一种气液混流灭藻装置的制作方法

本发明涉及环保设备技术领域，尤其涉及一种气液混流灭藻装置。

背景技术：

随着近代城市的不断发展，人们已越来越重视生活环境质量，然而蓝藻暴发已危及人类饮水问题，蓝藻水华控制与治理工作已越来越严峻，目前，现有的技术还不能有效的抑制蓝藻暴发，只有当蓝藻暴发后才能对蓝藻收集处置。常规的蓝藻处理方法主要包括：机械打捞或者向蓝藻水中投放絮凝剂进行分类，将形成的藻渣通过碟片螺旋式过滤机等过滤设备形成藻泥。但是，上述处理方法或者处理装置均存在治标不治本的缺陷，无法对自然水体中的蓝藻进行有效抑制，因此，亟待需要对蓝藻过度增长进行早期预防和控制。

中国发明专利CN201210109541.9公开“深水循环强化混凝沉淀除藻水处理系统和方法”，该装置需要使用较大的沉淀池，并通过沉淀池去除污水中比重较大、易于沉淀的物质，并使用深井曝气方式来提高沉淀效率。但是，在湖泊等天然水体中，容易造成沉积堵塞现象，从而造成设备的稳定性不高。

蓝藻是由多个细胞组成的囊团，囊团内包裹很多个细小的气囊。蓝藻休眠状态一般是处于黑暗和厌氧的河流底泥表层，在条件合适的时候,它们就会从湖底复苏上浮，并且大量繁殖扩散形式存在于水体中，它们会大量聚集并漂浮于水面，蓝藻的繁殖速度极快，蓝藻细胞的数量呈几何倍数增长。

中国发明专利CN200410073541.3公开了“扬水曝气强化生物接触氧化水质改善装置”，其通过压缩空气的上浮带动水体向上流动，使上下层水体间的循环交换，达到充分混合上下层水的目的。事实上，蓝藻的暴发通常的复苏是从底部开始上浮，因此该现有技术无法从本质上实现有效抑制蓝藻暴发。

技术实现要素：

本发明的目的在于公开一种气液混流灭藻装置，用以实现对水体中的蓝藻进行抑制及细胞变构灭活处理，避免蓝藻水华大面积生长扩散，从根源上避免出现蓝藻暴发。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种气液混流灭藻装置，包括：

呈纵向垂直装配的气提装置、漂浮装置，取水装置，第一外管及第二外管，所述气提装置嵌套在第一外管与第二外管的内部；

所述第二外管的底部内置深水细胞变构装置，所述气提装置包括呈上下套接并均呈内部中空的气提上管段及气提下管段；所述漂浮装置形成有至少一个气囊并开设容纳所述气提上管段的第一通孔，并通过气提下管段与深水细胞变构装置相连；所述深水细胞变构装置的底部形成敞口，并在第二外管与深水细胞变构装置之间建立藻水流通的路径。

作为本发明的进一步改进，所述深水细胞变构装置的底部与第二外管呈悬空设置，并通过若干支撑杆固定设置在第二外管的底部。

作为本发明的进一步改进，所述气液混流灭藻装置还包括设置在第二外管与深水细胞变构装置之间的气管，所述第二外管的底部形成若干曝气口的隔层，所述气管的末端形成向下布置的第一支气管及向上布置的第二支气管，所述第一支气管与隔层连通；所述第二支气管延伸入深水细胞变构装置内部，并在第二支气管的末端装配有呈圆环状的曝气环。

作为本发明的进一步改进，所述漂浮装置包括基座，形成于基座上的呈分离状态布置的若干气囊，相邻的两个气囊之间形成凹陷部，并通过凹陷部连接导水槽，所述导水槽在水平方向上延伸出气囊的外轮廓。

作为本发明的进一步改进，所述气囊内部形成垂直布置并贯通基座的安装孔。

作为本发明的进一步改进，所述漂浮装置形成有四个轴对称设置的气囊及四个导水槽，所述四个导水槽呈十字形布置。

作为本发明的进一步改进，所述取水装置包括滤罩及扣合在滤罩顶部的滤盘；所述滤盘与滤罩均开设有密集布置的过滤孔，所述滤盘开设供气提上管段贯穿的第二通孔；

所述气提上管段纵向活动收容气提下管段，并通过气提上管段与漂浮装置固定连接。

作为本发明的进一步改进，所述气液混流灭藻装置还包括安装在漂浮装置上方的供电装置，所述供电装置包括框架，覆盖在框架顶部并呈倾斜布置的若干光伏组件，设置于框架上的空压机和储能装置，以及风力发电机；所述空压通过气管向隔层与深水细胞变构装置中通入压缩空气。

作为本发明的进一步改进，所述深水细胞变构装置包括与气提下管段连接的外罩筒，嵌套在外罩筒内部的内罩筒，所述内罩筒的顶部形成外延圈部，所述外罩筒的顶部形成内延圈部，所述内延圈部嵌设在外延圈部与内罩筒所形成的环槽中。

作为本发明的进一步改进，所述第一外管与第二外管在垂直方向上的总长度大于或者等于50米；所述储能装置包括铅酸蓄电池、锂电池、磷酸铁锂电池、镍氢电池或者金属燃料电池。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在本发明中，通过漂浮装置可及安装于漂浮装置下方的具过滤孔的取水装置，实现了对不同水位的实用性，并将富含蓝藻的藻水通过深埋于河床或者湖床淤泥的深水细胞变构装置对藻水中的蓝藻进行加压细胞变构，并最终从漂浮装置中将藻水排出，从而循环的对蓝藻暴发初期或者中后期阶段进行净化处理，实现了从根本上抑制蓝藻的繁殖，并实现了抑制蓝藻上浮至水体表层并进行聚集的有益效果。

附图说明

图1为气液混流灭藻装置中位于水面及其水面下方部分的装配图；

图2为图1中的漂浮装置的立体图；

图3为图2所示出的漂浮装置的俯视图；

图4为沿图3中B-B线的剖视图；

图5为气液混流灭藻装置的俯视图；

图6为沿图5中A-A线并仅示出气液混流灭藻装置中位于水面上方部分的剖视图；

图7为沿图5中A-A先并仅示出气液混流灭藻装置中位于水面及水面下方部分的剖视图；

图8为图7中所示出的第二外管的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

请参图1至图8所示出的本发明一种气液混流灭藻装置的一种具体实施方式。本实施方式所示出的一种气液混流灭藻装置无需通过固定桩或者其他固定装置，而可直接插入河床或者湖床或者其他水域的淤泥中，并深度插入淤泥中。

在本实施方式中，该气液混流灭藻装置，包括：呈纵向垂直装配的气提装置11、漂浮装置10，取水装置20，第一外管30及第二外管40，所述气提装置11嵌套在第一外管30与第二外管40的内部。第二外管40的底部内置深水细胞变构装置(参图7与图8所示)。第二外管40基本上插入淤泥中。第一外管30垂直方向上设置法兰301及法兰302，第二外管40的顶部设置法兰401。法兰302与法兰401连接，以将第一外管30与第二外管40实现连接，通过第一外管30通过法兰301与取水装置20进行连接。该连接方式包括卡接、法兰连接或者焊接等多种方式。第一外管30与第二外管40内部中空并分别具有柱状空腔300及柱状空腔400。

参图7所示，在本实施方式中，为提高了提高对蓝藻的灭活效果，在本实施方式中，取水装置20的底部距离河床淤泥表面之间的距离控制在0.5～3m之间，并最优选为0.5m。当蓝藻开始繁殖并悬浮时，即可马上通过取水装置20将繁殖初期且浓度不高的蓝藻进行有效吸取，并向下运输至深水细胞变构装置中进行灭活及细胞变构处理，将蓝藻暴发的危险扼杀在“摇篮”中，以达到抑制蓝藻生长的目的。

在本实施方式中，气提装置11包括呈上下套接并均呈内部中空的气提上管段11a及气提下管段11b。气提上管段11a与气提下管段11b形成一个横截面为圆形的圆柱形空腔体，并且两端均呈敞口结构。

漂浮装置11形成有至少一个气囊102并开设容纳所述气提上管段11a的第一通孔106，并通过气提下管段11b与深水细胞变构装置相连；所述深水细胞变构装置的底部形成敞口，并在第二外管40与深水细胞变构装置之间建立藻水流通的路径。第二外管40插入淤泥底部的深度保持在40米以上，该第一外管30与第二外管40在垂直方向上的总长度大于或者等于50米。所述深水细胞变构装置的底部与第二外管40呈悬空设置，并通过若干支撑杆407固定设置在第二外管40的底部。

蓝藻处于休眠状态一般是处于黑暗和厌氧的河流底泥表层，在条件合适的时候,它们就会复苏上浮，并且大量繁殖扩散。本气液混流灭藻装置将取水口(即取水装置20)设置淤泥上方，距离底泥0.5m～3m，当蓝藻开始繁殖悬浮时，通过取水装置20藻抽吸输至气提装置11中，并向下输送至第二外管40的底部，并通过深水细胞变构装置对藻水中的蓝藻细胞通过巨大的水压进行深水细胞变构后，借助高压空气向上流动，并最终从漂浮装置10向水面表面进行散布，从而对水域中的富含蓝藻的藻水进行循环处理，从而在在源头上抑制了水体中蓝藻的繁殖，并有效地抑制了水华，一劳永逸地实现了对蓝藻生长进行抑制的目的。

具体的，该取水装置20包括滤罩202及扣合在滤罩202顶部的滤盘201。所述滤盘201呈圆形(当然也可被配置为其他形状，例如正方形)，并开设有密集布置的过滤孔211，过滤孔211的直径相等并设定为5～10mm；同时，滤罩202与滤盘201在俯视角度上的形状相同，并具体呈圆柱体状，同时在滤罩202上的侧部开设密集布置的过滤孔212。该滤盘201开设供气提上管段11a贯穿的第二通孔200。通过过滤孔211及过滤孔212，可有效阻挡漂浮在水体表面的杂质进入该第一外管30、第二外管40及深水细胞变构装置中，提高整个气液混流灭藻装置运行的平稳性与可靠性，防止出现堵塞现象。该取水装置20整体采用金属牌号为SUS304规格以上的不锈钢制成。

在本实施方式中，该漂浮装置10包括基座100，形成于基座100上的呈分离状态布置的若干气囊102，相邻的两个气囊102之间形成凹陷部122，并通过凹陷部122连接导水槽101。导水槽101在水平方向上延伸出气囊102的外轮廓。漂浮装置10的四个气囊102的圆心处形成一个与第一通孔106连通的凹陷部105，凹陷部105与四个呈十字形布置的凹陷部122均相互连通。气囊102由耐候性良好的橡胶或者硅胶制成，且内部中空。

经过深水细胞变构装置进行细胞变构处理后的藻水向上流动并依次通过气提下管段11b及气提上管段11a后，从而将细胞变构处理后的藻水自凹陷部105水平的通过凹陷部122并经由导水槽101流出，并通过导水槽101进行分散与导流，以将经过深水细胞变构处理呈死亡状态的蓝藻重新排放入水体中。

同时，第一通孔106的周围形成矩形的凹陷部109，气提上管段11a的顶部设置卡设在该凹陷部109的四个固定尾翼112，固定尾翼112形成通孔，并通过螺栓或者螺钉贯穿该通孔并与基座100实现可靠连接，以将气提上管段11a与基座100实现可靠装配，以将气提上管段11a与漂浮装置10固定连接，以限制气提上管段11a在第一通孔106在垂直方向上的上下移动。

在本实施方式中，该气囊102内部形成垂直布置并贯通基座100的安装孔104。优选的，在本实施方式中，该漂浮装置10形成有四个轴对称设置的气囊102及四个导水槽101，所述四个导水槽101呈十字形布置。导水槽101由一个底板1012及垂直设置于底板1012两侧的两个立板1011组成，以形成一个矩形的藻水外溢流通通道。

气提上管段11a纵向活动收容气提下管段11b，并通过气提上管段11a与漂浮装置10固定连接。气提上管段11a与气提下管段11b均为内部中空的筒部，且气提上管段11a的内径大于或者等于气提下管段11b的外径。气提上管段11a的底部设置折弯部，气提下管段11b的顶部设置于气提上管段11a的折弯部相互钩持的折弯部，以防止气提下管段11b从气提上管段11a的底部脱开。通过上述结构，使得漂浮装置10可根据水位的高低，自动地调整漂浮装置10相对于第一外管30及第二外管40之间在垂直方向上的位置，以高效地吸取富含蓝藻细胞的藻水，并输送至深水细胞变构装置中进行细胞变构处理。

参图6所示，气液混流灭藻装置还包括安装在漂浮装置10上方的供电装置50。供电装置50包括框架501，覆盖在框架501顶部并呈倾斜布置的若干光伏组件502，设置于框架501上的空压机60和储能装置70，以及风力发电机503。光伏组件502与水平面呈30～45度的夹角固定在框架501上，并基本覆盖框架501的顶部，以形成类似屋顶的结构或者圆顶的结构。

该空压机60通过气管504向隔层406与深水细胞变构装置中通入压缩空气。具体的，该储能装置70包括铅酸蓄电池、锂电池、磷酸铁锂电池、镍氢电池或者金属燃料电池，并最优选用金属燃料电池。储能装置70将光伏组件502通过太阳能所转换的电力进行存储，并通过变压器及光伏接头(未示出)将储能装置70所存储的电能为空压机60及其他用电设备提供电力供应。同时，风力发电机503可也将风能转换为电能并存储于储能装置70中。

框架501可由空心不锈钢或者空心钢管制成，并在框架501上设置用于检测叶绿素A、COD值、氨氮指标、蓝藻密度等水体环境指标的各种传感器，并通过4G网络、网线、WIFI或者光纤互联，以实现对插接该气液混流灭藻装置周围的水质状况、水文状况进行实时、在线监测与数据更新。

气液混流灭藻装置还包括设置在第二外管40与深水细胞变构装置之间的气管504。第二外管40的底部形成若干曝气口的隔层406，所述气管504的末端形成向下布置的第一支气管5041及向上布置的第二支气管5042，所述第一支气管5041与隔层406连通。第二支气管5042延伸入深水细胞变构装置内部，并在第二支气管5042的末端装配有呈圆环状的曝气环5142。曝气环5142的顶部设置一圈曝气口(由于视角关系未示出)，这一圈曝气口的方向设置在内罩筒428与外罩筒408之间，并形成如图7及图8所示在深水细胞变构装置中上升并形成折弯流动路径的气流(参图7及图8中的虚线箭头所示)。

参图1至图3所示，该漂浮装置10的气囊102中设置垂直贯穿基座100的安装孔104，框架501可插入该安装孔104中，以实现将供电装置50安装在漂浮装置10的上方，并通过该漂浮装置10提供浮力，以支撑该供电装置50稳定并漂浮在水面上。框架501为空心钢管或者空心不锈钢管，气管504从框架501中插入并穿过漂浮装置10，并向下延伸布置，从而与第一支气管5041及第二支气管5042连通。气管504设置在第一外管30、第二外管40与气提装置11之间的环状通道内。

富含蓝藻细胞的藻水也通过该环状通道向下流动，并从深水细胞变构装置底部的敞口445中进入深水细胞变构装置中。如图7所示，在图7中，实线箭头所标识的路径为藻水在该气液混流灭藻装置中的流通路径。虚线箭头所标识的路径为由空压机60所产生并通过气管504所鼓入的压缩空气的流动方向。

参图8所示，在本实施方式中，该深水细胞变构装置包括与气提下管段11b连接的外罩筒408，嵌套在外罩筒408内部的内罩筒428。内罩筒428的顶部形成外延圈部418，外罩筒408的顶部形成内延圈部468，内延圈部468嵌设在外延圈部418与内罩筒428所形成的环槽中。内罩筒428的底部形成一个呈圆形的敞口445，富含蓝藻细胞的藻水可从该圆形的敞口445中流入深水细胞变构装置。

同时，外罩筒408的顶部通过与气提下管段11b轴向装配的圆管段448连接，并可呈一体式结构。由空压机60所鼓入的压缩空气在圆管段448和/或气提装置11中形成一系列气弹444，以起到配水、混合以及加速蓝藻细胞变构的效果。

在实际应用时，仍然可能有少量的砂子或者杂质从取水装置20中进入并沉积到第二外管40的底部416。当藻水浓度过浓或管道底部内有沉淀物，藻水容易沉积管内不能及时提完，从而使得藻水沉积密结在一起。这必然会引起沉积管道堵塞，并造成设备运行故障。为此，在本实施方式中，空压机60通过气管504向隔层406与深水细胞变构装置中通入压缩空气。隔层406的上表面开设若干喷射角度超向深水细胞变构装置在底部所开设的敞口445。然后，通过压缩空气对沉积在第二外管40的底部416上的泥沙或者杂质进行气冲，以将沉淀物冲起并随着藻水向上流动并从漂浮装置20的四个导水槽101流出。此外，第二外管40的底部416呈半球形，从而提高压缩空气进行气冲的清理效果。

从蓝藻生长的特性出发，蓝藻的光合反应较强，在光合作用下蓝藻的细胞气囊变大，蓝藻细胞会随之上浮至水体表层。藻水通过深水细胞变构装置后在≥0.5Mpa的作用力下，将蓝藻囊团压瘪，使蓝藻囊团内的气体压出。亦即，只要确保在深水细胞变构装置中的内部压力大于或者等于0.5Mpa即可实现对蓝藻细胞的灭活与细胞变构效果，从而实现了从根本上解决蓝藻在水体中的繁殖的现象。同时，在本实施方式中，实现了上/下层水体的充分混合，避免水体出现分层，可以使水体的温度、溶氧等其它参数指标达到均衡，并到达溶氧及增氧的技术效果。

表一为在显微镜下深水细胞变构装置中的内部压力对蓝藻细胞的影响。

表一

本实施方式所示出的气液混流灭藻装置可活动插入河床、湖床、水库或者城市景观水域中，并能够实现自供电，并具有免维护的优点。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。