浮缆式定向超声波除藻装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种浮缆式定向超声波除藻装置，应用于因富营养化致藻类大量繁殖造成环境水体污染的处理，属利用超声空化原理安全、经济地去除水体中水藻的环保技术领域。
【背景技术】
[0002]据调查，我国430个城市中有90%以上的饮用水源受到污染，导致水体的富营养化，造成经济损失达377亿元，而富营养化最明显的特征就是藻类的过度繁殖。在富营养化的水体中，藻类由于获取了丰富的营养物质而大量繁殖，大量繁殖的藻类覆盖在水体表面，造成严重的水体缺氧，导致包括藻类在内的水体生物死亡并产生大量有毒物质，使水质恶化，这就是“水华”和“赤潮”现象。藻类的去除可以根据原水水质情况采用不同的方法，一般可采用物理法、化学药剂法、生物处理法及组合工艺法。但是常规的物理法如机械清除、过滤、曝气、遮光、挖掘底泥等在进行较大水体除藻时工程量大，耗费时间较长等问题；使用化学药剂会对环境造成不可控影响，目前大多数发达国家已经不再使用该方法除藻；而生物处理法容易使引进的高等水生植物过度繁殖，给当地水生植物带来巨大危机。
[0003]目前超声波技术是近年来发展起来的一种新型的环境友好技术，具有操作简单、控制容易、便于引进自动化操作手段、处理中不引入其它化学物质、处理条件温和以及起效快等优点，成为灭藻技术中的宠儿。超声波是物理介质的一种弹性机械波，是一种具有聚束、定向、反射及透射等特性的物理能量形式。超声波在水中能产生机械效应、热效应、空化效应、热解效应、自由基效应、声流效应、传质效应和触变效应。超声波除藻技术主要是利用机械以及空化效应来产生藻体破碎、细胞灭活、生长抑制等作用。
[0004]现有的超声波抑藻仪主要由控制器和发射器两部分组成，通过专用电缆连接，适用于较小水体除藻。但应用于较大的水体除藻时，由于需要在水下铺设电缆，工程耗费量大，费用高，同时灭藻范围有限，灭藻不彻底，导致了现有超声波抑藻仪和除藻方法在较大水体灭藻中难以应用。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供了一种浮缆式定向超声波除藻装置，以克服在应用于较大的水体除藻时现有超声波除藻仪需要在水体中铺设电缆，工程耗费量大，费用高，工序繁重的问题。
[0006]本实用新型的浮缆式定向超声波除藻装置包括三个子系统，分别是浮缆子系统、定向发生子系统与漏电保护装置。所述浮缆子系统包括缆绳、电缆、供电接头和浮体；所述定向发生子系统包括定向超声波发生装置、通电接口和固定装置。电缆固定在缆绳上，每隔一段距离，安装供电接头，为定向超声波发生装置供电，浮体套在缆绳与电缆上；定向发生子系统的固定装置固定在缆绳上，并与供电接头在一处，超声波发生装置悬挂在固定装置上，方便与超声波发生装置相连的通电接口与供电接头相连，所述定向发生子系统可根据缆绳长度和灭藻需要增减数量，以一定间隔固定在浮缆子系统上，并保持同一方向，所述浮体以保障整个装置漂浮在水面上为目的，数量可根据缆绳长度而定，漏电保护装置安装在供电端，实现对本实用新型的漏电保护。
[0007]所述固定装置采用双环结构，与缆绳固定，穿过定向超声波发生装置，实现对定向超声波发生装置的固定，同时使定向超声波发生装置与缆绳之间不固定，避免缆绳扭转带动定向超声波发射装置转动。
[0008]所述定向发生子系统有多个，以一定间隔固定在浮缆子系统上，并保持同一方向。
[0009]本实用新型浮缆式定向超声波除藻装置的除藻方法的步骤如下:
[0010]步骤一:将浮缆式定向超声波除藻装置平直放置在河道口，保证超声波发射装置发射方向为河道口内。
[0011]步骤二:将缆绳左右端在岸上固定，由于缆绳的存在，可以将藻类圈定在原本区域；
[0012]步骤三:连接外部电源，开启定向超声波发射装置，发射设定频率的超声波，引起藻细胞空泡化，最终导致藻细胞向内破裂而死亡，从而达到灭藻控藻的目的。
[0013]本实用新型浮缆式定向超声波除藻装置的另一种除藻方法的步骤如下:
[0014]步骤一:针对湖泊等藻类大范围爆发区，可按照浮缆式定向超声波除藻装置规定左右方向分别连接到左右两艘船上，其中一艘船为浮缆式定向超声波除藻装置供电；
[0015]步骤二:利用船只拖行浮缆式定向超声波除藻装置，将水藻爆发区域利用浮缆式定向超声波除藻装置包围起来，由于缆绳的存在，可以将藻类圈定在原本区域。
[0016]步骤三:连接外部电源，开启定向超声波发射装置，发射设定频率的超声波，引起藻细胞空泡化，最终导致藻细胞向内破裂而死亡，从而达到灭藻控藻的目的。
[0017]由于不同的藻类对不同频率的超声波敏感，所以本实用新型的定向超声波发射装置可以发射功率为300W，频率为40~100kHz的超声波，其中频率可以在使用前预先设定。超声波在水体传播中引起质点的交替压缩和伸张，可以通过机械作用、热效应和声流作用，使藻类细胞破裂、物质分子的化学键断裂，同时空化作用可以使存在于液体中的微气泡迅速膨胀后突然闭合，产生冲击波和射流，从而破坏藻体的物理的生物膜与细胞核的结构与构型。由于藻细胞内具有一个占细胞体积50%的气囊，在空化效应的作用下，该气囊被打破，导致藻细胞失去控制浮动的能力，进入空化泡的水蒸气在高温和高压下产生OH自由基可与亲水性、难挥发的有机物在空化泡气液界面上进行氧化反应；而疏水性、易挥发的有机物可进入空化泡进行类似燃烧的热解反应。超声波还能通过触变效应引起生物组织的结合状态的改变，造成细胞液变稀，细胞质沉淀。通过以上作用，使藻细胞死亡并失去浮力，达到了灭藻控藻的目的。
[0018]由于采用缆绳式结构，针对较大的水体除藻时，可以实现快速的大范围灭藻，同时安装方便、安全可靠，特别适用于较大的水体除藻，是一种很有发展前途的除藻和抑藻技术。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的浮缆式定向超声波除藻装置的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型的缆绳横切面结构示意图。
[0021]图1包括缆绳1、电缆2、供电接头3、浮体4、定向超声波发生装置5、通电接口 6、固定装置7、漏电保护装置8。
[0022]图2包括缆绳1、电缆2、供电接头3、定向超声波发生装置5、通电接口 6、固定装置I。
【具体实施方式】
[0023]本实用新型包括浮缆子系统、定向发生子系统与漏电保护装置三个部分。如图1中所示，所述浮缆子系统包括缆绳1、电缆2、供电接头3和浮体4 ;所述定向发生子系统包括定向超声波发生装置5、通电接口 6和固定装置7。图1中，电缆2固定在缆绳I上，每隔一段距离，安装供电接头3，为定向超声波发生装置5供电，固定装置7固定在缆绳I上，并与供电接头3在一处，定向超声波发生装置5悬挂在固定装置7上，方便与定向超声波发生装置5相连的通电接口 6与供电接头3相连，浮体4套在缆绳I与电缆2上，使本实用新型能够漂浮在水面上，漏电保护装置8安装在供电端，实现漏电保护。
[0024]图2为本实用新型固定装置处的截面图，图中通电接口 6电线长度为固定装置7的周长。
[0025]【具体实施方式】根据不同的应用场合使用方式不同，针对河道口，浅滩，河湾等水流缓慢，易产生藻类地区，可采用以下步骤:
[0026]步骤一:将浮缆式定向超声波除藻装置平直放置在该区域，通过缆绳I将藻类爆发区与河流隔绝开来，同时保证超声波发射装置5发射方向为藻类爆发区域内。
[0027]步骤二:将缆绳I左右端在岸上固定，由于缆绳I的存在，可以将藻类圈定在原本区域；
[0028]步骤三:连接外部电源，开启定向超声波发射装置5，发射设定频率的超声波，引起藻细胞空泡化，最终导致藻细胞向内破裂而死亡，从而达到灭藻控藻的目的。
[0029]对于浅海，湖泊等出现的藻类大范围爆发区域，可采用以下步骤:
[0030]步骤一:针对湖泊等藻类大范围爆发区，可按照浮缆式定向超声波除藻装置规定左右方向分别连接到左右两艘船上，其中一艘船为浮缆式定向超声波除藻装置供电；
[0031]步骤二:利用船只拖行浮缆式定向超声波除藻装置，将水藻爆发区域利用浮缆式定向超声波除藻装置包围起来，由于缆绳I的存在，可以将藻类圈定在原本区域。
[0032]步骤三:连接外部电源，开启定向超声波发射装置5，发射设定频率的超声波，引起藻细胞空泡化，最终导致藻细胞向内破裂而死亡，从而达到灭藻控藻的目的。
【主权项】
1.一种浮缆式定向超声波除藻装置，其特征在于:包括浮缆子系统、定向发生子系统与漏电保护装置三个子系统，所述浮缆子系统包括缆绳、电缆、供电接头和浮体；所述定向发生子系统包括定向超声波发生装置、通电接口和固定装置；电缆固定在缆绳上，每隔一段距离，安装供电接头，为定向超声波发生装置供电，浮体套在缆绳与电缆上；定向发生子系统的固定装置固定在缆绳上，并与供电接头在一处，定向超声波发生装置悬挂在固定装置上，漏电保护装置安装在供电端，进行漏电保护。2.根据权利要求1所述的浮缆式定向超声波除藻装置，其特征在于:所述定向超声波发射装置通过电缆上的供电接头提供电源。3.根据权利要求1所述的浮缆式定向超声波除藻装置，其特征在于:所述固定装置采用双环结构，与缆绳固定，穿过定向超声波发生装置，实现对定向超声波发生装置的固定，同时使定向超声波发生装置与缆绳之间不固定，避免缆绳扭转带动定向超声波发射装置转动。4.根据权利要求1所述的浮缆式定向超声波除藻装置，其特征在于:所述定向发生子系统有多个，以一定间隔固定在浮缆子系统上，并保持同一方向。
【专利摘要】一种浮缆式定向超声波除藻装置，包括浮缆子系统、定向发生子系统与漏电保护装置三个子系统，浮缆子系统包括缆绳、电缆、供电接头和浮体；定向发生子系统包括定向超声波发生装置、通电接口和固定装置。电缆固定在缆绳上，每隔一段距离，安装供电接头，为定向超声波发生装置供电，浮体套在缆绳与电缆上；定向发生子系统的固定装置固定在缆绳上，并与供电接头在一处，定向超声波发生装置悬挂在固定装置上，浮体保障整个装置漂浮在水面上，漏电保护装置安装在供电侧，实现漏电保护。本实用新型适用于大规模藻类爆发区域，能够有效实现快速、环保灭藻，从而改善水质。
【IPC分类】C02F1/40, C02F1/36
【公开号】CN204824258
【申请号】CN201520569660
【发明人】李志勇, 侯佳云, 潘俊东
【申请人】中南大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月2日