藻类自动在线采集和预处理设备、方法与流程

本发明属于藻类处理的，特别是涉及藻类自动在线采集和预处理设备、方法。

背景技术：

1、藻类在自然湖泊中的广泛分布，在以地表水为水源的给水处理中，水体富营养化导致的蓝藻爆发所带来的水质安全隐患已经引起了社会的广泛关注。蓝藻的过度繁殖会产生大量的藻类有机物（aom），在后续的加氯消毒过程中生成有“三致”作用的消毒副产物，进而产生一系列供水安全问题。因此，在水源地水质评价中，藻类已经成为一项重要的生物安全性评价指标。

2、现藻密度监测主要用叶绿素和藻密度在线监测装置，然而在夏季，长江中下游湖泊藻密度极高，监测装置的进样段时常发生堵塞导致无法正常工作，成为了藻密度监测的主要限制因素之一。所以，藻密度具有极强时空变化特征，如何开发基于不同藻密度浓度的藻类前处理设备，成为了当前亟需解决的重要问题。

技术实现思路

1、本发明为解决上述背景技术中的问题，提供了藻类自动在线采集和预处理设备、方法。

2、本发明采用以下技术方案：藻类自动在线采集和预处理设备，包括：壳体，设于壳体内的采集单元和预处理单元；其中，所述采集单元包括：

3、沉淀箱，其一端设置有抽水管，另一端连接有出水管；所述沉淀箱内设置有微气泡发生器；

4、所述预处理单元包括：预处理箱，与所述出水管相连通；

5、打散装置，设于所述预处理箱内/外；所述打散装置被设置为将预处理箱内的藻类进行打散处理。

6、在进一步的实施例中，还包括：密度监测器；所述密度监测器包括：

7、至少一个发光件，按照预定间隔分布在所述沉淀箱和预处理箱的内壁上；所述发光件的输入端连接有充电电路，所述发光件的波长范围为220-700nm；

8、至少一个收光件，设于所述预处理箱的内壁上且与对应的发光件沿径向相对设置；所述收光件的输出端连接有光电转化电路。

9、在进一步的实施例中，所述抽水管和出水管上均对应设置有蠕动泵。

10、在进一步的实施例中，所述打散装置为超声波发生器，所述超声波发生器为变频发生器，超声波频次范围为20khz-60khz。

11、使用如上所述的藻类自动在线采集和预处理设备的采集和预处理方法，至少包括以下步骤：

12、步骤一、将抽水管的输入端放置河湖内的所需深度，开启抽水管上的蠕动泵进行抽水，此时的水中至少含有：水、泥沙、藻和杂质；

13、步骤二、微气泡发生器产生直径介于1μm~1mm的气泡，通过气泡促进泥沙下沉、蓝藻上浮；

14、步骤三、将步骤二中上浮至水面的蓝藻通过出水管抽到预处理箱中，使用打散装置将位于预处理箱中的蓝藻进行打散得到混合均匀的水藻；

15、步骤四、发光件发射220nm-700nm范围的三种特定波长的单色光照射到水藻中，水藻中的蓝绿藻/藻密度吸收220nm-700nm中的两种单色光的能量，光强衰减，释放出剩余的波长的单色光，并作为基底校准使用；收光件吸收三种波长的单色光并以模拟信号的形式进行输出得到光量子强度；

16、步骤五、基于所述光量子强度判断经步骤三处理后的水藻的分散性，若分散不均匀则继续打散；一直打散到藻类密度所属的密度区间内。

17、在进一步的实施例中，所述步骤五中分散性是否均匀的判断流程如下：

18、步骤501、定义发光件的编号为l(i)与之相对应的收光件的编号为r(i)，发光件l(i)发射出相同波长的单色光，基于步骤四获取收光件r(i)在同一时间帧得到的光量子强度，式中，t表示时间帧；

19、步骤502、将相邻收光件r(i)的光量子强度进行做差处理得到i-1组差值，其中1≤k≤i；

20、若每组差值均满足以下条件，则表示经步骤三处理后的水藻分散均匀：；反之，则表示步骤三处理后的水藻分散性差，需执行步骤三至步骤四，直至每组差值均满足以下条件：。

21、本发明的有益效果：本发明公开的藻类自动在线采集和预处理设备属于在线海藻取样装置，是基于藻类团块和泥沙沉降的显著差异性的藻类自动在线采集和预处理设备。同时在沉降箱内设置微气泡发生器，加快藻类团块和泥沙沉降的双向分离，便于提取浮在水面的藻类。

22、并在预处理单元内设置有用于监测预处理箱内水藻的均匀性和密度，针对目前藻类自动采样器中进水藻类密度不均，悬浮物杂质影响后端监测的问题，本发明可在前处理阶段快速有效降低水中悬浮物对后续元器件影响，并能在线监测进水藻密度，给后续藻类监测的准确性提供有效保障。

技术特征：

1.藻类自动在线采集和预处理设备，其特征在于，包括：壳体，设于壳体内的采集单元和预处理单元；其中，所述采集单元包括：

2.根据权利要求1所述的藻类自动在线采集和预处理设备，其特征在于，还包括：密度监测器；所述密度监测器包括：

3.根据权利要求1所述的藻类自动在线采集和预处理设备，其特征在于，所述抽水管和出水管上均对应设置有蠕动泵。

4.根据权利要求1所述的藻类自动在线采集和预处理设备，其特征在于，所述打散装置为超声波发生器，所述超声波发生器为变频发生器，超声波频次范围为20khz-60khz。

5.使用如权利要求1至4中任意一项所述的藻类自动在线采集和预处理设备的采集和预处理方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的藻类自动在线采集和预处理设备的采集和预处理方法，其特征在于，所述步骤五中分散性是否均匀的判断流程如下：

技术总结
本发明公开了藻类自动在线采集和预处理设备、方法，属于藻类处理的技术领域。包括：用于采集藻类的采集单元和对水藻进行预处理的预处理单元；其中，采集单元包括藻密度监测器和沉淀箱，沉淀箱具有加快藻类团块和泥沙分离的功能，藻密度监测器用于实时监测进入装置水样中及预处理装置中藻类的密度分布。预处理单元中的超声震荡仪可变频，可根据采集单元的藻密度监测器，调整超声震荡仪功率。本发明公开的藻类自动在线采集和预处理设备属于在线海藻取样装置，是基于藻类团块和泥沙沉降的显著差异性的藻类自动在线采集和预处理设备。同时在沉降箱内设置微气泡发生器，加快藻类团块和泥沙沉降的双向分离，便于提取浮在水面的藻类。

技术研发人员：吴几,王晓宇,谢忱,马振坤,洪磊,甘琳,蔡秋鹏,范子武,冯剑波,雍永贵
受保护的技术使用者：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14