CN101209871A - 一种太阳能超声波除藻仪及其除藻方法 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能超声波除藻仪及其除藻方法，它涉及水处理技术领域，它解决了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，费用高的问题。装置中的太阳能电池安装固定于外壳上部，储能器、控制器、震荡信号发生器和超声波发声器安装于外壳内，太阳能电池的输出端连接储能器的输入端，储能器的输出端连接控制器的输入端，控制器的输出端连接震荡信号发生器的输入端，震荡信号发生器的输出端连接超声波发声器的输入端；各个部件都采用防水材料包装。方法为用浮子将太阳能超声波除藻仪置于水面下0～1米的位置灭藻或置于岸边，将水引入到装置中进行除藻。本发明具有节能环保，而且安装方便、工作可靠的优点。
Description
技术领域：
本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种太阳能超声波抑藻仪和除藻方法。
背景技术
随着社会工业化进程的加快，人类在工农业生产以及日常生活中向水体中排入大量含氮、磷的污染物，加速了湖泊、水库的富营养化进程。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。近十几年来，我国很多水域水华(藻华，又称为藻类爆发)发生的频率越来越高，带来的经济损失越来越大，探索有效的、经济的、无二次污染的、生态学风险小的控制水华发生的方法是当前环境科学的一项重要的任务。
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。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。
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。在应用于较小的水体除藻时，现有超声波抑藻仪的安装与使用非常简单方便，但在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，导致了现有超声波抑藻仪和除藻方法难以应用。
发明内容
本发明解决了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，费用高的问题，而提供了一种太阳能超声波除藻仪及其除藻方法。
本发明的太阳能超声波除藻仪由外壳1、太阳能电池2、储能器3、控制器4、震荡信号发生器5和超声波发声器6组成；太阳能电池2安装固定于外壳1上部，储能器3、控制器4、震荡信号发生器5和超声波发声器6安装于外壳1内，太阳能电池2的输出端连接储能器3的输入端，储能器3的输出端连接控制器4的输入端，控制器4的输出端连接震荡信号发生器5的输入端，震荡信号发生器5的输出端连接超声波发声器6的输入端；各个部件都采用防水材料包装。
本发明太阳能超声波除藻仪的除藻方法的步骤如下：
步骤一：将太阳能超声波除藻仪外壳1上固定至少一个浮子7；
步骤二：通过浮子7将太阳能超声波除藻仪悬浮于水体内，使太阳能超声波抑藻仪外壳1的上表面在水面下0～1米的位置，而太阳能电池2置于水面上；
步骤三：开启太阳能超声波除藻仪，通过控制器4控制震荡信号发生器5发出变频震荡信号，驱动超声波发声器6发出频率不断变化的超声波，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。
本发明太阳能超声波除藻仪的另一种除藻方法的步骤如下：
步骤一：将太阳能超声波除藻仪放置在岸边；
步骤二：通过水泵8和进水管9将污染水引到太阳能超声波除藻仪中；
步骤三：开启太阳能超声波除藻仪，通过控制器4控制震荡信号发生器5发出变频震荡信号，驱动超声波发声器6发出频率不断变化的超声波，超声波辐射的时间为10s～60s，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；
步骤四：将经过超声波的含藻水通过排水管10排回到水体中，完成净水过程。
由于不同的藻类对不同功率、不同频率的超声波敏感，所以本发明的太阳能超声波除藻仪可以发射功率为0.1～2kW、15～100kHz的超声波，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。
由于采用绿色无污染的太阳能作为能源，不使用任何化学药剂，所以本太阳能超声波抑藻仪节能环保，而且安装方便、工作可靠，特别适合在大的水体中心和无电源供应的水体使用，是一种很有发展前途的除藻和抑藻技术。
附图说明
图1是本发明太阳能超声波除藻仪的结构示意图；图2是本发明的具体实施方式三的结构示意图；图3是具体实施方式四的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1所示，本实施方式由外壳1、太阳能电池2、储能器3、控制器4、震荡信号发生器5和超声波发声器6组成；太阳能电池2安装固定于外壳1上部，储能器3、控制器4、震荡信号发生器5和超声波发声器6安装于外壳1内，太阳能电池2的输出端连接储能器3的输入端，储能器3的输出端连接控制器4的输入端，控制器4的输出端连接震荡信号发生器5的输入端，震荡信号发生器5的输出端连接超声波发声器6的输入端；各个部件都采用防水材料包装。其中太阳能电池2和控制器4采用京瓷(天津)太阳能有限公司生产的设备。震荡信号发生器5和超声波发声器6由专业的超声设备公司根据要求提供，具体厂家有上海杰恩普超声设备有限公司、杭州成功超声设备有限公司、深圳市科工达超声设备有限公司、佛山市顺德区佳姆信超声设备有限公司。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点在于超声波发声器6的发射功率为0.1～2kW，频率为15～100kHz的超声波。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：如图2所示，本实施方式的步骤如下：
步骤一：将太阳能超声波除藻仪外壳1上固定有至少一个浮子7；
步骤二：通过浮子7将太阳能超声波除藻仪悬浮于水体内，使太阳能超声波抑藻仪外壳1的上表面在水面下0～1米的位置，而太阳能电池2置于水面上；
步骤三：开启太阳能超声波除藻仪，通过控制器4控制震荡信号发生器5发出变频震荡信号，驱动超声波发声器6发出频率不断变化的超声波，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。
具体实施方式四：如图3所示，本实施方式的步骤如下：
步骤一：将太阳能超声波除藻仪放置在岸边；
步骤二：通过水泵8和进水管9将污染水引到太阳能超声波除藻仪中；
步骤三：开启太阳能超声波除藻仪，通过控制器4控制震荡信号发生器5发出变频震荡信号，驱动超声波发声器6发出频率不断变化的超声波，超声波辐射的时间为10s～60s，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；
步骤四：将经过超声波的含藻水通过排水管10排回到水体中，完成净水过程。
Claims (4)
1.一种太阳能超声波除藻仪，其特征在于它由外壳(1)、太阳能电池(2)、储能器(3)、控制器(4)、震荡信号发生器(5)和超声波发声器(6)组成；太阳能电池(2)安装固定于外壳(1)上部，储能器(3)、控制器(4)、震荡信号发生器(5)和超声波发声器(6)安装于外壳(1)内，太阳能电池(2)的输出端连接储能器(3)的输入端，储能器(3)的输出端连接控制器(4)的输入端，控制器(4)的输出端连接震荡信号发生器(5)的输入端，震荡信号发生器(5)的输出端连接超声波发声器(6)的输入端；各个部件都采用防水材料包装。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能超声波除藻仪，其特征在于超声波发声器(6)的发射功率为0.1～2kW，频率为15～100kHz的超声波。
3.一种太阳能超声波除藻方法，其特征在于它的步骤如下：
步骤一：将太阳能超声波除藻仪外壳(1)上固定至少一个浮子(7)；
步骤二：通过浮子(7)将太阳能超声波除藻仪悬浮于水体内，使太阳能超声波抑藻仪外壳(1)的上表面在水面下0～1米的位置，而太阳能电池(2)置于水面上；
步骤三：开启太阳能超声波除藻仪，通过控制器(4)控制震荡信号发生器(5)发出变频震荡信号，驱动超声波发声器(6)发出频率不断变化的超声波，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。
4.一种太阳能超声波除藻方法，其特征在于它的步骤如下：
步骤一：将太阳能超声波除藻仪放置在岸边；
步骤二：通过水泵(8)和进水管(9)将污染水引到太阳能超声波除藻仪中；
步骤三：开启太阳能超声波除藻仪，通过控制器(4)控制震荡信号发生器(5)发出变频震荡信号，驱动超声波发声器(6)发出频率不断变化的超声波，超声波辐射的时间为10s～60s，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；
步骤四：将经过超声波的含藻水通过排水管(10)排回到水体中，完成净水过程。
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