CN106957081A - 水华治理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水华治理系统，包括供电模块和水质净化模块，水质净化模块包括二氧化钛光触媒板、紫外线灯及光敏开关电路，紫外线灯开启时照射至二氧化钛光触媒板上，供电模块、光敏开关电路及紫外线灯串联。本发明集水质监测与水华治理功能于一体，利用光触媒受紫外线照射分解藻类等原核生物的特点，设计了一套可在无人管理的情况下，实现水质监测信息的传输、紫外线灯自主供电的装置，使鱼塘的运行与维护长时间自动化，有效地节省了鱼塘监管人员以及鱼塘清理人员的雇佣，极大地减少了人力、财力与物力，达到了节能减排的目的。

Description

水华治理系统

技术领域

本发明涉及水华治理技术领域，具体涉及一种水华治理系统。

背景技术

随着现代化工、农业生产的迅猛发展，大量工农业废水和生活污水被排放出来，其中相当一部分未经处理就直接排入水体，导致近海、港湾以及一些淡水湖泊、水库富营养化程度日趋严重。同时，由于水域开发程度的增高和水产养殖业的扩大，也带来了水域生态环境和养殖业自身污染问题，全球气候的变化也导致了水华现象的频繁发生。

水华现象是在特定的环境条件下，水体中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。近年来我国水华爆发的事件频发，不仅制约了经济的快速发展，而且也给人们的生活生产带来到了极大的不便。密集的浮游藻类阻挡了阳光的光线透射，底栖的水生植物因得不到充足的太阳能而不能正常的生长发育，同时还因其强烈吸收可见光的短波部分使水温升高影响了对水温敏感的生物种群的生存；浮游藻类的大量繁殖往往密集在水面形成一层薄皮或泡沫，水体颜色变绿，加之死亡的浮游生物和鱼类漂浮在其中，不仅使原来干净、清澈、透明的水体变得色泽混杂，浮游藻类死亡后沉入水底并堆积使水体变浅，加速了湖泊水库的沼泽进程，破坏了原有的生态景观；同时位于江河上游的湖泊、水库等大型水体若发生有害水华，浮游藻类释放的毒素和死亡的浮游生物污染了水源，导致水质下降，影响下游城乡居民生活用水质量，造成用水不便与困难。最新研究表明，它还是一种强烈的促癌剂，长期饮用含有该毒素的水可引发肝癌。另外，浮游藻类的生命活动会产生亚硝酸盐类致癌物质，也可使水体pH值升高促进霍乱弧菌的生长与繁殖，危害人体健康。有数据表明，蓝藻毒素是诱发肝癌的重要原因之一。而且，蓝藻毒素能引起学龄儿童的肝损伤，从小埋下罹患肝癌的祸根。

当前通用的水华治理方法主要有人工打捞和化学药物治理两种：

1.人工打捞治理水华

人工打捞治理的最大优势是简单易行、可操作性高。但是随着当前城乡大型化养殖的推广，鱼塘的面积越来越大，并开始与天然湖泊相结合。而人工打捞的效率低、所需劳动力大，因此时间成本与资金成本极高。

2.化学药物治理

化学药物治理的治理原理是：人员驾驶船只将化学药物抛洒到水体中，通过化学反应杀灭水体表层的水华及藻类植物。但是药物治理后水质成色差，且药物治理不彻底，水华易发生反复，且药物投放量难以准确控制。

综上所示，我们认为当前通用的两种水华治理方式，耗费了大量金钱与资源、不能满足国内水华治理的要求，且不符合我们当下节能减排的理念。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种水华治理系统，该水华治理系统可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种水华治理系统，该水华治理系统包括供电模块和水质净化模块，水质净化模块包括二氧化钛光触媒板、紫外线灯及光敏开关电路，紫外线灯开启时照射至二氧化钛光触媒板上，供电模块、光敏开关电路及紫外线灯串联。

该水华治理系统具有的优点如下：

（1）采用二氧化钛光触媒板，将自动的生物氧化过程作为根除水华的过程，突破了原先人工的机械清理方法，将清理过程做到自动化，大大减轻了人力物力的投入，降低了成本；并且二氧化钛光触媒本身近于天然物质，无毒无害，其本身并不参与反应，只是提供反应的场所与条件，对人体无害，不会对像化学药物治理一样对环境产生二次污染，因此具有性能稳定，不耗能源，永久性等优势；

（2）采用太阳能储电供电系统，并且设置光敏开关电路和紫外线灯，使光触媒材料在自然光强度不够的时候也能继续工作，达到全天持续工作的效果，提高水华治理效率；

（3）将净水系统与水质监测系统结合，既能实现水质的检查又能实现水质的净化，一举两得，并做到智能自动，在水质不达标的时候净水系统自动开始工作，水质达标后净水系统停止工作，专职专效，节约了能源，减少了排放；

（4）设置数据传输模块和远程交互终端，可以在接收到远程交互终端指令之后将水质检测信息发送至远程交互终端，便于用户实时了解水质信息，有效地节省了鱼塘监管人员的雇佣，减少了人力物力成本。

（5）设置漂浮体，将系统的各个模块设置在漂浮体上，使本系统像一个“浮萍”一样可以漂浮在水上工作；

（6）二氧化钛光触媒板外均设置有保护外壳，使二氧化钛光触媒板与漂浮体连接，可以保护柔软的二氧化钛光触媒板免于鱼类、礁石等的撞击，延长“浮萍”的使用寿命；采用网格筐体便于水流流经二氧化钛光触媒板，减小保护外壳对水流的阻碍作用，便于二氧化钛光触媒板净化水质。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，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不当限定。在附图中：

图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的水华治理系统的框架示意图。

图2示意性地示出了根据本申请一个实施例的水华治理系统的结构示意图。

其中：1、保护壳体；2、二氧化钛光触媒板；3、光伏板；4、紫外线灯；5、漂浮体；6、检测探头。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。

在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。

为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

根据本申请的一个实施例，提供一种水华治理系统，如图1-2所示，包括供电模块、水质净化模块、水质监测模块、主控制模块、数据传输模块、远程交互终端及漂浮体5。

供电模块，为水质净化模块、水质监测模块、主控制模块、数据传输模块供电。供电模块包括依次电连接的光伏板3、第一直流变压器、蓄电池及第二直流变压器。光伏板3选用单晶硅太阳能电池板，额定输出电压22V，额定输出功率30W。在白天光照充足时，光伏板3经第一直流变压器向主控制模块供电，并同时向蓄电池充电；夜间或光线不充足的时候，可由蓄电池通过第二直流变压器辅助供电，保证系统24小时供电。

主控制模块，包括STC12C60系列单片机和与单片机电连接的AD转换模块。该模块用来调度其他模块的工作顺序以及工作逻辑，维持本系统的正常运转。

水质净化模块，包括二氧化钛光触媒板2、紫外线灯4及光敏开关电路。在一定强度的紫外线照射下，二氧化钛光触媒材料具有强烈的催化降解功能，能有效杀灭水体表层的藻类孢子及其他原核生物，杀灭率达99.99%。第二直流变压器、光敏开关电路及紫外线灯4串联，当自然光提供的紫外线强度足够时，光敏开关关闭紫外线灯4，二氧化钛光触媒板2利用自然光催化工作；当自然光强度不够的时候（如夜晚、阴雨天），光敏开关开启紫外线灯4，紫外线灯4发出的紫外线照射到二氧化钛光触媒板2上，使其继续工作。本实施例中设置有两个二氧化钛光触媒板2，且两个二氧化钛光触媒板2上方均设置有紫外线灯4。水质净化模块能达到全天候、大覆盖面积的净水效果。

水质监测模块，包括依次电连接的检测探头6和与检测探头6电连接的电压转换模块，电压转换模块与主控模块的单片机电连接。检测探头6包括pH值检测电极、温度检测传感器及含氧量检测器，可以实时监测水体的温度、PH值及含氧量。检测探头6与水体接触后会自动将pH值、温度及含氧量转换为电信号，电压转换模块再将接收到的电信号转换为单片机可接受的电信号。

数据传输模块，与主控制模块电连接，核心是SIM900A型GPRS数据传输单元，该模块的主要功能是建立主控制模块与远程交互终端的数据交互通道，使得本系统所监测的水质信息能及时反馈到远程交互终端中；同时接受用户对远程交互终端所下达的指令。

远程交互终端，便于用户实时了解到水体的水质情况并采取相应措施，终端可以为电脑或手机。

漂浮体5，如图2所示，为一个长为610mm、宽为430mm、高为330mm的空心轻质塑料箱体，可以漂浮在水中，形成一个“浮萍”。漂浮体5顶部设有顶盖，打开顶盖可将电压转换模块、主控制模块、数据传输模块、第一直流变压器、蓄电池及第二直流变压器安装在漂浮体5内部；光伏板3安装在顶盖顶部；检测探头6位于漂浮体5外部。在完成电路部分的安装之后，整个箱体做密封防水处理，尤其是顶盖处，防止“浮萍”在水中工作时因进水而导致电路短路。同时，漂浮腔体部分为“浮萍”提供主要浮力，使“浮萍”能够在水面漂浮工作。

两个二氧化钛光触媒板2外均设置有保护外壳1，保护外壳1与漂浮体5侧壁连接。如图2所示，保护外壳1为一个长为400mm、宽为305mm、高为180mm的轻质塑料网格筐体，筐体顶部设置有框盖，打开框盖可以放入二氧化钛光触媒板2。保护网格作用在于：

1. 用于承载二氧化钛光触媒板2，并使其与漂浮体5连接；

2. 保护柔软的二氧化钛光触媒板2免于鱼类、礁石等的撞击，延长“浮萍”的使用寿命；

3. 采用网格筐体便于水流流经二氧化钛光触媒板2，减小保护外壳1对水流的阻碍作用，便于二氧化钛光触媒板2净化水质。

在投放使用之前需先将净水“浮萍”的蓄电池充满电，在投放使用之后，光伏板3吸收太阳能，并将电能储存在蓄电池当中，为“浮萍”的工作提供电力支持。水质监测模块的检测探头6与水体接触后会自动将pH值、温度及含氧量转换为电信号，电压转换模块再将接收到的电信号转换为单片机可接受的电信号；主控制模块的单片机将上述电信号进行AD转换后对三个参数进行分析，当主控制模块判定水体富营养化时，水质净化模块的紫外线灯4将在自然光强不足时开启，通过二氧化钛光触媒板2对水体进行净化；在自然光强充足时直接利用自然光照射二氧化钛光触媒板2对水体进行净化。

以上所述实施例仅表示本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以所述权利要求为准。

Claims (10)

1.一种水华治理系统，其特征在于：包括供电模块和水质净化模块，所述水质净化模块包括二氧化钛光触媒板、紫外线灯及光敏开关电路，所述紫外线灯开启时照射至二氧化钛光触媒板上，所述供电模块、光敏开关电路及紫外线灯串联。

2.根据权利要求1所述的水华治理系统，其特征在于：还包括漂浮体，漂浮体的两侧均设置有所述二氧化钛光触媒板，且两个二氧化钛光触媒板上方均设置有紫外线灯。

3.根据权利要求2所述的水华治理系统，其特征在于：所述漂浮体为空心塑料箱体，箱体顶部设置有顶盖。

4.根据权利要求2或3所述的水华治理系统，其特征在于：两个所述二氧化钛光触媒板外均设置有保护外壳，保护外壳与漂浮体侧壁连接。

5.根据权利要求4所述的水华治理系统，其特征在于：所述保护外壳为塑料网格筐体，筐体顶部设置有框盖。

6.根据权利要求2所述的水华治理系统，其特征在于：所述供电模块包括依次电连接的光伏板、第一直流变压器、蓄电池及第二直流变压器，第二直流变压器、光敏开关电路及紫外线灯串联，光伏板设置于所述漂浮体顶部，第一直流变压器、蓄电池及第二直流变压器位于所述漂浮体内部。

7.根据权利要求2或6所述的水华治理系统，其特征在于：还包括水质监测模块和主控制模块，所述供电模块为水质监测模块和主控制模块供电；水质监测模块包括依次电连接的检测探头和与检测探头电连接的电压转换模块，主控制模块包括单片机和与单片机电连接的AD转换模块，单片机与电压转换模块电连接，主控制模块和电压转换模块位于所述漂浮体内部，检测探头位于所述漂浮体外部。

8.根据权利要求7所述的水华治理系统，其特征在于：所述检测探头包括pH值检测电极、温度检测传感器及含氧量检测器。

9.根据权利要求7所述的水华治理系统，其特征在于：还包括数据传输模块和远程交互终端，远程交互终端通过数据传输模块与所述主控制模块数据连接，数据传输模块位于所述漂浮体内部，所述供电模块为数据传输模块供电。

10.根据权利要求9所述的水华治理系统，其特征在于：所述数据传输模块包括GPRS数据传输单元。