一种治理富营养化水体蓝藻水华的浮游装置及方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种治理富营养化水体蓝藻水华的浮游装置及方法。
【背景技术】
[0002]蓝藻水华所引起的环境问题越来越受到社会各界的关注。2015年7月国务院发布《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)，旨在2030年改善全国水环境质量。“水十条”要求深化重点流域污染防治，对排入富营养河流湖泊的N、P元素进行监测，同时控制富营养化水体水华。
[0003]传统的除藻方法有遮光、混凝、絮凝、氯化、光分解等。传统的除藻方法都是采用大规模的杀死藻类，导致藻细胞内的藻毒素释放到水体中，虽然传统的方法达到了除藻的效果，但藻毒素的释放却给环境安全带来了更进一步的威胁。
[0004]超声技术是近年来发展起来的一种新型环境技术，主要原理是利用超声产生的空化作用、自由基效应等直接去除水中三卤甲烷前体物、消毒后形成的消毒副产物、持久性有机污染物、内分泌干扰物、藻毒素、有毒有害的难降解有机物等，因此，在水处理中的应用越来越广泛。近年来人们发现超声能够有效抑制藻类的生长，并且在寻找合适的超声参数范围使得超声技术能够实现抑制藻类生长的同时又不使藻毒素释放到水体中。
[0005]之前相类似的超声除藻装置虽然能够去除藻类，但在实际使用过程中发现当装置遇到水体中杂草阻挡时则无法继续工作，这使得装置的除藻效率大大降低，同时一般除藻装置固定于岸边，作用范围很小。另外，由于富营养化水体中一般缺乏溶解氧，水体自净能力低，这也是降低除藻装置效率的一个原因。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种治理富营养化水体蓝藻水华的浮游装置及方法，本发明装置造价、运行成本低;利用曝气装置增加水体含氧量，提高装置处理蓝藻水华的效率；利用红外线感应湖面上的障碍物，通过控制板控制装置及时规避障碍物，实验装置智能避障功能;利用太阳能作为动力源，绿色环保，节能减排。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种治理富营养化水体蓝藻水华的浮游装置，包括一以浮游式工作方式在水面上运行的船体，浮游式包括漂浮与游动，所述船体的前部安装有实现船体对水面障碍物规避的红外避障装置，所述船体后部位于水面下方安装有用于向水体供氧的曝气装置，所述船体的前部周侧还设置有用于发射超声波去除及抑制藻类生长的若干超声波换能器，所述船体的后部相对于水平面还倾斜设置有太阳能板，该太阳能板将转换的电能传输给设置于船体上的供电系统，以供整个装置使用，所述船体的尾部还设置有实现船体游动的螺旋桨推进器。
[0008]在本发明一实施例中，还包括一与所述超声波换能器连接的超声波发生器，该超声波发生器由所述供电系统供电，所述超声波发生器由信号发生器和功率放大器组成。
[0009]在本发明一实施例中，所述供电系统包括依次连接的太阳能控制器、蓄电池、用于控制蓄电池工作时间的时间控制器和逆变器，所述太阳能控制器和时间控制器分别用于控制太阳能板和蓄电池的工作时间，以保证发电量低于蓄电池电容量，所述逆变器用于将蓄电池输出的直流电转化为220V交流电，输出给所述信号发生器。
[0010]在本发明一实施例中，所述螺旋桨推进器包括与所述逆变器连接的电机调速开关、电动机和螺旋桨;所述电机调速开关通过控制电动机来控制螺旋桨的转速，以控制船体在水面上的游动速度，进而控制整个装置的除藻作用范围。
[0011 ]在本发明一实施例中，所述曝气装置与所述逆变器连接，所述曝气装置还经配气装置连接一曝气头，以便于曝气装置通过曝气头向水体释放氧气。
[0012]在本发明一实施例中，所述红外避障装置包括与时间控制器连接的红外线传感器、与红外线传感器连接且用于控制船体游动方向的控制板，所述控制板还连接至所述电动机。
[0013]在本发明一实施例中，所述超声波换能器频率范围20kHz?100kHz。
[0014]在本发明一实施例中，所述的装置设计外形采用最宽处置于中间靠后的流线形体本发明还提供了一种基于上述所述的治理富营养化水体蓝藻水华的浮游装置的治理富营养化水体蓝藻水华方法，包括如下步骤，
步骤S1:当太阳能控制器检测到太阳能板的发电量达到预设值时，蓄电池通过时间控制器输出直流电供给逆变器和红外线传感器，经逆变器转换为220V交流电，输出给超声波发生器、电机调速开关及曝气装置；
步骤S2:超声波发生器将电能转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号，向水体发射特定频率超声波，以利用超声引起的空化作用破坏蓝藻细胞结构，抑制藻细胞分裂增殖;同时，电机调速开关通过电动机来控制螺旋桨的转速，以控制船体在水面上的游动速度，进而控制超声波的作用范围，另外红外线传感器利用蓄电池输出的部分直流电工作，感应船体前方障碍物的距离产生信号传输给控制板，进而控制整个装置的除藻方向，实现整个装置避障转弯功能;而曝气装置压缩空气进入配气装置，通过曝气孔相受污染水体供氧，增大水中溶解氧的含量；
步骤S3:当蓄电池的电量低于预定电量值时，停止对超声波发生器及电动机的供电，整个装置停止运行，直至下一次太阳能控制器检测到太阳能板的发电量达到预设值。
[0015]在本发明一实施例中，所述特定频率超声波的频率为20?100kHz。
[0016]相较于现有技术，本发明具有以下有益效果:
①采用避障装置，利用红外线感应前方障碍物，通过控制板控制装置方向，实现装置遇障碍物转弯的功能，增强了装置的实用性；
②采用曝气装置，提高水体自净能力，进一步提高了装置除藻的效率。
【附图说明】
[0017]图1是本发明结构示意图；其中，1、超声波发生器;2、超声波换能器;3、太阳能板；
4、螺旋桨;5、供电系统;6-1，6-2，6-3、红外线感应装置;7、曝气装置;8、配气装置;9、曝气孔;10、控制板。
[0018]图2是本发明结构示意图。
[0019]图3是本发明工作原理图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
[0021]本发明的一种具有避障功能的浮游太阳能曝气与超声波除藻装置，包括一以浮游式工作方式在水面上运行的船体，浮游式包括漂浮与游动，所述船体的前部安装有实现船体对水面障碍物规避的红外避障装置，所述船体后部位于水面下方安装有用于向水体供氧的曝气装置，所述船体的前部周侧还设置有用于发射超声波去除及抑制藻类生长的若干超声波换能器(还包括一与所述超声波换能器连接的超声波发生器，该超声波发生器由所述供电系统供电，所述超声波发生器由信号发生器和功率放大器组成，所述超声波换能器频率范围20kHz?10kHz)，所述船体的后部相对于水平面还倾斜设置有太阳能板，该太阳能板将转换的电能传输给设置于船体上的供电系统，以供整个装置使用，所述船体的尾部还设置有实现船体游动的螺旋桨推进器。
[0022]所述供电系统包括依次连接的太阳能控制器、蓄电池、用于控制蓄电池工作时间的时间控制器和逆变器，所述太阳能控制器和时间控制器分别用于控制太阳能板和蓄电池的工作时间，以保证发电量低于蓄电池电容量，所述逆变器用于将蓄电池输出的直流电转化为220V交流电，输出给所述信号发生器。所述螺旋桨推进器包括与所述逆变器连接的电机调速开关、电动机和螺旋桨;所述电机调速开关通过控制电动机来控制螺旋桨的转速，以控制船体在水面上的游动速度，进而控制整个装置的除藻作用范围。
[0023]所述曝气装置与所述逆变器连接，所述曝气装置还经配气装置连接一曝气头，以便于曝气装置通过曝气头向水体释放氧气。所述红外避障装置包括与时间控制器连接的红外线传感器、与红外线传感器连接且用于控制船体游动方向的控制板，所述控制板还连接至所述电动机。
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