CN109056677B - 一种吸藻器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种吸藻器，包括上桶及其浮体和支架、下桶及其浮体和支架以及下桶内的流量调节元件，上桶的下缘通过连接桶壁连接下桶的上缘，上桶上方连接上桶支架，至少3个上桶浮体设置于上桶外，对称连于上桶支架下，下桶支架设置于上桶上方，且与上桶支架相互独立，至少3个下桶浮体设置于上桶外，对称连于下桶支架下，下桶支架通过若干对称分布的第二立柱固定连接位于下桶下方与下桶相互独立的底部横挡，下桶底部中心设置向下凸出的吸藻口，流量调节元件设置于吸藻口处，且通过刚性杆连接于下桶支架下方，吸藻口通过吸藻管连接吸藻泵。该吸藻器可适应水位变化、根据需要移动位置，稳定高效地收集表层高浓度藻水。

Description

一种吸藻器

技术领域

本发明属于水面漂浮体收集领域，尤其涉及污染水体如江河湖泊中蓝藻治理的一种吸藻器。

背景技术

蓝藻因其生态系统内缺乏其他物种的竞争和抑制作用，在营养和温度适宜的条件下快速繁殖生长，并形成大面积的水华。蓝藻水华大规模暴发时，大量蓝藻堆积并腐烂分解，散出难忍的腥臭味，严重污染了近岸环境；此外蓝藻水华也影响了饮水水源地的供水安全。

多数蓝藻有气泡，可使之漂浮水面，以有效利用水面光能进行光合作用。针对水体表面漂浮的高密度蓝藻的控制方法有多种，归纳起来可分为两大类：原位处理和异位处理。异位处理主要是利用机械的方法直接将水面蓝藻收集并输送至处理场所进行处理。收集移除蓝藻可有效减少水体藻类生物量，降低水体氮磷负荷。蓝藻水华快速清除的重要技术环节之一是使用高效吸藻泵来获得大量富藻水体，极大降低待处理藻水体积，削减藻浆浓缩成本。目前，吸藻过程大都是在富藻水域安装在固定平台，将潜水泵通过缆绳悬挂在平台上进行吸藻，该方法难以精准控制水泵抽吸深度，尤其在风浪扰动的情况下，潜水泵易把大量次表层藻细胞浓度低的水体吸入输送管道，增加了后续处理成本。

蓝藻密度略小于水，漂浮于3-50mm的表层水中。目前尚无有效收集含藻量高的表层水的技术，吸进的水量大，藻含量低，藻类收集率必然很低。现有的吸藻器一类为固定式吸藻器，不能移动位置；另一为移动式吸藻器，吸藻器抽吸藻水中藻的浓度不高，效率低。

有鉴于此，有必要提出一种针对大面积蓝藻收集的新型技术，以达到稳定高效收集高浓度表层藻水的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效吸藻器。所述高效吸藻器可根据需要移动位置，并稳定高效地收集表层高浓度藻水。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种吸藻器，包括：双浮力系统、上桶5、下桶13、连接桶壁7和位于下桶内的流量调节元件11，

所述上桶5为无底的筒状，所述上桶5的下缘通过连接桶壁7与所述下桶13的上缘连接，所述下桶13的底部中心设置有吸藻口10，所述吸藻口10通过吸藻管8连接吸藻泵17，

所述连接桶壁7为纵向波纹管或柔性材料，可实现纵向不产生压缩应力，使得上桶5和下桶13在连接桶壁7压缩时受力相互独立，

所述双浮力系统包括至少3个上桶浮体3、至少3个下桶浮体15以及上桶支架1和下桶支架16，所述上桶5的上方固定连接所述上桶支架1，所述上桶浮体3设置于所述上桶5外部，所述上桶浮体3对称分布，

所述下桶支架16设置于所述上桶5的上方，且与所述上桶支架1相互独立，所述下桶浮体15设置于所述上桶5外部，所述下桶浮体15对称分布，所述下桶支架16通过第二立柱14固定连接底部横挡9，所述底部横挡9位于所述下桶13下方，并与所述下桶13相互独立，所述第二立柱14有多个，所述第二立柱14以所述下桶13的中心线为中心对称分布，

所述流量调节元件11设置于所述吸藻口10处，且通过刚性杆固定连接于所述下桶支架16下方。

优选的，所述连接桶壁7为布或柔性塑料。

进一步的，所述连接桶壁7的内侧或外侧设置有支撑部6，所述支撑部6为筒状，所述支撑部6始终完全覆盖所述连接桶壁7，所述支撑部6为刚性，所述支撑部6连接所述上桶5或所述下桶13。支撑部6的高度可满足始终覆盖连接桶壁7，支撑部6可避免连接桶壁7在水压的作用下产生横向的形变，从而间接使得其整体在纵向上产生压缩应力。设置有支撑部的吸藻器，效率高于不设置支撑部的吸藻器。

进一步的，所述第二立柱14有2个，所述底部横挡9为横杆，所述横杆通过所述中心线，所述横杆中心设置有第二孔，所述吸藻口10穿过所述第二孔。下桶中含藻水的水位较低时，下桶13的重力小于下桶13的浮力，下桶13与下桶支架16相互独立，当下桶13中含藻水位过高，下桶13的重力大于下桶13的浮力，下桶13将下沉接触底部横挡9，从而使得下桶支架16整体为下桶13提供浮力，避免下桶13过度下行。

进一步的，所述上桶浮体3或所述下桶浮体15为中心对称分布，对称中心位于所述下桶13的中心线处。

进一步的，所述上桶浮体3有4个。

进一步的，所述上桶支架1包括主杆、支杆和第一立柱2，所述主杆水平设置于所述上桶5的上方，所述主杆的中点位于所述上桶5的中心线处，所述支杆有两根，分别垂直连接于所述主杆的顶端且被所述主杆平分，所述上桶浮体3分别连接于所述支杆的端点，所述主杆下方通过对称设置的两个第一立柱2连接所述上桶5。

进一步的，在上桶支架位于下桶支架下方的技术方案中，所述主杆上设置有上下贯穿供所述第二立柱穿过的第一孔。这样可以既保证各部分对称分布，吸藻器整体受力均衡，又能够使得上桶支架1和下桶支架16相对独立，互不干扰。在上桶支架位于下桶支架上方的技术方案中，则无需如此设置。

进一步的，所述下桶浮体15有4个。

进一步的，所述下桶支架16包括十字形的水平部，所述下桶浮体15分别连接于所述水平部的端点。

进一步的，所述下桶13的外壁固定连接有水平向外伸出的导向支撑12，所述导向支撑12的数量与所述第二立柱14相同，所述导向支撑12上设置有上下贯穿的导向通孔，每个所述第二立柱14穿过一个所述导向通孔。导向支撑12可实现下桶13的位置相对稳定，限制下桶13在浮力变化的时候仅沿上下方向滑动。

进一步的，所述吸藻器还包括堰流板4，所述堰流板4为水平设置的环状板，所述堰流板4连接于所述上桶5的上缘外侧。

进一步的，所述流量调节元件11为倒置的锥形。

进一步的，所述上桶5和所述下桶13为圆桶。

进一步的，所述上桶浮体3或所述下桶浮体15为浮球。

进一步的，所述上桶浮体3通过高度调节杆与所述上桶支架1连接，方便根据实际操作的要求调整浮体高度，从而控制堰流的深度。

进一步的，所述下桶浮体15通过高度调节杆与所述下桶支架16连接，方便根据实际操作的要求调整浮体高度。

所述吸藻器工作过程中，水体表面的高浓度藻水以堰流形式流入桶内，由吸藻泵抽出，所述上桶5与所述下桶13分别与独立的上桶支架1和下桶支架16连接，漂浮于水面上，上桶5与下桶13通过连接桶壁7相连，连接桶壁7，可实现纵向非传力连接。与连接桶壁7配合的支撑部6，可防止连接桶壁7产生浮力。下桶13因桶内水位变化产生浮力而上下浮动时，上桶5与下桶13相对独立，互不干扰，控制堰流的深度，保证收集表层高浓度藻水。

所述高效吸藻器工作过程中，集藻桶内水位会变化，下桶13因浮力产生上下滑动位移，流量调节元件11与吸藻口10相对位置发生变化，从而改变吸藻口10的孔口面积，实现自适应通流调节功能，避免桶内藻水抽空。

本发明的技术效果是：高效吸藻器在双浮力系统作用下漂浮在水面上，可适应水位变化；利用双浮力系统、连接桶壁及支撑部控制堰流深度，表层高浓度藻水以堰流形式流入集藻桶内，自适应流量调节元件利用浮力变化调节集藻桶内水位，避免桶内藻水抽空。

本发明所述吸藻器能够最大程度地收集表层高浓度藻水，大幅提高收集藻水中的藻浓度，是一种高效吸藻器。

附图说明

图1是本发明使用状态的示意图。

图2是本发明所述吸藻器工作时，下桶内水位处于高位时流量调节元件的位置示意图。

图3是本发明所述吸藻器工作时，下桶内水位处于低位时流量调节元件的位置示意图。

其中：1是上桶支架，2是第一立柱，3是上桶浮体，4是堰流板，5是上桶，6是支撑部，7是连接桶壁，8是吸藻管，9是底部横挡，10是吸藻口，11是流量调节元件，12是导向支撑，13是下桶，14是第二立柱，15是下桶浮体，16是下桶支架，17是吸藻泵。

图中箭头方向为含高浓度藻的水流方向。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其他实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者是为对本发明技术方案的限定或限制。

下面的描述中，为描述的清楚和简明，并没有对图中所示的所有部件进行描述，附图中示出了多个不见为本领域普通技术人员提供本发明的完全能够实现的公开内容。对于本领域技术人员而言，许多部件的操作都是熟悉而且明显的。

实施例1

如图1-3所示的一种吸藻器，包括：双浮力系统、上桶5、下桶13、连接桶壁7和位于下桶内的流量调节元件11，

所述上桶5为无底的筒状，所述上桶5的下缘通过连接桶壁7与所述下桶13的上缘连接，所述下桶13的底部中心设置有吸藻口10，所述吸藻口10通过吸藻管8连接吸藻泵17，

所述连接桶壁7为布，可实现纵向不产生压缩应力，使得上桶5和下桶13在连接桶壁7压缩时受力相互独立，

所述双浮力系统包括4个上桶浮体3、4个下桶浮体15以及上桶支架1和下桶支架16，所述上桶5的上方固定连接所述上桶支架1，所述上桶浮体3设置于所述上桶5外部，所述上桶浮体3对称分布，

所述下桶支架16设置于所述上桶5的上方，且与所述上桶支架1相互独立，所述下桶浮体15设置于所述上桶5外部，所述下桶浮体15对称分布，所述下桶支架16通过第二立柱14固定连接底部横挡9，所述底部横挡9位于所述下桶13下方，并与所述下桶13相互独立，所述第二立柱14有2个，所述第二立柱14以所述下桶13的中心线为中心对称分布，

所述流量调节元件11设置于所述吸藻口10处，且通过刚性杆固定连接于所述下桶支架16下方。

所述连接桶壁7的内侧或外侧设置有支撑部6，所述支撑部6为筒状，所述支撑部6始终完全覆盖所述连接桶壁7，所述支撑部6为刚性，所述支撑部6连接所述上桶5或所述下桶13。支撑部6的高度可满足始终覆盖连接桶壁7，支撑部6可避免连接桶壁7在水压的作用下产生横向的形变，从而间接使得其整体在纵向上产生压缩应力。

所述底部横挡9为横杆，所述横杆通过所述中心线，所述横杆中心设置有第二孔，所述吸藻口10穿过所述第二孔。下桶中含藻水的水位较低时，下桶13的重力小于下桶13的浮力，下桶13与下桶支架16相互独立，当下桶13中含藻水位过高，下桶13的重力大于下桶13的浮力，下桶13将下沉接触底部横挡9，从而使得下桶支架16整体为下桶13提供浮力，避免下桶13过度下行。

所述上桶浮体3或所述下桶浮体15为中心对称分布，对称中心位于所述下桶13的中心线处。

所述上桶支架1包括主杆、支杆和第一立柱2，所述主杆水平设置于所述上桶5的上方，所述主杆的中点位于所述上桶5的中心线处，所述支杆有两根，分别垂直连接于所述主杆的顶端且被所述主杆平分，所述上桶浮体3分别连接于所述支杆的端点，所述主杆下方通过对称设置的两个第一立柱2连接所述上桶5。

上桶支架位于下桶支架下方，所述主杆上设置有上下贯穿供所述第二立柱穿过的第一孔。这样可以既保证各部分对称分布，吸藻器整体受力均衡，又能够使得上桶支架1和下桶支架16相对独立，互不干扰。

所述下桶支架16包括十字形的水平部，所述下桶浮体15分别连接于所述水平部的端点。

所述下桶13的外壁固定连接有水平向外伸出的导向支撑12，所述导向支撑12的数量与所述第二立柱14相同，所述导向支撑12上设置有上下贯穿的导向通孔，每个所述第二立柱14穿过一个所述导向通孔。导向支撑12可实现下桶13的位置相对稳定，限制下桶13在浮力变化的时候仅沿上下方向滑动。

所述吸藻器还包括堰流板4，所述堰流板4为水平设置的环状板，所述堰流板4连接于所述上桶5的上缘外侧。

所述流量调节元件11为倒置的锥形。

所述上桶5和所述下桶13为圆桶。

所述上桶浮体3或所述下桶浮体15为浮球。

所述上桶浮体3通过高度调节杆与所述上桶支架1连接，方便根据实际操作的要求调整浮体高度，从而控制堰流的深度。

所述下桶浮体15通过高度调节杆与所述下桶支架16连接，方便根据实际操作的要求调整浮体高度。

所述吸藻器工作过程中，水体表面的高浓度藻水以堰流形式流入桶内，由吸藻泵抽出，所述上桶5与所述下桶13分别与独立的上桶支架1和下桶支架16连接，漂浮于水面上，上桶5与下桶13通过连接桶壁7相连，所述连接桶壁7为布，可实现纵向非传力连接。与连接桶壁7配合的支撑部6，可防止连接桶壁7产生浮力。下桶13因桶内水位变化产生浮力而上下浮动时，上桶5与下桶13相对独立，互不干扰，控制堰流的深度，保证收集表层高浓度藻水。

所述高效吸藻器工作过程中，集藻桶内水位会变化，下桶13因浮力产生上下滑动位移，流量调节元件11与吸藻口10相对位置发生变化，从而改变吸藻口10的孔口面积，实现自适应通流调节功能，避免桶内藻水抽空。

本发明实施例1的所示的高效吸藻器设置于岸线长度200m的水体中，表面蓝藻平均厚度10mm。

在本发明实施例1中，双浮力系统包括四个上桶浮体3和上桶支架1，四个下桶浮体15和下桶支架16，上桶浮体3用螺杆与上桶支架1连接，通过螺纹可调节上桶支架1相距水面的距离，将堰流板4调节至水面以下10mm处，下桶浮体15用螺杆与下桶支架16连接，通过螺纹可调节下桶支架16相距水面的距离，下桶支架16具有导向功能。

在本发明实施例1中，堰流板4宽8mm。

在本发明实施例1中，下桶上下移动的位移范围为40mm。

下桶13的底部中心设置有DN40吸藻口10，吸藻口10通过DN40吸藻管8连接吸藻泵17，设置的一台吸藻泵规格为Q=100m³/h，N=7.5kw。

在本发明实施例1中，为实现高浓度含藻水以堰流形式通过堰流板4流入桶内，流入桶的藻水流量小于吸藻口10的流量时，吸藻器工作过程中桶内液面高度逐步下降，下桶13浮力增大，下桶13向上滑动与流量调节元件11间距减小，减小孔口面积，从而减小吸藻口10流量，使桶内藻水不抽空，如图3所示，反之，当桶内液面高度逐步上升，下桶13重量增大，下桶13向下滑动与流量调节元件11间距增大，增大孔口面积，从而增加吸藻口10流量，如图2所示。

工作时，一台吸藻泵配置五台吸藻器。打开吸藻泵，含藻水以堰流形式流入集藻桶，吸藻泵将流入的高浓度藻水通过吸藻口、吸藻管提升至藻水分离装置中。

在本发明实施例1中，采用本发明技术收集的含藻水体中干藻含量为15.774g/L。

实施例2

本发明实施例2与实施例1不同的地方是表面蓝藻平均厚度30mm，堰流板4调节至水面以下30mm处，其余不再赘述。

在本发明实施例2中，采用本发明技术收集的含藻水体中干藻含量为18.164g/L。

实施例3

一种吸藻器，包括：双浮力系统、上桶5、下桶13、连接桶壁7和位于下桶内的流量调节元件11，

所述上桶5为无底的筒状，所述上桶5的下缘通过连接桶壁7与所述下桶13的上缘连接，所述下桶13的底部中心设置有向下凸出的吸藻口10，所述吸藻口10通过吸藻管8连接吸藻泵17，

所述连接桶壁7为纵向可伸缩的轻质波纹管，可实现纵向不产生压缩应力，使得上桶5和下桶13在连接桶壁7压缩时受力相互独立，

所述双浮力系统包括3个上桶浮体3、3个下桶浮体15以及上桶支架1和下桶支架16，所述上桶5的上方固定连接所述上桶支架1，所述上桶浮体3设置于所述上桶5外部，所述上桶浮体3对称分布，

所述下桶支架16设置于所述上桶5的上方，且与所述上桶支架1相互独立，所述下桶浮体15设置于所述上桶5外部，所述下桶浮体15对称分布，所述下桶支架16通过第二立柱14固定连接底部横挡9，所述底部横挡9位于所述下桶13下方，并与所述下桶13相互独立，所述第二立柱14有3个，所述第二立柱14以所述下桶13的中心线为中心对称分布，

所述流量调节元件11设置于所述吸藻口10处，且通过刚性杆固定连接于所述下桶支架16下方。

所述连接桶壁7的内侧或外侧设置有支撑部6，所述支撑部6为筒状，所述支撑部6始终完全覆盖所述连接桶壁7，所述支撑部6为刚性，所述支撑部6连接所述上桶5或所述下桶13。支撑部6的高度可满足始终覆盖连接桶壁7，支撑部6可避免连接桶壁7在水压的作用下产生横向的形变，从而间接使得其整体在纵向上产生压缩应力。

所述底部横挡9为横杆，所述横杆通过所述中心线，所述横杆中心设置有第二孔，所述吸藻口10穿过所述第二孔。下桶中含藻水的水位较低时，下桶13的重力小于下桶13的浮力，下桶13与下桶支架16相互独立，当下桶13中含藻水位过高，下桶13的重力大于下桶13的浮力，下桶13将下沉接触底部横挡9，从而使得下桶支架16整体为下桶13提供浮力，避免下桶13过度下行。

所述上桶浮体3呈正三角形分布，中心在所述中心线处，所述下桶浮体15呈正三角形分布，中心在所述中心线处。

所述上桶支架1为自所述中心线处水平向外发散的三岔状，上桶浮体3分别连接于上桶支架的三个端点，三个第一立柱2对称地分别连接所述上桶5和上桶支架1。

上桶支架位于下桶支架上方，

所述下桶支架16为自所述中心线处水平向外发散的三岔状，所述下桶浮体15分别连接于下桶支架16的三个端点。

所述下桶13的外壁固定连接有水平向外伸出的导向支撑12，所述导向支撑12的数量与所述第二立柱14相同，所述导向支撑12上设置有上下贯穿的导向通孔，每个所述第二立柱14穿过一个所述导向通孔。导向支撑12可实现下桶13的位置相对稳定，限制下桶13在浮力变化的时候仅沿上下方向滑动。

所述流量调节元件11为倒置的锥形。

所述上桶5和所述下桶13为圆桶。

所述上桶浮体3或所述下桶浮体15为浮球。

所述上桶浮体3通过高度调节杆与所述上桶支架1连接，方便根据实际操作的要求调整浮体高度，从而控制堰流的深度。

所述下桶浮体15通过高度调节杆与所述下桶支架16连接，方便根据实际操作的要求调整浮体高度。

本发明实施例3的工作方式与实施例1相同，区别仅在于，堰流自上桶的上缘流入，无需经过水平堰流板，而是以上桶的上缘作为堰流的挡板形成堰流。

Claims (10)

1.一种吸藻器，其特征在于，包括：双浮力系统、上桶（5）、下桶（13）、连接桶壁（7）和位于下桶内的流量调节元件（11），

所述上桶（5）为无底的筒状，所述上桶（5）的下缘通过连接桶壁（7）与所述下桶（13）的上缘连接，所述下桶（13）的底部中心设置有吸藻口（10），所述吸藻口（10）通过吸藻管（8）连接吸藻泵（17），

所述连接桶壁（7）为纵向波纹管或柔性材料，

所述双浮力系统包括至少3个上桶浮体（3）、至少3个下桶浮体（15）以及上桶支架（1）和下桶支架（16），所述上桶（5）的上方固定连接所述上桶支架（1），所述上桶浮体（3）设置于所述上桶（5）外部，所述上桶浮体（3）对称分布，

所述下桶支架（16）设置于所述上桶（5）的上方，且与所述上桶支架（1）相互独立，所述下桶浮体（15）设置于所述上桶（5）外部，所述下桶浮体（15）对称分布，所述下桶支架（16）通过第二立柱（14）固定连接底部横挡（9），所述底部横挡（9）位于所述下桶（13）下方，并与所述下桶（13）相互独立，所述第二立柱（14）有多个，所述第二立柱（14）以所述下桶（13）的中心线为中心对称分布，

所述流量调节元件（11）设置于所述吸藻口（10）处，且通过刚性杆固定连接于所述下桶支架（16）下方。

2.根据权利要求1所述的吸藻器，其特征在于，所述连接桶壁（7）的内侧或外侧设置有支撑部（6），所述支撑部（6）为筒状，所述支撑部（6）始终完全覆盖所述连接桶壁（7），所述支撑部（6）为刚性，所述支撑部（6）连接所述上桶（5）或所述下桶（13）。

3.根据权利要求1所述的吸藻器，其特征在于，所述第二立柱（14）有2个，所述底部横挡（9）为横杆，所述横杆通过所述中心线，所述横杆中心设置有第二孔，所述吸藻口（10）穿过所述第二孔。

4.根据权利要求1所述的吸藻器，其特征在于，所述上桶浮体（3）有4个。

5.根据权利要求4所述的吸藻器，其特征在于，所述上桶支架（1）包括主杆、支杆和第一立柱（2），所述主杆水平设置于所述上桶（5）的上方，所述主杆的中点位于所述上桶（5）的中心线处，所述支杆有两根，分别垂直连接于所述主杆的顶端且被所述主杆平分，所述上桶浮体（3）分别连接于所述支杆的端点，所述主杆下方通过对称设置的两个第一立柱（2）连接所述上桶（5）。

6.根据权利要求1所述的吸藻器，其特征在于，所述下桶浮体（15）有4个。

7.根据权利要求6所述的吸藻器，其特征在于，所述下桶支架（16）包括十字形的水平部，所述下桶浮体（15）分别连接于所述水平部的端点。

8.根据权利要求1所述的吸藻器，其特征在于，所述下桶（13）的外壁固定连接有水平向外伸出的导向支撑（12），所述导向支撑（12）的数量与所述第二立柱（14）相同，所述导向支撑（12）上设置有上下贯穿的导向通孔，每个所述第二立柱（14）穿过一个所述导向通孔。

9.根据权利要求1所述的吸藻器，其特征在于，所述吸藻器还包括堰流板（4），所述堰流板（4）为水平设置的环状板，所述堰流板（4）连接于所述上桶（5）的上缘外侧。

10.根据权利要求1所述的吸藻器，其特征在于，所述流量调节元件（11）为倒置的锥形。