红光激光控藻装置制造方法

红光激光控藻装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种红光激光控藻装置，属于物理方法控藻【技术领域】。该红光激光控藻装置包括蠕动泵、红光激光器、电源以及透光管；电源分别与蠕动泵以及红光激光器相连；透光管包括液体进口以及与液体进口相贯通的液体出口；蠕动泵通过管道与透光管液体进口相连通；透光管设置在由红光激光器所发射的出射光所在光路上。本实用新型所提供的红光激光控藻装置不仅能有效抑制蓝藻细胞活性，而且能将处理完的河水直接排放到水体，无二次污染和其他不良影响、能够高效、快速抑制蓝藻细胞活性，从而控制蓝藻水华爆发。
【专利说明】红光激光控藻装置

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及物理控藻领域，涉及一种红光激光控藻装置，尤其是一种利用红光激光抑制蓝藻细胞活性进而抑制蓝藻水华爆发的红光激光控藻装置。

【背景技术】
[0002]近年来，湖泊、水库的富营养化现象日益突出，由此引发的水华爆发对生态系统和人类健康造成了不良影响。其中，蓝藻水华最为常见，蓝藻水华爆发会消耗水体溶解氧，降低生物多样性，产生有毒有害物质，危害人类健康。因此，湖泊、水库的蓝藻水华治理备受关注。
[0003]目前，我国主要的控藻技术包括物理法、化学法和生物方法。物理法主要包括机械或人工打捞、黏土絮凝和遮光技术等方法。针对物理控藻方法，许多学者做出了研宄并取得了一系列研宄成果。如:中国专利CN201020508844.4 —种机械除藻装置、中国专利CN201120569468.4移动式水面遮光控藻装置、中国专利CN200720086439.6 一种紫外线光催化除藻装置等。机械或人工打捞需要昂贵的费用，因此该方法只能局限于小水体或大水体的局部水域；黏土絮凝技术还局限于海水体系的研宄和局部应急处理；遮光技术处理周期长而且覆盖面有限。而超声技术、紫外线照射技术的研宄相对较少，因此该方法还处于不成熟阶段。
实用新型内容
[0004]本实用新型针对现有物理控藻技术中存在的处理周期长、费用昂贵、控藻效果不显著和应用局限性等技术问题，进而提供一种不仅能有效抑制蓝藻细胞活性，而且能将处理完的河水直接排放到水体，无二次污染和其他不良影响的红光激光控藻装置。
[0005]本实用新型是通过以下技术方案来实现的:
[0006]一种红光激光控藻装置，其特征在于:所述红光激光控藻装置包括蠕动泵、红光激光器、电源以及透光管；所述电源分别与蠕动泵以及红光激光器相连；所述透光管包括液体进口以及与液体进口相贯通的液体出口 ；所述蠕动泵通过管道与透光管液体进口相连通；所述透光管设置在由红光激光器所发射的出射光所在光路上。
[0007]作为优选，本实用新型所采用的透光管的侧壁或透光管的端部设置在由红光激光器所发射的出射光所在光路上；所述红光激光器是一个或两个；所述红光激光器是两个时，所述两个红光激光器相向设置。
[0008]作为优选，本实用新型所采用的透光管的侧壁设置在由红光激光器所发射的出射光所在光路上时，所述透光管的液体进口以及液体出口分别设置在透光管的两端。
[0009]作为优选，本实用新型所采用的透光管的端部设置在由红光激光器所发射的出射光所在光路上时，所述透光管的液体进口以及液体出口分别设置在透光管的侧壁上。
[0010]作为优选，本实用新型所采用的透光管的端部设置在由红光激光器所发射的出射光所在光路上时，所述透光管的侧壁上设置有具有反射作用的遮光膜。
[0011]作为优选，本实用新型所采用的遮光膜是金属遮光膜或高分子材料所形成的遮光膜。
[0012]作为优选，本实用新型所采用的遮光膜是金属遮光膜时，所述遮光膜包括但不限于铝膜、铜膜、锡膜、铂膜以及银膜；所述遮光膜是高分子材料所形成的遮光膜时，所述遮光膜包括但不限于镀铝反光聚脂薄膜。
[0013]作为优选，本实用新型所采用的透光管是石英管。
[0014]作为优选，本实用新型所采用的石英管是一个或多个；所述石英管是多个时，所述多个石英管相互并联或相互串联；所述多个石英管相互并联时，所述蠕动泵通过管道分别与多个石英管的液体进口相连通；所述多个石英管相互串联时，所述多个石英管整体呈S型排布。
[0015]作为优选，本实用新型所采用的红光激光器是固体激光器，所述固体激光器所发射的激光波长是650nm ;所述电源是可充放电型电源，所述电源的输出电压是85V — 240V。
[0016]本实用新型的有益效果是:
[0017]本实用新型所提供的红光激光控藻装置，包括管道系统、蠕动泵、激光器和电源；其中，管道系统包括进水管、石英管和出水管，蠕动泵为功率可调节的蠕动泵，激光器优选是650nm红光激光器，电源为可充放电的电源，进水管，蠕动泵，石英管和出水管串联连接，激光器从石英管两端对向照射，电源为本实用新型供能装置。具体而言，本实用新型具有以下优点:
[0018]1、抑藻效率高，处理时间短。本实用新型利用激光的热效应和非热效应破坏蓝藻细胞的PS II系统，使蓝藻细胞丧失生物活性，有效抑制蓝藻水华的进一步爆发。与遮光技术等方法相比，本实用新型将河水抽到石英管道内，激光照射较短时间，处理完毕直接排放到水体。
[0019]2、无二次污染。研宄发现在适宜的照射时间下，本实用新型装置控藻机理主要是使蓝藻细胞类囊体受损，破坏PS II系统，并未完全破坏细胞结构，避免了蓝藻毒素的大量释放，而紫外线则是破坏细胞内部内部遗传物质使其停止分裂，最后死亡；只需要激光照射，与粘土絮凝技术相比，未增加外源污染负荷。
[0020]3、装置简单，容易操作。本实用新型主体由激光器，石英管和蠕动泵三部分构成，结构简单，只需将进水管，蠕动泵，石英管和出水管串联连接后激光器从两端照射即可，结构简单，便于操作。
[0021]4、应用广泛。传统机械、人工打捞适用于小型城市河道、湖泊和水库，而且耗费大量人力和物力，遮光技术只适用于湖泊局部区域控藻，红光激光控藻法可广泛作为湖泊富营养化治理的辅助手段。
[0022]5、便于维护。本实用新型主要应用于湖泊和水库控藻，只需放置于野外便可工作数天，由于本身结构简单，与机械打捞、遮光技术等相比，维护方便。

【专利附图】

【附图说明】
[0023]此【专利附图】

【附图说明】所提供的图片用来辅助对本实用新型的进一步理解，作为本实用新型申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定。
[0024]图1是本实用新型所提供的红光激光控藻装置的原理图；
[0025]图2是本实用新型所提供的红光激光控藻装置的结构示意简图；
[0026]图3是本实用新型所提供的红光激光控藻装置的结构示意图；
[0027]图4是本实用新型所提供的红光激光控藻装置的另一实施例的结构示意图；
[0028]其中:
[0029]1-进水管；2_蠕动泵；3_石英管；4_红光激光器；5_出水管；6_电源。

【具体实施方式】
[0030]本实用新型的工作原理是:激光是一种能量高度集中的脉冲光，照射藻细胞所产生的热效应使藻细胞局部升温，光子撞击藻细胞表面，非热效应损伤细胞壁表面，使藻细胞出现质壁分离趋势，细胞内部光合作用片层间距变大，PS II系统遭到破坏，从而使藻细胞丧失生物活性。本实用新型属于物理控藻，但与传统的各种控藻有本质的区别:例如，超声波杀藻的作用机理是利用声波产生的振动和空化作用破坏细胞内部结构；紫外线杀藻技术是破坏细胞内部的遗传物质(NDA和RNA)使其停止分裂；而本实用新型所提供的红光激光控藻装置所采用的原理是光子冲量和热效应破坏细胞壁和类囊体，抑制代谢酶的活性，破坏PS II系统。
[0031]基于上述原理，本实用新型提供了一种红光激光控藻装置，该红光激光控藻装置包括蠕动泵2、红光激光器4、电源以及透光管；电源分别与蠕动泵2以及红光激光器4相连；透光管包括液体进口以及与液体进口相贯通的液体出口 ；蠕动泵2通过管道与透光管液体进口相连通；透光管设置在由红光激光器4所发射的出射光所在光路上。参见图1，本实用新型采用蠕动泵2或其他液体输送装置将含有藻类的河水或液体沿液体流入方向泵送至透光管内，含有藻类的河水或液体在透光管内流动的同时，在透光管两侧壁增加红光激光照射，在红光激光的作用下将透光管内部的含有藻类的河水或液体中的藻细胞杀灭，进而实现控藻的目的；照射完或处理完成的河水直接从透光管的液体出口排出。
[0032]作为本实用新型的优选实施例，本实用新型所采用的透光管的侧壁(参见图1结构)或透光管的端部(参见图2、图3以及图4结构)设置在由红光激光器4所发射的出射光所在光路上；红光激光器4是一个或两个；红光激光器4是两个时，两个红光激光器4相向设置。无论将透光管的何处设置在由红光激光器4所发射的出射光所在光路上时，其目的就是采用红光激光对透光管内部含有藻类的液体进行红光激光照射，破坏藻细胞细胞壁和光合作用片层，使PS II系统丧失光合活性。
[0033]参见图1，当透光管的侧壁设置在由红光激光器4所发射的出射光所在光路上时，透光管的液体进口以及液体出口分别设置在透光管的两端，透光管一般呈直立的方式置于水平面或基准面上，液体进口设置在透光管底部，液体出口设置在透光管顶部，含有藻类的液体从透光管底部缓慢泵送至透光管顶部，在透光管两侧的红光激光的作用下，逐渐或全部破坏藻细胞细胞壁和光合作用片层，使PSII系统丧失光合活性，因此，该结构中，透光管可以制成不同长度、管径不同的各种透光管管体，只要红光激光的功率能够照射即可。
[0034]参见图2以及图3，当透光管的端部设置在由红光激光器4所发射的出射光所在光路上时，透光管的液体进口以及液体出口分别设置在透光管的侧壁上。含有藻类的液体从透光管的一端缓慢流向透光管的另一端，透光管两端的红光激光器4开启并发出红光激光，在红光激光的作用下，逐渐或全部破坏藻细胞细胞壁和光合作用片层，使PS II系统丧失光合活性，因此，该结构中，透光管可以采用管径较粗、长度较小的管体。同时，在本实施例中，为了减少红光激光在透光管两端照射时的能量损失以及漏光造成的伤害，在透光管的侧壁上设置有遮光膜；遮光膜可以是金属遮光膜或高分子材料所形成的遮光膜；当遮光膜是金属遮光膜时，遮光膜包括但不限于铝膜、铜膜、锡膜、铂膜以及银膜；本实用新型优选采用银膜，银层厚度多少都没有影响的，银是较为常见的反光材料，价格相对低廉，镀银工艺也相对简单。当遮光膜是高分子材料所形成的遮光膜时，遮光膜包括但不限于镀铝反光聚脂薄膜；该遮光膜既防止漏光造成危害，又可使管内的激光多次反射利用，避免能量损耗。
[0035]无论上述哪种结构的透光管，红光激光器4可以是一个也可以是两个，当采用一个时，红光激光器4从一侧或一端照向另一侧或另一端，其照射效率相对较低，作用时间相对较长；相反，倘若采用两个红光激光器4时，红光激光器4相向照射，所短处理时间，提升处理效率。
[0036]透光管可以是石英管3或其它具有高透光的材料所制成；石英管3长度是根据激光器发射激光的光程设计的，内径是由激光器光束直径确定的，流速是由蠕动泵2功率决定的。
[0037]参见图4，石英管3可以是一个或多个；石英管3是多个时，多个石英管3相互并联或相互串联；多个石英管3相互并联时，蠕动泵2通过管道分别与多个石英管3的液体进口相连通；多个石英管3相互串联时，多个石英管3整体呈S型排布。
[0038]红光激光器4是固体激光器，固体激光器所发射的激光波长优选是650nm(其他波长需要照射较长时间)；红光激光器4的型号是T-650-1WD或T-650-2WD ;电源6是可充放电型电源，电源6的输出电压是85V — 240V。电源6可以是家庭用电电源、蓄电池、便携式发电机等电源形式，只要对本实用新型所提供的装置能够供电即可。蠕动泵2的功率大小可调节，蠕动泵2将含有藻类的河水从石英管3 —端抽入，另一端出水。
[0039]基于本实用新型所提供的红光激光控藻装置的处理量是随着红光激光器4的功率和数量、石英管3内径和长度变化的，而且还与处理水体的水质有关；换言之，可以根据实际需求，有目的的调整红光激光器4的功率、数量以及石英管3内径和长度，使其尽最大程度上满足生产需要。
[0040]下面结合实施例对本实用新型所提供的技术方案进行详细说明:
[0041]实施例1:
[0042]如图2所示，本实用新型公开了一种红光激光控藻装置，包括箱体(黑色边框)和控藻装置(黑色边框内部)两部分。其中，箱体是长2m，宽lm，高lm的长方体木箱，前方设有开关门，两侧有孔作为进水管和出水管通道，箱体的主要作用是保护控藻装置免受损坏。控藻装置包括蠕动泵，进水管，激光器，石英管和出水管，蠕动泵将河水从进水管抽入石英管内，石英管串联连通，两端对向放置激光器，开启蠕动泵和激光器，控藻装置便开始工作，照射完的河水经出水管直接排放入水体。具体实施例如图3和图4所示。
[0043]实施例2:
[0044]在图3中，本实用新型所提供的红光激光控藻装置放置于船上，所处理水体藻密度在lX106cells/L?1 X 107cells/L之间，处理量为lL/min。处理过程是:进水管1和蠕动泵2相连接，通过蠕动泵2将河水抽入石英管3中，利用红光激光器4 (或者大功率红光激光器)照射河水，经出水管5排入河体。其中，进水管1为内径5mm的硅胶管，蠕动泵2功率24W，输入电压100-240V，输入频率50/60Hz，输入电流0.5A，输出电压12V，输出电流2A。石英管3内径20mm，长100mm，石英管3内水力停留时间为60s，石英管3外表面镀银或其他遮光反射材料，石英管3两端段断面不镀银作为光入射口，出水管5为内径5_的硅胶管。
[0045]实施例3:
[0046]如图4所不，本实施例是在实施例2的基础上将3个石英管串联连接以提尚控澡能力。可以在岸上使用，所处理水体藻密度在lX106Cells/L?lX107Cells/L之间，处理量可达15L/min。处理过程是:进水管和蠕动泵相连后接到第一个石英管进水口，经两端的激光器照射完的河水经出水管流入第二个石英管的进水管，在第二个石英管内照射完的河水流入第三个石英管内，在第三个石英管照射完的河水经出水管排直接放到水体。其中，进水管为内径20_的硅胶管，蠕动泵功率为60W，石英管外表面镀银，两端不镀银作为光入射口，石英管内径为40mm，长2m，出水管为内径20mm的硅胶管，激光器功率为21
[0047]需要说明的是，本实用新型在以上两种基本方式外，还可以通过改变蠕动泵功率，改变激光器功率，改变石英管规格和连接方式，增加激光器和石英管数量等途径来实现更快速、高效的控藻效果，这些都是本实用新型的保护范围，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
【权利要求】
1.一种红光激光控藻装置，其特征在于:所述红光激光控藻装置包括蠕动泵、红光激光器、电源以及透光管；所述电源分别与蠕动泵以及红光激光器相连；所述透光管包括液体进口以及与液体进口相贯通的液体出口 ；所述蠕动泵通过管道与透光管液体进口相连通；所述透光管设置在由红光激光器所发射的出射光所在光路上。
2.根据权利要求1所述的红光激光控藻装置，其特征在于:所述透光管的侧壁或透光管的端部设置在由红光激光器所发射的出射光所在光路上；所述红光激光器是一个或两个；所述红光激光器是两个时，所述两个红光激光器相向设置。
3.根据权利要求2所述的红光激光控藻装置，其特征在于:所述透光管的侧壁设置在由红光激光器所发射的出射光所在光路上时，所述透光管的液体进口以及液体出口分别设置在透光管的两端。
4.根据权利要求2所述的红光激光控藻装置，其特征在于:所述透光管的端部设置在由红光激光器所发射的出射光所在光路上时，所述透光管的液体进口以及液体出口分别设置在透光管的侧壁上。
5.根据权利要求4所述的红光激光控藻装置，其特征在于:所述透光管的端部设置在由红光激光器所发射的出射光所在光路上时，所述透光管的侧壁上设置有具有反光作用的遮光膜。
6.根据权利要求5所述的红光激光控藻装置，其特征在于:所述遮光膜是金属遮光膜或高分子材料所形成的遮光膜。
7.根据权利要求6所述的红光激光控藻装置，其特征在于:所述遮光膜是金属遮光膜时，所述遮光膜是铝膜、铜膜、锡膜、铂膜或银膜；所述遮光膜是高分子材料所形成的遮光膜时，所述遮光膜是镀铝反光聚脂薄膜。
8.根据权利要求1-7任一权利要求所述的红光激光控藻装置，其特征在于:所述透光管是石英管。
9.根据权利要求8所述的红光激光控藻装置，其特征在于:所述石英管是一个或多个；所述石英管是多个时，所述多个石英管相互并联或相互串联；所述多个石英管相互并联时，所述蠕动泵通过管道分别与多个石英管的液体进口相连通；所述多个石英管相互串联时，所述多个石英管整体呈S型排布。
10.根据权利要求9所述的红光激光控藻装置，其特征在于:所述红光激光器是固体激光器，所述固体激光器所发射的激光波长是650nm。
【文档编号】C02F1/30GK204185262SQ201420613867
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】熊雄, 李天翠, 张凯, 吴辰熙, 刘剑彤 申请人:中国科学院水生生物研究所