节装置连接，通过高度调节装置能调节第二注液管道54伸入水面下或离开水面。高度调节装置可以通过多种机械结构来实现，例如气缸或油缸，通过其推杆的伸缩来调节第二注液管道的高度。
37.在第二文丘里管51的负压部位通过管道连接除藻剂罐2的出料端，除藻剂罐52上设有加料口和加水口，加水口通过管道与第二文丘里管51的出口侧的管道连接，使水通过管道经过加水口进入除藻剂罐52内，对除藻剂进行稀释。除藻剂罐52上设有搅拌器，对除藻剂进行搅拌混合，在进行除藻作业时，搅拌器要与储能装置和驱动装置连接，以驱动搅拌器的动作。在除藻剂罐52内可以加入化学除藻剂，例如铁系除藻剂等。通过除藻剂对蓝藻进行分解、抑制或杀灭，提高除藻效率。
38.为了进一步增强除藻效果，在第二文丘里管51的负压部位通过管道还连接有微生物菌剂罐53，微生物菌剂罐53的出料端通过管道连接第二文丘里管51的负压部位，微生物菌剂罐53上设有加料口和加水口，加水口通过管道与第二文丘里管的出口侧的管道连接，微生物菌剂罐53上设有搅拌器，对除藻剂进行搅拌混合。通过微生物菌剂与除藻剂的联合作用，能进一步增强对水体中藻类的处理效果。
39.为了控制除藻剂和微生物菌剂的向水体中的添加量，在除藻剂罐52和微生物菌剂罐53与第二文丘里管51的负压部位之间的连接管道上设有流量计和控制阀。
40.为了便于对水质及蓝藻状况进行监控，确定除藻位置，合理规划除藻方案，所述的船体1上还设有水质及蓝藻在线监测系统8，水质及蓝藻在线监测系统8可以通过船体1上的储能装置供电或是通过太阳能电池组件7供电。水质及蓝藻在线监测系统8通过多功能水质传感器可以同时测水体的ph值、溶解氧、orp、氨氮、叶绿素a和蓝藻密度，其包括数据采集
器、数据传输单元、以及供电模块；在线监测数据传输采用独有的由遥测网关、遥测数采（rtu）和数据平台多级缓存、共同保障的全地形全天候无线监测平台；通过台式电脑、平板、或手机上网使用浏览器即可随时查看、下载和在线分析数据。水质及蓝藻在线监测系统8能实时了解蓝藻的位置和蓝藻治理进度以及蓝藻的治理效果，以便于对蓝藻治理方案进行调整。
41.本发明的移动式湖泊水体蓝藻控制装置，在使用时，船体1进入需要进行蓝藻处理水体中，可以通过水质及蓝藻在线监测系统8快速找到蓝藻位置，船体停在该位置，然后将铰刀泵放入水中，通过船上的储能装置或驱动装置带动铰刀泵工作，使水体中的水抽吸进入管道中，通过三通管件3将抽水泵2吸上来的水分为两部分，一部分水供应到纳米气泡除藻组件4，另一部分水供应到除藻剂除藻组件5。进入纳米气泡除藻组件4的水经过第一文丘里管41时，在第一文丘里管41的负压部位的接口处形成负压，将空气或是氧气吸入第一文丘里管41内，空气或氧气与水混合后到达纳米气泡发生器42，在纳米气泡发生器42的作用下，在水体中形成大量的纳米气泡，这些纳米气泡中含有氧气或空气，通过第一注液管道45注入到水体的水面下后，通过氧气的输入加速水体中富养物质的消耗，通过设置纳米气泡发生器42能在水中大量产生小于200nm的纳微米气泡，比通常的气泡小100万倍，由于气泡很小，纳米气泡在水中没有自然浮力，纳米气泡会在水体内停留很长时间，在水体中充分扩散传输，其对水体的充氧能力比传统曝气方法要高数万倍，对湖泊水体高度充氧，可以很有效地促进水体中微生物对营养成分的吸收利用，降低氮、磷等养分的浓度，抑制蓝藻的生长，提高蓝藻的治理效率。进入除藻剂除藻组件5的水，经过第二文丘里管51时，在第二文丘里管51的负压部位的接口处产生负压，吸取除藻剂罐52内搅拌混合均匀的除藻剂进入第二文丘里管51内，通过第二注液管道54注入到水体中。除藻剂可以选用铁系除藻剂，通过除藻剂对蓝藻进行分解、抑制或杀灭，提高除藻效率。为了进一步增强除藻效率，在除藻剂除藻组件5中还设有生物菌剂罐53，微生物菌剂罐53内装有微生物菌剂，与水混合均匀后，通过第二文丘里管51和第二注液管道54注入水体中。在第二文丘里管51的出口端通过管道将水引入微生物菌剂罐53和除藻剂罐52内，补充微生物菌剂和除藻剂稀释所需的水。通常，微生物菌剂罐与除藻剂罐单独工作，当向水体中注入微生物菌剂时，通过高度调节装置使第二注液管54的出口高于水面，当向水体中注入除藻剂时，通过高度调节装置使第二注液管54的出口在水面以下0.2米左右的位置。
42.本发明将纳米气泡除藻、除藻剂除藻和微生物菌剂除藻三种除藻方式巧妙地结合在一起，三种除藻方式不仅能单独对水体中的藻类发生作用，而且纳米气泡能提高微生物菌剂的活性，对微生物菌剂除藻具有促进作用，除藻剂除藻与微生物除藻也具有相互促进的作用，能加速藻类的分解。而且本发明的移动式水体蓝藻治理装置设置在船上，能在水体中移动，根据水质及蓝藻在线监测系统检测的蓝藻的位置，到达蓝藻所在的位置，直接在蓝藻位置对蓝藻进行治理，治理效率高，治理效果显著。
43.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。