一種定時監(jiān)測的超聲波抑藻除藻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及水體藻類去除技術(shù)，特別設(shè)及一種定時監(jiān)測的超聲波抑藻除藻系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 水體富營養(yǎng)化引發(fā)的水華現(xiàn)象（藍(lán)綠藻大量繁殖）在湖泊等水域日趨頻繁和嚴(yán) 重，給環(huán)境和經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失和災(zāi)難。世界上第一臺超聲波除藻器于1999年開始應(yīng)用 于開放性水域中，到目前為止，已經(jīng)發(fā)展成為一種具有極強(qiáng)殺滅水藻功能的成熟產(chǎn)品，世界 上已有十幾個國家推廣使用，已被證明是一種最簡單、最有效的環(huán)保除藻技術(shù)，無論是發(fā)泡 式藻類、漂浮式藻類或有根的藻類都能有效消除。 陽00引申請?zhí)枮镃N201410046048中國專利文獻(xiàn)公開了一種太陽能水面除藻系統(tǒng)及水面 除藻方法，專利采用太陽能發(fā)電功能，利用超聲波、紫外線、除藻劑和增氧曝氣四種除藻方 式組合，通過水循環(huán)裝置實現(xiàn)工作區(qū)域水體從下方中央向上方四周的循環(huán)，水質(zhì)監(jiān)測裝置、 除藻裝置24小時開機(jī)工作。運(yùn)種方法可W有效的抑制工作區(qū)域內(nèi)水藻的生長，但工作區(qū)域 范圍小，難W對較大范圍的水域進(jìn)行除藻抑藻；無固定裝置，易受水流影響漂移至非工作區(qū) 域甚至遺失，易受風(fēng)浪影響發(fā)生側(cè)翻；水藻受超聲波福照時間過長會產(chǎn)生過多的藻毒素，影 響水質(zhì)。
[0004] 申請?zhí)枮镃N201410554121的中國專利文獻(xiàn)公開了一種基于太陽能發(fā)電的超聲除 藻方法及設(shè)備，專利采用太陽能船帆驅(qū)動設(shè)備前進(jìn)并收集富藻水，用超聲波對富藻水進(jìn)行 處理，處理后的富藻水過濾得到藻渣并進(jìn)行干化和收集。運(yùn)種方法可W在小的工作范圍內(nèi) 實現(xiàn)有效的除藻效果，將理后的藻渣移出原生態(tài)系統(tǒng)，可W降低氮憐等元素在水體中的含 量，除藻徹底。但該設(shè)備沒有艙和運(yùn)動控制裝置，在沒有風(fēng)的情況下無法移動，不能進(jìn)行持 續(xù)作業(yè)；在水流風(fēng)浪影響下工作路徑難W控制，大范圍區(qū)域的除藻效果不理想；在風(fēng)浪較 大的情況下可能發(fā)生側(cè)翻；沒有監(jiān)測裝置，需要較多人工輔助，智能化程度低，難W在最佳 時間進(jìn)行抑藻。 陽0化]可見現(xiàn)有技術(shù)中除藻技術(shù)存在工作區(qū)域小、較大范圍除藻效果不理想、抗風(fēng)浪差、 難W長期保持在工作區(qū)域工作、監(jiān)測過程的耗能過高等不足。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型提供了一種定時監(jiān)測的超聲波抑藻除藻系統(tǒng)，無需連續(xù)工作，根據(jù)水 質(zhì)的情況選擇不同的超聲波進(jìn)行除藻或抑藻，能耗低，抑藻除藻效果好，長期使用后使作業(yè) 水體的藻類保持在安全范圍。
[0007] 一種定時監(jiān)測的超聲波抑藻除藻系統(tǒng)，包括主體支架，W及安裝在主體支架上的 超聲波發(fā)射單元、用于監(jiān)測水質(zhì)并控制超聲波發(fā)射單元工作的監(jiān)測單元和供能單元，所述 抑藻除藻系統(tǒng)還包括定時單元，用于間斷性啟動監(jiān)測單元；
[0008] 所述監(jiān)測單元固定在主體支架的下方，所述監(jiān)測單元包括傳感器固定支架W及安 裝在傳感器固定支架上的葉綠素a傳感器、藻青蛋白傳感器、抑值傳感器、懸浮固體量傳感 器、溶解氧傳感器和溫度傳感器；
[0009] 所述超聲波發(fā)射單元包括超聲波換能器和控制單元，所述控制單元接收監(jiān)測單元 的監(jiān)測結(jié)果，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果控制超聲波換能器發(fā)出相應(yīng)功率和頻率的超聲波進(jìn)行抑藻或 除藻。
[0010] 本實用新型設(shè)有定時單元，控制監(jiān)測單元間斷性工作，間斷性即間隔一定時間，避 免了系統(tǒng)連續(xù)工作能耗高的問題；監(jiān)測單元設(shè)有多個監(jiān)測不同水質(zhì)指標(biāo)的傳感器，可W準(zhǔn) 確監(jiān)測水體的水質(zhì)狀況，控制所述超聲波發(fā)射單元高效工作，避免無用功，節(jié)約能耗；還設(shè) 有可W根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果發(fā)出不同功率和頻率的超聲波進(jìn)行抑藻或除藻的超聲波發(fā)射單 元，針對性強(qiáng)、抑藻除藻效果好，進(jìn)一步降低能耗。
[0011] 相應(yīng)功率和頻率的超聲波是指控制單元內(nèi)預(yù)設(shè)有多種功率和頻率的超聲波，根據(jù) 監(jiān)測結(jié)果，發(fā)出不同功率和頻率的超聲波分別進(jìn)行抑藻或除藻。
[0012] 優(yōu)選的，所述超聲波換能器固定在主體支架的下方，設(shè)有至少=個、環(huán)繞布置使超 聲波向四周發(fā)射。設(shè)置環(huán)繞布置的至少=個超聲波換能器組合后的系統(tǒng)，無需旋轉(zhuǎn)和其他 輔助方式，即可對工作半徑內(nèi)的圓形水域進(jìn)行有效的除藻抑藻工作，工作效率高，設(shè)備結(jié)構(gòu) 簡單。
[0013] 為了便于系統(tǒng)在水體表面安裝，優(yōu)選的，還包括漂浮單元，該漂浮單元為一體式的 浮塊，所述主體支架圍繞浮塊固定連接，所述浮塊和主體支架為矩形，一體式結(jié)構(gòu)有助于保 持系統(tǒng)整體的平穩(wěn)。主體支架為侶合金外框架，內(nèi)部填充泡沫塑料作為浮塊。
[0014] 為了發(fā)射的超聲波可W覆蓋系統(tǒng)周圍的水域，優(yōu)選的，所述超聲波換能器設(shè)有兩 兩對稱布置的四個，分別固定在矩形的浮塊的對稱軸上。
[0015] 為了防止系統(tǒng)漂移工作水域，優(yōu)選的，還包括定位單元，所述定位單元設(shè)有兩組， 每組包括一端連接浮塊底面的牽引繩W及固定在牽引繩另一端的定位塊；兩組的牽引繩分 別固定在矩形浮塊的兩對角上。
[0016] 上述結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)在受到風(fēng)浪的影響后受牽引繩的拉力可W回復(fù)到原位置，同時發(fā) 生側(cè)翻所需的風(fēng)力也大大增加，提高了抗風(fēng)浪能力。定位塊即質(zhì)量較大的立方體重物，用于 定位，主要材料可W采用混凝±，容易獲取，成本較低。
[0017] 優(yōu)選的，所述供能單元包括：固定在主體支架的上方、用于供電的蓄電池組，用于 向蓄電池組充電的太陽能電池板和充放電控制器，W及將蓄電池組的直流電轉(zhuǎn)換成交流電 的逆變器。采用太陽能電池板提供能量和蓄電池儲能，節(jié)能環(huán)保，工作狀態(tài)受天氣影響小。
[0018] 優(yōu)選的，還包括安裝在主體支架上的無線通訊模塊，從而可根據(jù)需求實施抑藻除 藻系統(tǒng)的自動作業(yè)和遠(yuǎn)程人工操作，降低人力成本，將系統(tǒng)清除水華的效果最大化。
[0019] 本實用新型還公開了一種定時監(jiān)測的超聲波抑藻除藻方法，通過上述的定時監(jiān)測 的超聲波抑藻除藻系統(tǒng)，定時監(jiān)測水質(zhì)，無需24小時工作，根據(jù)水質(zhì)的情況選擇不同的超 聲波進(jìn)行除藻或抑藻，能耗低，抑藻除藻效果好。
[0020] 一種定時監(jiān)測的超聲波抑藻除藻方法，使用上述的定時監(jiān)測的超聲波抑藻除藻系 統(tǒng)，包括W下步驟：
[0021] (1)將超聲波抑藻除藻系統(tǒng)放入工作水體中，間斷性監(jiān)測水體，水體的監(jiān)測指標(biāo)為 葉綠素a濃度、藻青蛋白濃度、抑值、懸浮固體量、溶解氧濃度和水溫；
[0022] (2)根據(jù)步驟（I)的監(jiān)測結(jié)果，控制超聲波換能器向水體發(fā)出相應(yīng)功率和頻率的 超聲波進(jìn)行抑藻或除藻。
[0023] 相應(yīng)功率和頻率的超聲波是指預(yù)設(shè)有多種功率和頻率的超聲波，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果， 發(fā)出不同功率和頻率的超聲波分別進(jìn)行抑藻或除藻。
[0024] 本實用新型方法控制監(jiān)測單元間斷性工作，避免了系統(tǒng)連續(xù)工作能耗高的問題； 監(jiān)測多種水質(zhì)指標(biāo)，可W準(zhǔn)確監(jiān)測水體的水質(zhì)狀況，控制所述超聲波發(fā)射單元高效工作，避 免無用功，節(jié)約能耗；根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果發(fā)出不同功率和頻率的超聲波進(jìn)行抑藻或除藻，針 對性強(qiáng)、抑藻除藻效果好，進(jìn)一步降低能耗。
[0025] 優(yōu)選的，根據(jù)步驟（1)的監(jiān)測結(jié)果，向水體發(fā)出相應(yīng)功率和頻率的超聲波進(jìn)行抑 藻、除藻或無動作的具體過程為： 陽0%] 2-1當(dāng)監(jiān)測到在抑為7. 5~8. 5,水溫不低于24攝氏度，懸浮固體量在22~50NTV 的條件下，W下S項指標(biāo)有至少兩項出現(xiàn)時：葉綠素a濃度超過46mg/l，藻青蛋白濃度超過 143mg/l，溶解氧濃度低于3. 6mg/l，即判定滿足水華爆發(fā)的先兆條件，向水體發(fā)出頻率為 180~220曲Z、功率為40~60W的超聲波進(jìn)行抑藻，福照至少4min;
[0027] 將上述水質(zhì)情況判定滿足水華爆發(fā)的先兆條件，使用頻率為180~220曲Z、功率 為40~60W的超聲波對該種水質(zhì)具有良好的抑制效果，福射時間控制在4minW上，既可W對藻類進(jìn)行有效的抑制。高頻率、高功率都會增加能耗，降低頻率和功率又會影響效果，經(jīng) 過實驗進(jìn)行優(yōu)選，步驟2-1中，超聲波頻率為200~220曲Z，功率為48~52W，進(jìn)一步優(yōu)選 的，超聲波頻率為200曲Z，功率為50W。 陽02引 2-2當(dāng)監(jiān)測到在抑為7. 5~8. 5,水溫超過24攝氏度，懸浮固體量在22~50NTV 的條件下，W下S項指標(biāo)有至少兩項出現(xiàn)：葉綠素a濃度超過68mg/l，藻青蛋白濃度超過 171111旨/1，溶解氧濃度低于2. 8mg/l，判定滿足水華已經(jīng)爆發(fā)條件，向水體發(fā)出頻率為18~ 22曲Z、功率為60~80W的超聲波進(jìn)行除藻，福照至少7min。
[0029] 將上述水質(zhì)情況判定滿足水華已經(jīng)爆發(fā)條件，使用頻率為20~22曲Z、功率為 60~80W的超聲波對該種水質(zhì)具有良好的除藻效果，福射時間控制在7minW上，既可W對 藻類進(jìn)行有效的去除；高頻率、高功率都會增加能耗，降低頻率和功率又會影響效果，經(jīng)過 實驗進(jìn)行優(yōu)選，超聲波頻率為19~21曲Z，功率為68~72W;進(jìn)一步優(yōu)選的，超聲波頻率為 20曲Z，功率為70W。
[0030] 優(yōu)選的，間斷性監(jiān)測水體的間隔時間為3~5小時。上述間隔時間下，本實用新型 可W有效將作業(yè)水體的藻類保持在安全范圍。
[0031] 監(jiān)測結(jié)果不滿足上述條件時，則系統(tǒng)不工作。
[0032] 本實用新型的有益效果：
[0033] 本實用新型通過定時單元，控制監(jiān)測單元間斷性工作，同時監(jiān)測單元設(shè)有多個監(jiān) 測不同水質(zhì)指標(biāo)的傳感器，可W準(zhǔn)確監(jiān)測水體的水質(zhì)狀況，控制所述超聲波發(fā)射單元高效 工作，避免在非工作時間消耗能量，節(jié)約能耗；還設(shè)有可W根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果發(fā)出不同功率 和頻率的超聲波進(jìn)行抑藻或除藻的超聲波發(fā)射單元，針對性強(qiáng)、抑藻除藻效果好，進(jìn)一步降 低能耗，長期使用后作業(yè)區(qū)域的藍(lán)綠藻密度保持在安全范圍，避免水華的發(fā)生，在湖泊，緩 流河道，水庫等水域內(nèi)使用具有良好的抑藻除藻效果和經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0034] 圖1是本實用新型的主視圖。
[0035] 圖2是本實用新型的左視圖。
[0036] 圖3是本實用新型的仰視圖。
[0037] 圖4是本實用新型的俯