CN101624821A - 大型仿生式水面蓝藻清除设备 - Google Patents
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Abstract
一种模仿鲢鱼滤食水中浮游生物原理研发的大型水面蓝藻清除装置：以21m×6m动力平台为载体，50KW柴油发电机组为动力；前端安装宽度10m分离铲在行进中分离富含蓝藻的表层水，由10个分支的泵－管系统从分离铲中汲取藻水，送至600m2鳃式过滤器进行初级过滤，再以摇振筛浓缩，3m3缓存池暂存藻浆；一台后置11KW电动挂浆机提供非作业驱动，一台后置5.5KW调频电动挂浆机提供作业驱动，一台前置2.2KW喷水推进器提供辅助转向动力。作业幅宽10m，最大作业航速5km/h，汲取、过滤藻水能力1000m3/h。本项技术可用于湖面蓝藻大规模清除，具有高效率、低能耗的优势。
Description
所属技术领域：
大水面环保(蓝藻灾害控制)技术。本发明涉及一种模仿鲢鱼滤食水中浮游生物原理研发的大型水面蓝藻清除装置，适用于湖面蓝藻大规模清除，具有高效率、低能耗的优势。
背景技术：
在我国湖泊蓝藻污染问题出现后，各种蓝藻收集设备应运而生，一般采用带筛机过滤、斜面过滤、振动斜筛过滤、絮凝气浮分离、电磁分离等传统的藻水初级分离技术，普遍存在效率低、能耗高的问题，单机每小时汲取处理藻水几十立方米，运行功率几十千瓦，远远不能满足太湖、巢湖、滇池等大型湖泊的蓝藻灾害控制需求，每年数十万吨的蓝藻清除主要靠人工打捞，迫切需要类似于“康拜因联合收割机”那样的大型水面蓝藻清除设备。
发明内容：
本发明的目标在于：仿照鲢鱼高效滤食水体中浮游生物的原理，以高效率、低能耗为目标，组装式内陆水体水上工作平台(授权号ZL 02258481.1)和鳃式过滤器(受理号200910031268.0)为基础，研发高效分离、汲取、处理富含蓝藻表水层的大型设备，必须解决以下技术问题。
◆研发宽幅分离铲，工作幅宽达到10m，能够在静态或匀速行进状态有效分离富含蓝藻的表水层。
◆研发多分支汲藻泵管系统，能够从深度仅有0.2m的宽幅分离铲中以1000m3/h的流量汲取藻水。
◆研制船载鳃式过滤器，能够对1000m3/h的藻水流进行初级过滤，浓缩比大于20∶1。
◆研制与鳃式过滤器配套的摇振浓缩筛，进液流量＞50m3/h，排出藻浆自由水含量50％左右。
◆研制符合大型仿生式水面蓝藻清除设备技术需求的载体平台，面积、载荷、平稳性、可操控性达到相关要求。
为解决以上技术问题并达到研发目标，采取了以下技术方案。
(1)载体平台及动力系统
载体平台基本结构借鉴“组装式内陆水体水上工作平台(授权号ZL 02258481.1)”，规格按照大型仿生式水面蓝藻清除设备技术需求进行调整和改进，动力系统根据需要研发。
如图1示，以14道18#工字钢横梁(1)通过28个鞍座(2)将两个直径1.5m的钢质浮筒(3)连接成一个宽度6m、长度21m的载体平台，两侧以18#槽钢舷板(4)连接各横梁顶端。浮筒内对应于横梁处设有横隔板(5)以增加强度，浮筒两端做成侧扁楔形以减小行进阻力。尾部中央装50kw柴油发电机组(6)，左侧安装11kw电动挂浆机(7)，右侧安装5.5kw调频电动挂浆机(8)。前部两道横梁之间中央安装2.2kw万向喷水推进器(9)，左侧安装驾驶室(10)。
由柴油发电机组提供电力，自驾驶室进行驾控，11kw电动挂浆机提供非作业行进动力，5.5kw调频电动挂浆机提供作业行进动力，万向喷水推进器提供辅助转向和作业行进姿态控制动力。
(2)宽幅分离铲和汲藻泵管系统
宽度10m的钢质分离铲体(11)附着安装在三棱框架(12)的下面，水平悬挂在载体平台两个浮筒(3)前端的竖向滑轨(13)上，通过两个同步电动螺旋升降机(14)和链条(15)来控制分离铲的高度。10台口径6英寸的潜水电泵(16)均匀地垂直安装在分离铲底部，以钢丝软管(17)与架设在上方的“T”形总管(18)连接。
分离铲下降至作业高度后，启动潜水电泵，10台水泵自分离铲中汲取藻水，经钢丝软管汇集至“T”形总管。
(3)船载鳃式过滤器
船载鳃式过滤器(19)采用鳃式过滤器技术(受理号20091003 1268.0)，过滤面积600m2，滤网采用200目特制不锈钢筛绢，安装在载体平台中央。进液总管(20)与汲藻泵管系统的“T”形总管(18)尾部连接，总集液槽(21)将浓藻液排出，滤过液落入作业水体。
(4)摇振浓缩筛及藻浆缓存池
畚箕形全不锈钢筛体(22)由四根悬臂(23)悬挂在支撑框架(24)下方，由调频-调幅曲轴机(25)及连杆(26)驱动，水平方向(左右)摇振，频率每秒1～10次，振幅200～500mm。
摇振浓缩筛安装在第11～12横梁之间，承接鳃式过滤器集液槽(21)的浓藻液，经摇振过滤浓缩后的藻浆自流进入第12～13横梁之间的钢质藻浆缓存池(27)，滤过液落入作业水体。
(5)装配集成
将以上载体平台(28)、动力系统、宽幅分离铲(29)、汲藻泵管系统(30)、鳃式过滤器(19)、摇振筛(31)、缓冲池(27)进行装配集成，就形成图5所示的大型仿生式水面蓝藻清除设备，作业幅宽10m，最大作业航速5km/h、汲取处理藻水1000m3/h。
本发明主要有以下优点：
(1)高效。作业幅宽达10m，汲取处理藻水1000m3/h，与同类设备相比单机作业能力提高了一个数量级。
(2)节能。动力总装机50kw，汲取处理藻水1000m3/h，单位能耗0.02kw/m3，与同类设备相比单位能耗降低了一个数量级。
(3)适应大水面作业。吃水深度0.8m，作业幅宽10m，最大作业航速5km/h，配备DGPS导航系统后可昼夜连续作业，日清扫水面1km2，适用于大型湖泊、水库的蓝藻规模化清除。
应用举例：
本发明已经制作出“大型仿生式水面蓝藻清除装置”(见图5)，在太湖蓝藻灾害控制中投入使用。
附图说明：
图1(a)——载体平台及动力系统侧面图
图1(b)——载体平台及动力系统俯视图
图1(c)——载体平台横断面图
图2(a)——宽幅分离铲和汲藻泵管系统侧面图
图2(b)——宽幅分离铲和汲藻泵管系统正面图
图3(a)——鳃式过滤器安装位置侧面图
图3(b)——鳃式过滤器安装位置俯视图
图4(a)——摇振浓缩筛及藻浆缓存池侧面图
图4(b)——摇振浓缩筛及藻浆缓存池俯视图
图5(a)——大型仿生式水面蓝藻清除装置侧面图
图5(b)——大型仿生式水面蓝藻清除装置建成图(实物照片)
图中：1.横梁，2.鞍座，3.浮筒，4.舷板，5.横隔板，6.柴油发电机组，7.电动挂浆机，8.调频电动挂浆机，9.万向喷水推进器，10.驾驶室，11.钢质分离铲体，12.三棱框架，13.滑轨，14.螺旋升降机，15.链条，16.潜水电泵，17.钢丝软管，18.“T”形总管，19.鳃式过滤器，20.进液总管，21.总集液槽，22.筛体，23.悬臂，24.支撑框架，25.调频-调幅曲轴机，26.连杆，27.藻浆缓存池，28.载体平台，29.分离铲，30.汲藻泵管系统，31.摇振筛。
具体实施方式：
本发明按照以下步骤进行作业使用：
(1)启动柴油发电机组。
(2)启动调频电动挂浆机和万向喷水推进器，将本装置驶离码头。
(3)启动电动挂浆机，将本装置驶入作业水域。
(4)关闭推进系统，进入静止状态。
(5)启动同步电动螺旋升降机，使分离铲下落至作业位。
(6)依次启动10台水泵和摇振筛，进入作业状态。
(7)调整分离铲至适当的作业高度。
(8)启动调频电动挂浆机和万向喷水推进器，按照预定的航线和速度行进作业。
(9)必要时将缓存池藻浆泵送至随从运输船(在行进作业中完成)。
(10)作业完毕后，依次关闭万向喷水推进器、调频电动挂浆机、水泵和摇振筛，放空汲水泵管系统，清洗筛面。
(11)启动同步电动螺旋升降机，将分离铲提升至待机位。
(12)将本装置开回码头内停泊。
(13)关闭柴油发电机组。
(14)维护保养。
Claims (7)
1.一种大型仿生式水面蓝藻清除装置，模仿鲢鱼滤食水中浮游生物原理，由载体平台、动力系统、分离铲、汲藻泵管系统、鳃式过滤器、摇振浓缩筛、缓存池等组成，其特点为：以21m×6m动力平台为载体，50KW柴油发电机组为动力；前端安装宽度10m分离铲在行进中分离富含蓝藻的表层水，由10个分支的泵-管系统从分离铲中汲取藻水，送至600m2鳃式过滤器进行初级过滤，再以摇振筛浓缩，3m3缓存池暂存藻浆；一台后置11KW电动挂浆机提供非作业驱动，一台后置5.5KW调频电动挂浆机提供作业驱动，一台前置2.2KW喷水推进器提供辅助转向动力，前置驾驶室。
2.根据权利要求1所述的大型仿生式水面蓝藻清除装置，其特征是：载体平台基本结构采用组装式内陆水体水上工作平台(授权号ZL 02258481.1)，根据需要将规格调整为21m×6m，浮筒直径调整为1.5m，浮筒两端做成侧扁楔形；以50KW柴油发电机组为动力，两台电动挂浆机提供驱动力，增设前置喷水推进器和驾驶室。
3.根据权利要求1所述的大型仿生式水面蓝藻清除装置，其特征是：分离铲以三棱框架支撑宽度10m的钢质分离铲体，以安装在两个浮筒前端的滑轨、链条和同步电动螺旋升降机悬挂分离铲并调节其高度，以精确分离富含蓝藻表水层。
4.根据权利要求1所述的大型仿生式水面蓝藻清除装置，其特征是：汲藻泵管系统由10台口径6英寸的潜水电泵均匀地垂直安装在分离铲底部，以钢丝软管与架设在上方的“T”形总管连接，自分离铲内汲取藻水并输送至鳃式过滤器。
5.根据权利要求1所述的大型仿生式水面蓝藻清除装置，其特征是：鳃式过滤器总过滤面积600m2，滤网采用200目特制不锈钢筛绢，进液总管与汲藻泵管系统的“T”形总管连接，总集液槽将浓藻液排入摇振筛，滤过液落入作业水体。
6.根据权利要求1所述的大型仿生式水面蓝藻清除装置，其特征是：摇振浓缩筛之畚箕形筛体由四根悬臂悬挂在支撑框架下方，由调频-调幅曲轴机及连杆驱动，水平方向(左右)摇振，频率每秒1～10次，振幅200～500mm；安装在第11～12横梁之间，承接鳃式过滤器集液槽的浓藻液，经摇振过滤浓缩后的藻浆自流进入第12～13横梁之间的藻浆缓存池，滤过液落入作业水体。
7.根据权利要求1所述的大型仿生式水面蓝藻清除装置，其特征是：作业幅宽10m，最大作业航速5km/h，汲取、过滤藻水能力1000m3/h，可连续作业。
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