CN210825569U - 一种利用曝气和过碳酸钠的除藻装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用曝气和过碳酸钠的除藻装置，包括浮床，所述浮床的上表面设有曝气装置、太阳能电池板、控制器和过碳酸钠投放装置，所述曝气装置中的曝气泵与气管的一端连通，气管的另一端与曝气头连通；所述浮床的上表面设有太阳能电池板，所述太阳能电池板与电池连接，所述电池用于向曝气泵供电；所述过碳酸钠投放装置包括储药箱、混合器及抽水泵，所述储药箱能够将自身储存的过碳酸钠粉末输送到混合器中，所述抽水泵能够定量抽取河流中的液态水并将其输送到混合器中。本实用新型能够解决现有曝气除藻装置耗电量大，电能供应不便的问题；能够将曝气除藻与过碳酸钠除藻结合起来，实现藻类的快速治理。

Description

一种利用曝气和过碳酸钠的除藻装置

技术领域

本实用新型属于藻类防治技术领域，具体涉及一种利用曝气和过碳酸钠的除藻装置。

背景技术

目前，蓝藻水华的控制技术主要包括物理除藻，化学除藻以及生物除藻三类。由于生物除藻技术对蓝藻爆发的应急处理效果不佳，物理除藻和化学除藻成为目前控制爆发期蓝藻水华的主要手段。曝气充氧是一种经济有效的物理控藻方法，通过对下层水体曝气造成水体流动，将上层水体以及周围的蓝藻翻转到中下层，限制藻类生长。

发明人认为现有除藻装置具有下述缺点：

1)曝气充氧主要适用于蓝藻水华爆发初期，对于蓝藻浓度较高的区域，曝气抑藻效果不明显；在使用曝气法除藻时，需要消耗大量的电能，传统电池无法长时间进行藻类的去除；

2)化学除藻中的过碳酸钠俗称固体双氧水，对蓝藻水华具有很好的抑制效果，同时还能够净化水质，残留的双氧水会分解成无害的水和氧气，对环境的副作用小。现有技术中过碳酸钠是通过环卫工人手动向生长有藻类的水体中投放，投放效率低且不方便。

3)市场上的除藻装置虽然能够在一定程度上抑制水体中藻类生长，但其不能自主识别水体中藻类聚集的位置，不能使得除藻装置自动向水藻移动。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种利用曝气和过碳酸钠的除藻装置，能够解决现有曝气除藻装置耗电量大，电能供应不便的问题；能够将曝气除藻与过碳酸钠除藻结合起来，实现藻类的快速治理。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：一种利用曝气和过碳酸钠的除藻装置，包括浮床，所述浮床的上表面设有曝气装置、太阳能电池板、控制器和过碳酸钠投放装置，所述曝气装置中的曝气泵与气管的一端连通，气管的另一端与曝气头连通。

所述浮床的上表面设有太阳能电池板，所述太阳能电池板与电池连接，所述电池用于向曝气泵供电。

采用太阳能电池板，能够将太阳能转化成电能，并将转化成的电能利用电池储存，节省了能源；能够长期供应曝气泵的电能消耗。

所述过碳酸钠投放装置包括储药箱、混合器及抽水泵，所述储药箱能够将自身储存的过碳酸钠粉末输送到混合器中，所述抽水泵能够定量抽取河流中的液态水并将其输送到混合器中，所述混合器的下部与喷液管连通，所述喷液管上设有第一电磁阀。

所述控制器与曝气泵、抽水泵信号连接，所述控制器用于控制曝气泵、抽水泵的启停。

进一步，所述储药箱为箱体结构，储药箱固定设置于混合器的上方，所述储药箱与混合器通过竖直布置的输料管连通，所述输料管上设有第二电磁阀，所述控制器控制第一电磁阀及第二电磁阀的通断，所述电池为抽水泵供电。

将储药箱设置于混合器的上方，储药箱中的过碳酸钠粉末能够在重力的作用下从输料管进入混合器中，第二电磁阀的开闭可以控制输料管的通断，通过间歇性的开闭第二电磁阀，能够实现过碳酸钠粉末向混合器的定时、定量供应。

采用抽水泵向混合器加水，能够使得混合器中的过碳酸钠粉末遇水分解成碳酸钠和双氧水溶液，通过双氧水溶液使实现水藻的抑制；通过间歇性的开闭第一电磁阀，能够实现双氧水溶液的定时、定量排放

进一步，还包括发动机，所述发动机通过传动装置与螺旋桨连接，所述螺旋桨设置于浮床的侧面，所述发动机通过电池供电，控制器能够控制发动机的启停。

采用发动机及螺旋桨结构，能够驱动浮床向水藻聚集区移动。

进一步，所述控制器包括处理器芯片，所述处理器芯片通过控制发动机或曝气泵中驱动电路的通断来控制发动机及曝气泵的启停。

进一步，所述浮床的上方设有回转平台，所述回转平台能够在竖直方向中转动，所述回转平台的上方设有CCD摄像机，所述CCD摄像机用于采集周围水面的颜色并将视频信息发送给处理器芯片中的图像识软件，图像识别软件分辨水藻聚集区的位置，处理器芯片驱动螺旋桨转动，浮床向水藻聚集区运动。

通过CCD摄像机及处理器芯片的配合使用，能够使得本装置判断水体中水藻的聚集区，驱动相应的发动机及螺旋桨转动，浮床向着水藻聚集区移动。

本实用新型的有益效果：

1)采用太阳能电池板，能够将太阳能转化成电能，并将转化成的电能利用电池储存，节省了能源；能够长期供应曝气泵的电能消耗。

2)将储药箱设置于混合器的上方，储药箱中的过碳酸钠粉末能够在重力的作用下从输料管进入混合器中，第二电磁阀的开闭可以控制输料管的通断，通过间歇性的开闭第二电磁阀，能够实现过碳酸钠粉末向混合器的定时、定量供应。

3)采用抽水泵向混合器加水，能够使得混合器中的过碳酸钠粉末遇水分解成碳酸钠和双氧水溶液，通过双氧水溶液使实现水藻的抑制；通过间歇性的开闭第一电磁阀，能够实现双氧水溶液的定时、定量排放

4)采用发动机及螺旋桨结构，通过CCD摄像机及处理器芯片的配合使用，能够使得本装置判断水体中水藻的聚集区，驱动相应的发动机及螺旋桨转动，浮床向着水藻聚集区移动。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本实用新型实施例中整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例中试验数据的关系示意图。

图中：1、控制器；2、太阳能电池板；3、浮床；4、曝气泵；5、CCD摄像机；6、发动机；7、螺旋桨；8、混合器；9、船锚；10、曝气头；10A、气管；11、抽水泵；12、储药箱；12A、输料管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上、下、左、右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本申请中气管、喷液管及抽水管均为柔性管，可以根据需要弯折，改变形状。

本实用新型的一种典型实施方式中，如图1所示，一种利用曝气和过碳酸钠的除藻装置，包括浮床3，所述浮床3的上表面设有曝气装置、太阳能电池板2、控制器和过碳酸钠投放装置，所述曝气装置中的曝气泵4与气管10A的一端连通，气管10A的另一端与曝气头10连通。

具体的，曝气泵4可以采用现有的设备，曝气泵4的出气口通过气管10A连接，并利用曝气头10将氧气气流通入水体中。

所述浮床3的上表面设有太阳能电池板2，所述太阳能电池板2与电池连接，所述电池用于向曝气泵4供电；

所述过碳酸钠投放装置包括储药箱12、混合器8及抽水泵11，所述储药箱12能够将自身储存的过碳酸钠粉末输送到混合器8中，所述抽水泵11能够定量抽取河流中的液态水并将其输送到混合器8中，所述混合器8的下部与喷液管连通，所述喷液管上设有第一电磁阀；

所述控制器与曝气泵4、抽水泵信号连接，所述控制器用于控制曝气泵4、抽水泵的启停。

所述储药箱12为箱体结构，储药箱12固定设置于混合器8的上方，所述储药箱12与混合器8通过竖直布置的输料管12A连通，所述输料管12A上设有第二电磁阀，所述控制器控制第一电磁阀及第二电磁阀的通断，所述电池为抽水泵11供电。

本申请中储药箱为普通的箱体，储药箱的上盖能够打开以投放药品，药品投放后可以关闭上盖；储药箱的下部设有出口，出口与所述输料管连接。

所述抽水泵的抽水管能够伸入水体中，抽水泵的出水管与混合器连通。

混合器为普通的圆柱形桶结构，或者箱体结构，混合器的上端具有两个开口，分别与输料管及抽水泵的出水管连通。混合器的下端开口与所述喷液管连通。混合器中的溶液在重力的作用下从混合液中流出。

本装置还包括发动机6，所述发动机6通过传动装置与螺旋桨7连接，所述螺旋桨7设置于浮床3的侧面，所述发动机6通过电池供电，控制器能够控制发动机6及抽水泵11的启停。

具体的，在抽水泵、发动机6及曝气泵4的驱动电路中设置继电器，通过处理器芯片控制继电器的开断，进而可以控制发动机6、抽水泵及曝气泵4中驱动电路的通断，进而控制发动机6、抽水泵及曝气泵4的启停。

在一些实施方式中，为了保证浮床3在不使用船舵时的多方向运动，可以在浮床3的四周设置多个螺旋桨7及发动机6，通过控制不同发动机6的运动，来控制浮床3沿不同方向的运动。

所述控制器包括处理器芯片，所述处理器芯片通过控制发动机6或曝气泵4中驱动电路的通断来控制发动机6及曝气泵4的启停。

所述浮床3的上方设有回转平台，所述回转平台能够在竖直方向中转动，所述回转平台的上方设有CCD摄像机5，所述CCD摄像机5用于采集周围水面的颜色并将视频信息发送给处理器芯片中的图像识软件，图像识别软件分辨水藻聚集区的位置，处理器芯片驱动螺旋桨7转动，浮床3向水藻聚集区运动。

所述回转平台包括步进电机(图中未示出)，所述步进电机的机壳竖直设置于浮床3上表面，所述步进电机的输出轴竖直向上设置并与转动盘(图中未示出)固定连接，所述转动盘的上表面固定设有所述CCD摄像机5。

所述气管10A及曝气头10的数量为多个。所述浮床3为气囊结构。

所述浮床3由多个气囊组成，多个气囊依次连通以方便气囊的充放气。浮床3在不使用时，气囊放气，是的浮床3不占用空间，方便整个装置在不需要除藻时的储存；浮床3在使用时，气囊充气，为整个装置在水体中提供浮力支撑。

在另外一些实施方式中，浮床3可以不采用气囊结构，浮床3可以为一体结构的木板。当然，浮床3也可以采用其他结构，只要能够提供浮力即可，这些可由本领域技术人员自行设置。

工作原理：在水藻威胁严重的小面积水体中放置本装置，将喷液管、气管及抽水泵的抽水管均伸入水体中，然后CCD摄像机5对周围水面摄像并将视频传递给图像识别软件进行分析，得出周围水面颜色最重，水藻聚集最严重的区域，驱动对应螺旋桨7转动，浮床3运动到要作业的场地。利用船锚9将整个装置稳定在水面。

曝气泵4工作将氧气气流通入水体下层，通过下层水体曝气造成水体流动，将上层水体以及产生的藻类翻转到中下层，限制藻类生长，而且通过充氧可以有效增强水体质量，限制氮磷的释放。

太阳能电池板2将光能转化成电能，并利用电池储存电能，电能为曝气泵4及发动机6供电。

储药箱12中过碳酸钠粉末在重力的作用下进入混合器8，然后抽水泵11向混合器8中送水，混合器8中过碳酸钠分解成碳酸钠和双氧水，将双氧水通过喷灌排入水体中。

如图2所示，本实用新型的试验过程：

为验证曝气耦合过碳酸钠装置确实有抑制蓝藻生长的效果，在实验室进行抑藻实验。设计四个圆柱形反应器，内径10厘米，高35厘米，壁厚0.5厘米，采用透明有机玻璃材质。利用蓝绿藻培养基(BG11培养基)培养铜绿微囊藻，四组反应器初始藻密度约为850万个/升。对照组实验条件为既不曝气也不添加过碳酸钠；过碳酸钠组中过碳酸钠浓度5毫克/升；曝气组曝气量为0.4升/分钟；曝气加过碳酸钠组中过碳酸钠浓度5毫克/升，曝气量为0.4升/分钟，其他实验条件相同。

由图2可知，在未采取抑藻措施的情况下(对照组)，铜绿微囊藻在BG11培养基中迅速增殖，在第5天便达到9000万个/升。在添加过碳酸钠组中，铜绿微囊藻生长受到抑制，但在第3天以后，铜绿微囊藻生长开始上升，这可能是由于过碳酸钠产生的大部分双氧水在第3天分解完，说明过碳酸钠在水体中残留时间短，对水体的二次污染小。在曝气组中，铜绿微囊藻的生长也受到了抑制，但是在第三天后，有缓慢上升的趋势。在曝气耦合过碳酸钠组中，铜绿微囊藻浓度迅速下降到小于100万个/升，并在实验后期一直保持很低浓度，因此曝气耦合过碳酸钠能够有效抑制蓝藻爆发。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种利用曝气和过碳酸钠的除藻装置，其特征在于，包括浮床，所述浮床的上表面设有曝气装置、太阳能电池板、控制器和过碳酸钠投放装置，所述曝气装置中的曝气泵与气管的一端连通，气管的另一端与曝气头连通；

所述浮床的上表面设有太阳能电池板，所述太阳能电池板与电池连接，所述电池用于向曝气泵供电；

所述过碳酸钠投放装置包括储药箱、混合器及抽水泵，所述储药箱能够将自身储存的过碳酸钠粉末输送到混合器中，所述抽水泵能够定量抽取河流中的液态水并将其输送到混合器中，所述混合器的下部与喷液管连通，所述喷液管上设有第一电磁阀；

所述控制器与曝气泵、抽水泵信号连接，所述控制器用于控制曝气泵、抽水泵的启停。

2.根据权利要求1所述的利用曝气和过碳酸钠的除藻装置，其特征在于，所述储药箱为箱体结构，储药箱固定设置于混合器的上方，所述储药箱与混合器通过竖直布置的输料管连通，所述输料管上设有第二电磁阀，所述控制器控制第一电磁阀及第二电磁阀的通断，所述电池为抽水泵供电。

3.根据权利要求2所述的利用曝气和过碳酸钠的除藻装置，其特征在于，还包括发动机，所述发动机通过传动装置与螺旋桨连接，所述螺旋桨设置于浮床的侧面，所述发动机通过电池供电，控制器能够控制抽水泵及发动机的启停。

4.根据权利要求3所述的利用曝气和过碳酸钠的除藻装置，其特征在于，所述控制器包括处理器芯片，所述处理器芯片通过控制发动机、抽水泵或曝气泵中驱动电路的通断来控制发动机及曝气泵的启停。

5.根据权利要求4所述的利用曝气和过碳酸钠的除藻装置，其特征在于，所述浮床的上方设有回转平台，所述回转平台能够在竖直方向中转动，所述回转平台的上方设有CCD摄像机，所述CCD摄像机用于采集周围水面的颜色并将视频信息发送给处理器芯片中的图像识软件，图像识别软件分辨水藻聚集区的位置，处理器芯片驱动螺旋桨转动，浮床向水藻聚集区运动。

6.根据权利要求5所述的利用曝气和过碳酸钠的除藻装置，其特征在于，所述回转平台包括步进电机，所述步进电机的机壳竖直设置于浮床上表面，所述步进电机的输出轴竖直向上设置并与转动盘固定连接，所述转动盘的上表面固定设有所述CCD摄像机。

7.根据权利要求1所述的利用曝气和过碳酸钠的除藻装置，其特征在于，所述气管及曝气头的数量为多个。

8.根据权利要求1所述的利用曝气和过碳酸钠的除藻装置，其特征在于，所述浮床为气囊结构。

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