CN108570977A - 一种富藻层藻水的收集系统及吸藻船 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种富藻层藻水的收集系统，包括藻水容器、藻水入口调节装置、藻水传送装置和浓度监测装置，所述藻水容器的顶端设置有藻水入口，所述浓度监测装置设置于所述藻水入口处，所述藻水传送装置设置成从所述藻水容器内向外抽水，所述藻水入口调节装置与所述藻水容器连接，并调节所述藻水入口距水面的深度。浓度监测装置优选设置于所述藻水入口处，并处于藻水容器的外沿。通过使用该收集系统，使用者可根据浓度监测装置的结果来调节藻水入口距水面的深度，使藻水入口处于富藻层的底部，在保证藻水入口处尽量进入高浓度的藻水的前提下，使藻水入口的流量最大化。既提高了单位功耗的吸藻效率，又提高了单位时间的吸藻效率。

Description

一种富藻层藻水的收集系统及吸藻船

技术领域

本发明涉及水环境治理领域，更特别地，涉及一种富藻层藻水的收集系统及吸藻船。

背景技术

人类生产生活的污水往往富含微藻增殖的营养元素，因此，当排入水体河流、湖泊、水库或海洋等大型水体后，往往会使这类水体的水质富营养化。其结果是导致水体中的微藻大量增殖，从而引发水华或赤潮。水华是影响陆地水资源水质的重大危害因素之一。当水体发生水华时，藻细胞大量繁殖，并且悬浮于水中，大大影响了透光性，使水生植物得不到足够的光照而死亡，继而引发水生动物因食物缺乏或染病而死亡，大大破坏了水体的生态系统，使水体向藻型水体演化，并且不可自我修复。

蓝藻水华是目前主要的水华类型，其中以微囊藻为优势种。微囊藻由于其伪空胞结构而得以能够漂浮在水面上，位于水体最上层，遮蔽了阳光，使位于水面下的水生植物或其他微藻得不到充分的光照，从而在竞争中占优势地位。此外，微囊藻还会分泌微囊藻毒素，危害水中的其他生物，甚至危害人类健康。

目前，治理以微囊藻为优势种的蓝藻水华主要通过打捞水体中的微囊藻为主。然而，现有的打捞装置能耗高、费时长，效率低下。

因此，需要一种新的去除水体中的微藻的装置。

发明内容

发明人在研究过程中发现，一般而言，微囊藻在水面上漂浮并可最多形成约20 cm厚的富藻层，再往下时，藻细胞浓度快速降低。

基于以上发现，发明人设计了一种富藻层藻水的收集系统，包括藻水容器、藻水入口调节装置、藻水传送装置和浓度监测装置，所述藻水容器的顶端设置有藻水入口，所述浓度监测装置设置于所述藻水入口处，所述藻水传送装置设置成从所述藻水容器内向外抽水，所述藻水入口调节装置与所述藻水容器连接，并调节所述藻水入口距水面的深度。浓度监测装置优选设置于所述藻水入口处，并处于藻水容器的外沿。

通过使用该收集系统，使用者可根据浓度监测装置的结果来调节藻水入口距水面的深度，使藻水入口处于富藻层的底部，在保证藻水入口处尽量进入高浓度的藻水的前提下，使藻水入口的流量最大化。既提高了单位功耗的吸藻效率，又提高了单位时间的吸藻效率。

在一个实施方案中，所述收集系统还包括载具，所述收集系统固定于所述载具上。在一个优选实施方案中，所述藻水容器靠载具一侧高出水面，以防止因水与载具对流冲撞导致贫藻层的水进入藻水容器中。

在一个优选实施方案中，藻水入口处还设置有过滤大漂浮物的过滤装置，例如过滤网等，以防止大漂浮物进入藻水容器中。

在一个实施方案中，所述藻水入口调节装置由滑轨和藻水容器驱动电机组成，所述滑轨固定于所述载具上，并且设置成非水平向，所述藻水容器与所述滑轨滑动连接，所述藻水容器驱动电机驱动所述藻水容器在所述滑轨上滑动。优选地，所述滑轨设置成是竖直向。通过使述藻水容器驱动电机驱动所述藻水容器在所述滑轨上滑动，调节藻水入口距水面的深度，使藻水入口尽量处于富藻层的底部。

在一个实施方案中，所述藻水容器顶端的一个或多个区域设置成轴接结构，所述轴接结构的下端与所述藻水容器主体轴接，所述藻水入口调节装置由推拉结构和推拉结构驱动电机组成，所述轴接结构与所述推拉结构固定连接，所述推拉结构驱动电机通过驱动所述推拉结构控制所述轴接结构与竖直方向的夹角。所述藻水容器顶端的其他区域持平或高于处于竖直状态时所述轴接结构的顶端。

该设置使得藻水入口距水面的深度可等同于轴接结构的顶端距水面的深度，因此通过推拉结构驱动电机驱动所述推拉结构控制所述轴接结构与竖直方向的夹角，使藻水入口处于富藻层的底部。

优选地，所述轴接结构设置成可绕轴向藻水容器外转动。更优选地，所述轴接结构设置成需要推拉结构的拉力才能保持处于竖直方向。例如，在轴接处设置弹簧，当轴接结构处于竖直状态时弹簧的力使轴接结构不能稳定。该设置可更方便地调节轴接结构顶端距水面的深度。

优选地，所述浓度监测装置设置在所述轴接结构的顶端。由于轴接结构顶端距水面的深度即代表了藻水入口的深度，因此，浓度监测装置设置在所述轴接结构的顶端可准确监测藻水入口是否处于富藻层。

在一个优选实施方案中，所述浓度监测装置为荧光监测装置或者可见光吸收度监测装置。对于微藻而言，可通过检测叶绿素荧光来测量藻浓度，也可通过检测特定波长的可见光吸收度来确定藻浓度。

在一个实施方案中，所述收集系统还设置有微处理器，浓度监测装置与所述微处理器数据连接，所述藻水入口调节装置与所述微处理器电连接。通过该设置，可由浓度监测装置实时监测藻水入口处的藻浓度，并根据该结果自动调节藻水入口距水面的深度，使其始终处于富藻层底部，无需人工干预。

在一个实施方案中，所述载具为水上漂浮装置、水上拖拽装置或岸上固定装置。

本发明还提供了一种吸藻船，包括船体，所述船体的一边或多边上设置有一个或多个上述所述的收集系统。

在一个实施方案中，所述船体上还设置有藻水储存容器，所述藻水传送装置的出水口对准所述藻水储存容器。

将该吸藻船开到有蓝藻水华的水域，进行吸藻操作，当该水域的水华微藻基本除去之后，可将船开离该水域，进入新的水华水域，继续进行吸藻操作。

附图说明

图1为本发明的富藻层藻水的收集系统一个实施例的示意图；

图2为本发明的富藻层藻水的收集系统的另一个实施例的示意图；

图3为本发明的富藻层藻水的收集系统的另一个实施例的示意图；

图4为浓度监测装置的一个实施例的示意图；

图5为本发明的洗澡船的一个实施例的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、藻水容器，11、藻水入口，12、轴接结构，2、藻水入口调节装置，21、滑轨，22、藻水容器驱动电机，23、推拉结构驱动电机，24、推拉结构，3、藻水传送装置，31、泵，32、进水口，33、出水口，4、浓度监测装置，41、固定波长光发射装置，42、感光装置，43、藻水通过空间，44、透光面，5、藻水储存容器、6、水体，61、贫藻层，62、富藻层，7、船体，。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

实施例1一种富藻层藻水的收集系统如图1所示，包括藻水容器1、藻水入口调节装置2、藻水传送装置3和浓度监测装置4，所述藻水容器1的顶端设置有藻水入口11，所述浓度监测装置4设置于所述藻水入口11处，所述藻水传送装置3设置成从所述藻水容器1内向外抽水，所述藻水入口调节装置2与所述藻水容器1连接，并调节所述藻水入口11距水面的深度。浓度监测装置4优选设置于所述藻水入口11处，并处于藻水容器1的外沿。

使用时，将藻水容器1放入水体6中，发生水华的水体6一般分成漂浮于上方的富藻层62和处于下方的贫藻层61，操作者可根据浓度监测装置4测得的微藻浓度调节藻水入口的深度。当微藻浓度很高富藻层时，藻水入口调节装置2将藻水入口的位置往下调。当浓度监测装置4测得的微藻浓度降低至设定的阈值时，藻水入口调节装置2停止工作。当浓度监测装置4测得的微藻浓度低于阈值贫藻层时，藻水入口调节装置2将藻水入口的位置往上调。所述阈值可为阈值区间，本领域技术人员可根据实际经验，结合具体情况和需求来设定。

通过使用该收集系统，使用者可根据浓度监测装置的结果来调节藻水入口距水面的深度，使藻水入口处于富藻层62的底部，在保证藻水入口处尽量进入高浓度的藻水的前提下，使藻水入口的流量最大化。既提高了单位功耗的吸藻效率，又提高了单位时间的吸藻效率。

在一个实施方案中，所述收集系统还包括载具7，所述收集系统固定于所述载具7上。在一个实施方案中，所述载具为水上漂浮装置、水上拖拽装置或岸上固定装置。

实施例2

实施例2的收集系统如图2所示，所述藻水入口调节装置2由滑轨21和藻水容器驱动电机22组成，所述滑轨21固定于所述载具7上，并且设置成非水平向，所述藻水容器1与所述滑轨21滑动连接，所述藻水容器驱动电机22驱动所述藻水容器1在所述滑轨21上滑动。优选地，所述滑轨21设置成是竖直向。

藻水传送装置由泵31及相应的管系统组成，入水口32设置于藻水容器1的底部，出水口33设置成对准藻水储存容器5。

通过使述藻水容器驱动电机22驱动所述藻水容器1在所述滑轨21上滑动，调节藻水入口11距水面的深度，使藻水入口11尽量处于富藻层62的底部，并且不进入贫藻层61。当微藻浓度很高时，藻水入口调节装置2将藻水入口的位置往下调。当浓度监测装置4测得的微藻浓度降低至设定的阈值时，藻水入口调节装置2停止工作。当浓度监测装置4测得的微藻浓度低于阈值时，藻水入口调节装置2将藻水入口的位置往上调。

在一个优选实施方案中，如图2所示，所述藻水容器1靠载具一侧高出水面，以防止因水与载具对流冲撞导致贫藻层的水进入藻水容器1中。在一个实施方案中，藻水容器1靠载具一侧高出水面的部分延伸至藻水容器1的顶部上方。

在一个优选实施方案中，藻水入口处还设置有过滤大漂浮物的过滤装置，例如过滤网等，以防止大漂浮物进入藻水容器中。

实施例3

实施例3的收集系统如图3所示，所述藻水容器1顶端的一个或多个区域设置成轴接结构12，所述轴接结构12的下端与所述藻水容器1主体轴接，所述藻水入口调节装置2由推拉结构例如拉杆或推杆24和推拉结构驱动电机23组成，所述轴接结构12与所述推拉结构24固定连接，所述推拉结构驱动电机23通过驱动所述推拉结构24控制所述轴接结构12与竖直方向的夹角。所述藻水容器1顶端的其他区域持平或高于处于竖直状态时所述轴接结构12的顶端。

该设置使得藻水入口11距水面的深度可等同于轴接结构12的顶端距水面的深度，因此通过推拉结构驱动电机23驱动所述推拉结构可为例如推拉杆或拉索24控制所述轴接结构12与竖直方向的夹角，使藻水入口处于富藻层的底部。

优选地，所述轴接结构12设置成可绕轴向藻水容器1外转动。更优选地，所述轴接结构12设置成需要推拉结构的拉力才能保持处于竖直方向。例如，在轴接处设置弹簧，当轴接结构处于竖直状态时弹簧的力使轴接结构不能稳定。该设置可更方便地调节轴接结构顶端及藻水入口距水面的深度。

优选地，所述浓度监测装置4设置在所述轴接结构12的顶端。由于轴接结构顶端距水面的深度即代表了藻水入口的深度，因此，浓度监测装置4设置在所述轴接结构12的顶端可准确监测藻水入口是否处于富藻层。

在一个优选实施方案中，所述浓度监测装置4为荧光监测装置或者可见光吸收度监测装置。对于微藻而言，可通过检测叶绿素荧光来测量藻浓度，也可通过检测特定波长例如，730 nm、750 nm的可见光吸收度来确定藻浓度。

如果是通过测定叶绿素荧光来实现，则可通过直接设置荧光检测探头来实现。如果是通过测定可见光或不可见光的吸收度来，则需要图4的装置来实现：所述浓度监测装置4包括正对设立的固定波长光发射装置41以及相应的实时感光装置42，所述固定波长光发射装置41和实时感光装置42均封装在水密性空间内，在固定波长光发射装置41和实时感光装置42之间为具有一定宽度藻水可通过空间43，所述固定波长光发射装置41和实时感光装置42之间的两个面均为透光面44，由透光材料例如，用于制备比色皿的材料制成。整个浓度监测装置4的外表面均为不透光或基本不透光的。

实施例4

本发明的另一个实施例是自调节式富藻层藻水的收集系统。所述收集系统还设置有微处理器，浓度监测装置4与所述微处理器数据连接，所述藻水入口调节装置2与所述微处理器电连接。通过该设置，可由浓度监测装置实时监测藻水入口处的藻浓度，并根据该结果自动调节藻水入口距水面的深度，使其始终处于富藻层底部，无需人工干预。

实施例5

本发明的吸藻船的一个实施例如图5所示，包括船体7，所述船体7的前端和两边上设置有具有一定深度的水槽即，藻水容器1，多个藻水传送装置3从水槽即，藻水容器1抽水至藻水储存容器5中，水槽即，藻水容器1的远离船体7的边上顶端为轴接结构12，轴接结构12与分别于对应的藻水入口调节装置2连接。在本实施例中，藻水入口调节装置2由推拉结构24拉索和推拉结构驱动电机23组成。

将该吸藻船开到有蓝藻水华的水域，进行吸藻操作，当该水域的水华微藻基本除去之后，可将船开离该水域，进入新的水华水域，继续进行吸藻操作。藻水储存容器5中的藻水可通过絮凝等方式进行进一步浓缩。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。虽然本发明的实例和论述中均以微藻为例来阐述本发明的装置，但是，本发明的装置还可用于除水华微藻以外的其他的原理类似领域中。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种富藻层藻水的收集系统，其特征在于，包括藻水容器（1）、藻水入口调节装置（2）、藻水传送装置（3）和浓度监测装置（4），所述藻水容器（1）的顶端设置有藻水入口（11），所述浓度监测装置（4）设置于所述藻水入口（11）处，所述藻水传送装置（3）设置成从所述藻水容器（1）内向外抽水，所述藻水入口调节装置（2）与所述藻水容器（1）连接，并调节所述藻水入口（11）距水面的深度。

2.根据权利要求1所述的收集系统，其特征在于，还包括载具（7），所述收集系统固定于所述载具（7）上。

3.根据权利要求2所述的收集系统，其特征在于，所述藻水入口调节装置（2）由滑轨（21）和藻水容器驱动电机（22）组成，所述滑轨（21）固定于所述载具（7）上，并且设置成非水平向，所述藻水容器（1）与所述滑轨（21）滑动连接，所述藻水容器驱动电机（22）驱动所述藻水容器（1）在所述滑轨（21）上滑动。

4.根据权利要求2所述的收集系统，其特征在于，所述藻水容器（1）顶端的一个或多个区域设置成轴接结构（12），所述轴接结构（12）的下端与所述藻水容器（1）主体轴接，所述藻水入口调节装置（2）由推拉结构（24）和推拉结构驱动电机（23）组成，所述轴接结构（12）与所述推拉结构（24）固定连接，所述推拉结构驱动电机（23）通过驱动所述推拉结构（24）控制所述轴接结构（12）与竖直方向的夹角。

5.根据权利要求4所述的收集系统，其特征在于，所述浓度监测装置（4）设置在所述轴接结构（12）的顶端。

6.根据权利要求1所述的收集系统，其特征在于，所述浓度监测装置（4）为荧光监测装置或者可见光吸收度监测装置。

7.根据权利要求1所述的收集系统，其特征在于，还设置有微处理器，浓度监测装置（4）与所述微处理器数据连接，所述藻水入口调节装置（2）与所述微处理器电连接。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的收集系统，所述载具为水上漂浮装置、水上拖拽装置或岸上固定装置。

9.一种吸藻船，包括船体（7），其特征在于，所述船体（7）的一边或多边上设置有一个或多个权利要求1所述的收集系统。

10.根据权利要求9所述的吸藻船，其特征在于，所述船体（7）上还设置有藻水储存容器（5），所述藻水传送装置（3）的出水口（33）对准所述藻水储存容器（5）。