CN115385510A - 一种超低频电磁波除藻装置及除藻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超低频电磁波除藻装置及除藻方法，属于水处理技术领域，一种超低频电磁波除藻装置，包括沿水流方向依次设置的过滤箱、抽水管、水泵、进水管、除藻器、以及出水管，过滤箱部分或全部设置于水体内，水泵和除藻器均与电控柜电连接，除藻器包括壳体和设置在其内部的多组沿水平方向间隔设置的电极组，电控柜具有时变电磁波发生器，时变电磁波发生器与电极组电连接,每组电极组均包括相对设置的第一电极片和第二电极片，第一电极片和第二电极片之间具有放电区，水流通过放电区，放电区的宽度为2‑10mm。本发明的超低频电磁波除藻装置及除藻方法，采用超低频电磁波对水流中的蓝藻进行在线除藻处理，除藻效果好。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种超低频电磁波除藻装置及除藻方法。
背景技术
电磁波可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射，而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。
不同电磁波有不同的频率，已知电磁波波长的计算公式：λ＝v*(1/f)，对任何情况恒成立，其中v是波速，f是频率，λ是波长，由此可以看出，超低频电磁波的波长较长，具有很强的穿透性。
近年来我国多处水域暴发蓝藻水华，水源水水质受到较大破坏，严重影响了当地生活及生产用水，如何治理高藻水源水是当今世界主要的水污染问题之一。国内外除藻方法主要为物理法、化学法和生物法三大类。现有的物理方法成本高、不经济，不能从根本上解决营养成分对藻类的刺激作用；化学除藻剂虽然具有一定效果，时间效应比较快，可快速杀死藻类，但死亡藻类所产生二次污染及化学药品的生物富集和放大对整个生态系统的负面影响较大，长期使用低浓度的化学药物会使藻类产生抗药性，易造成环境污染或破坏生态平衡，还可能存在远期危害；微生物技术除藻有诸多优点,但病毒在自然条件下的侵染性、有效性和适应性如何还有待研究,病毒的寄主藻群之中也存在着敏感群和抗性群,后者则成为其专一性灭藻的障碍,也需要进一步探究。
蓝藻又名蓝绿藻，是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a，但不含叶绿体、能进行产氧性光合作用的大型单细胞自氧型原核生物。蓝藻细胞膜外有细胞壁和一层胶质的鞘。蓝藻的细胞壁和革兰氏阴性菌很相似，同样肽聚糖层薄，外面包有外膜；不同的是蓝藻的细胞壁内层含有纤维素层。
细胞壁允许离子、多糖等小分子和低分子量的蛋白质通过，而将大分子或微生物等阻于其外。因此，细胞壁参与了物质运输、降低蒸腾作用、防止水分损失、植物水势调节等一系列生理活动。细胞壁上纹孔或胞间连丝的大小受细胞生理年龄和代谢活动强弱的影响，故细胞壁对细胞间物质的运输具有调节作用。另外，细胞壁也是化学信号、物理信号传递的介质与通路，当蓝藻细胞壁上的物质运输通道被破坏时，会导致细胞的物质运输中断或完全停止，进而导致新陈代谢中断或者完全停止。当蓝藻的离子通道被破坏时，导致离子通道的选择性作用发生紊乱，导致有用物质不传输或所有物质自由进出细胞膜。因此细胞壁的物质运输通道和细胞膜的离子通道是影响蓝藻是否存活的主要因素。一因此，通过破坏蓝藻的物质运输通道和/或离子通道可有效起到除藻作用。因此亟需一种不同于现有物理法除藻的超低频电磁波除藻装置及除藻方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种超低频电磁波除藻装置及除藻方法，采用超低频电磁波对水流中的蓝藻进行在线除藻处理，除藻效果好。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种超低频电磁波除藻装置，包括沿水流方向依次设置的过滤箱、抽水管、水泵、进水管、除藻器、以及出水管，过滤箱部分或全部设置于水体内，水泵和除藻器均与电控柜电连接，除藻器包括壳体和设置在其内部的多组沿水平方向间隔设置的电极组，电控柜具有时变电磁波发生器，时变电磁波发生器与电极组电连接，每组电极组均包括相对设置的第一电极片和第二电极片，第一电极片和第二电极片之间具有放电区，水流通过放电区，放电区的宽度为2-10mm。
优选地，第一电极片和第二电极片均为涂有铱和钌氧化物的混合导电金属氧化物的钛基板。
优选地，进水管靠近除藻器的一侧设置有流量计，流量计与电控柜电连接。
优选地，进水管和出水管上均设置有自动排气阀、压力变送器、以及取样水龙头，进水管上的自动排气阀、压力变送器、以及取样水龙头沿水流方向依次设置，出水管上的压力变送器、自动排气阀、以及取样水龙头沿水流方向依次设置，除藻器的下部设置有排水龙头，压力变送器与电控柜电连接。
优选地，出水管上设置有反冲洗口，反冲洗口靠近出水管与除藻器连接处设置。
优选地，进水管靠近水泵的一侧设置有Y型过滤器。
优选地，过滤箱的顶部设置有浮桶和/或吊耳。
优选地，除藻器的进水流量为50-1500m3/h。
本发明还提供一种采用上述的超低频电磁波除藻装置的除藻方法，将需要除藻的水经过滤箱过滤后引至除藻器内，通过时变电磁波发生器输出至电极组，产生规律性变频的500-4500Hz的超低频电磁波对经过除藻器的水流进行除藻处理，规律性变频的500-4500Hz的超低频电磁波断开或永久打开蓝藻细胞壁上的物质运输通道和/或蓝藻细胞膜上的离子通道，当蓝藻细胞壁上的物质运输通道和/或蓝藻细胞膜上的离子通道被断开时，中断了蓝藻细胞的物质交换和/或离子交换，当蓝藻细胞壁上的物质运输通道和/或蓝藻细胞膜上的离子通道被永久打开时，将导致细胞内部物质渗出。
优选地，规律性变频为间歇循环产生一组变频组，变频组为按顺序以500-700Hz运行3-4s、800-1100Hz运行4-5s、2000-4200Hz运行5-8s的超低频电磁波。
优选地，间歇时间为1-10s。
优选地，第一电极片和第二电极片之间的电压差为70-80V，电流密度为12-15A/㎡。
本发明的有益效果为：
1、水通过进水管进入除藻器，在第一电极片和第二电极片上施加不同电压，形成电压差，在放电区形成电磁场，水流经过放电区，经由超低频电磁波作用，断开或永久打开蓝藻细胞壁上的物质运输通道和/或蓝藻细胞膜上的离子通道，当蓝藻细胞壁上的物质运输通道和/或蓝藻细胞膜上的离子通道被断开时，中断了蓝藻细胞的物质交换和/或离子交换，导致新陈代谢终端或者完全停止，从而杀死蓝藻。当蓝藻细胞壁上的物质运输通道和/或蓝藻细胞膜上的离子通道被永久打开时，将导致细胞内部物质渗出，进而导致蓝藻死亡，起到在线有效除藻效果。
2、通过过滤箱的设置在进水处进行初步过滤水中杂质，并且通过浮桶和/或吊耳的设置便于过滤箱置于水体，简单方便。
3、流量计的设置可精准控制除藻器的进水流量，进而提高除藻效率。
4、通过自动排气阀可自动进行排气，避免进水管和出水管内部的空气堆积，提高除藻处理效率。通过压力变送器对水压进行监测。
5、通过Y型过滤器对进水进行过滤，避免杂物在除藻器内堆积。
6、通过规律性变频的超低频电磁波使得蓝藻细胞的物质运输通道和离子通道被破坏后不会恢复，确保蓝藻的有效杀除。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。
图2是本发明除藻器的左视结构示意图。
图3是本发明第一电极片、第二电极片、放电区的主视结构示意图。
图4是本发明的控制框图。
附图中的标记为：1-抽水管，2-水泵，3-进水管，4-除藻器，41-壳体，42-第一电极片，43-第二电极片，44-放电区，5-出水管，6-流量计，7-自动排气阀，8-压力变送器，9-取样水龙头，10-反冲洗口，11-Y型过滤器，12-过滤箱，13-电控柜，14-排水龙头，15-浮桶，16-吊耳，17-时变电磁波发生器。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1至图4所示，本实施例中提供的一种超低频电磁波除藻装置，包括沿水流方向依次设置的过滤箱12、抽水管1、水泵2、进水管3、除藻器4、以及出水管5，过滤箱12部分或全部设置于水体内，水泵2和除藻器4均与电控柜13电连接，除藻器4包括壳体41和设置在其内部的多组沿水平方向间隔设置的电极组，每组电极组均包括相对设置的第一电极片42和第二电极片43，第一电极片42和第二电极片43之间具有放电区44，水流通过放电区44，放电区44的宽度为8mm，通过对放电区的宽度要求，以在电极组上产生足够高的电位梯度和电流密度，电极组的数量和尺寸根据水流量、目标杀灭率而有所不同。本实施例的水泵2为自吸泵，通过水泵2将水经由过滤箱进行初步过滤，过滤水中杂质后从水体抽出，水体如池塘、水库、湖泊等，水通过进水管3进入除藻器4，电控柜13为时变电磁波发生器17供电，并将直流电转换为交流电，具体的，电控柜具有时变电磁波发生器17，时变电磁波发生器与电极组电连接，使除藻器4能够产生变频的超低频电磁波，将来自电控柜的直流电流转换为频率范围为300至5000Hz的时变电磁波，在第一电极片42和第二电极片43上施加不同电压，形成电压差，并且施加在第一电极片42和第二电极片上的电压均为直流电压，在放电区44形成电磁场，水流经过放电区44，经由超低频电磁波作用，破坏水中蓝藻细胞的物质运输通道和离子通道，导致蓝藻死亡，进而起到在线有效除藻效果，经过除藻处理后的水流通过出水管5排回水体。其中，滤箱的材料可以是金属或非金属的。如果使用金属滤箱，滤箱内表面应衬有橡胶衬里、PVC等非导电材料。
其中，第一电极片和第二电极片均为涂有铱和钌氧化物的混合导电金属氧化物的钛基板，使第一电极片和第二电极片的工作电压高于钛基板的击穿电压。
其中，进水管3靠近除藻器4的一侧设置有流量计6，流量计6与电控柜13电连接。流量计6的设置可精准控制除藻器4的进水流量，进而提高除藻效率。
其中，进水管3和出水管5上均设置有自动排气阀7、压力变送器8、以及取样水龙头9，进水管3上的自动排气阀7、压力变送器8、以及取样水龙头9沿水流方向依次设置，出水管5上的压力变送器8、自动排气阀7、以及取样水龙头9沿水流方向依次设置，除藻器4的下部设置有排水龙头14，压力变送器8与电控柜13电连接。通过自动排气阀7可自动进行排气。通过压力变送器8对水压进行监测，需要进行取样时，打开取样水龙头9即可进行取样。当需要将除藻器4内部的水排走时，打开排水龙头14即可。在进水管3和出水管5上均设置有自动排气阀7，可分别在除藻器4的进水端和出水端进行排气，避免进水管和出水管内部的空气堆积，提高除藻处理效率；在进水管3和出水管5上均设置有压力变送器8，可分别在除藻器4的进水端和出水端进行压力监测；在进水管3和出水管5上均设置有取样水龙头9，可分别在除藻器4的进水端和出水端进行取样，以便于检测对比处理前和处理后的蓝藻区别。通过压力变送器8实时检测管内压力值，并反馈至电控柜13。
其中，出水管5上设置有反冲洗口10，反冲洗口10靠近出水管5与除藻器4连接处设置。需要清洗除藻器4内部部件时，在反冲口处街上清水源，打开排水龙头14，通过清水将除藻器4内部的积聚物冲走。
其中，进水管3靠近水泵2的一侧设置有Y型过滤器11。通过Y型过滤器11对进水进行过滤，避免杂物在除藻器4内堆积。
其中，过滤箱的顶部设置有浮桶15和吊耳16。通过过滤箱的设置在进水处进行初步过滤水中杂质，并且通过浮桶和/或吊耳的设置便于过滤箱置于水体，简单方便。
本实施例还提供一种采用上述的超低频电磁波除藻装置的除藻方法，将需要除藻的水经过滤箱过滤后引至除藻器内，通过除藻器4产生规律性变频的500-4500Hz的超低频电磁波对经过除藻器4的水流进行除藻处理，规律性变频的500-4500Hz的超低频电磁波断开或永久打开蓝藻细胞壁上的物质运输通道和/或蓝藻细胞膜上的离子通道，当蓝藻细胞壁上的物质运输通道和/或蓝藻细胞膜上的离子通道被断开时，中断了蓝藻细胞的物质交换和/或离子交换，将导致蓝藻细胞的新陈代谢中断或者完全停止，从而杀死蓝藻。当蓝藻细胞壁上的物质运输通道和/或蓝藻细胞膜上的离子通道被永久打开时，将导致蓝藻细胞内部物质渗出，进而导致蓝藻死亡。具体的，离子通道需要离子浓度势场或电子传输链过程来打开离子跨膜传输通道，规律性变频的500-4500Hz的超低频电磁波产生的高场强电压会破坏这一通道的开启，使端口永久开放，一旦这些物质运输通道/离子通道永久打开，细胞内部的所有物质都将渗出，造成蓝藻死亡。
本实施例中，规律性变频为每3s间歇循环产生一组变频组，变频组为按顺序以500Hz运行3s、800Hz运行4s、2500Hz运行5s的超低频电磁波。通过上述规律性变频的超低频电磁波使得蓝藻细胞的物质运输通道和离子通道被破坏后不会恢复，确保蓝藻的有效杀除。
本实施例中，第一电极片42和第二电极片43之间的电压差为80V，电流密度为12A/㎡，除藻器的进水流量为500m3/h。
通过本发明在蓝藻高峰期，把浓度控制在安全水平以内，使水库、湖泊持续处于蓝藻不爆发的阶段，保持水生生态的正常循环。用超低频电磁波有效控制地破坏藻类新陈代谢过程，无毒副产品、无生态毒性、有效减少微囊藻毒素，一次满功率处理，藻类数量平均降低18％、一天后的残留效应使微囊藻毒素平均降低36％，持续效果最低21天。在几小时、几天内把叶绿素a、微囊藻毒素浓度降低到安全水平，把藻类浓度控制在安全水平以内，避免爆发、造成伤害。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种超低频电磁波除藻装置，其特征在于：
包括沿水流方向依次设置的过滤箱、抽水管、水泵、进水管、除藻器、以及出水管；
所述过滤箱部分或全部设置于水体内；
所述水泵和除藻器均与电控柜电连接；
所述除藻器包括壳体和设置在其内部的多组沿水平方向间隔设置的电极组；
电控柜具有时变电磁波发生器，时变电磁波发生器与电极组电连接；
每组电极组均包括相对设置的第一电极片和第二电极片，所述第一电极片和第二电极片之间具有放电区，水流通过所述放电区，所述放电区的宽度为2-10mm。
2.根据权利要求1所述的超低频电磁波除藻装置，其特征在于：
所述第一电极片和第二电极片均为涂有铱和钌氧化物的混合导电金属氧化物的钛基板。
3.根据权利要求1所述的超低频电磁波除藻装置，其特征在于：
所述进水管靠近所述除藻器的一侧设置有流量计，流量计与电控柜电连接。
4.根据权利要求1所述的超低频电磁波除藻装置，其特征在于：
所述进水管和出水管上均设置有自动排气阀、压力变送器、以及取样水龙头；
所述进水管上的自动排气阀、压力变送器、以及取样水龙头沿水流方向依次设置；
所述出水管上的压力变送器、自动排气阀、以及取样水龙头沿水流方向依次设置；
所述除藻器的下部设置有排水龙头；
所述压力变送器与电控柜电连接。
5.根据权利要求1所述的超低频电磁波除藻装置，其特征在于：
所述出水管上设置有反冲洗口，所述反冲洗口靠近所述出水管与除藻器连接处设置；
所述进水管靠近所述水泵的一侧设置有Y型过滤器。
6.根据权利要求1所述的超低频电磁波除藻装置，其特征在于：
所述过滤箱的顶部设置有浮桶和/或吊耳。
7.根据权利要求1所述的超低频电磁波除藻装置，其特征在于：
所述第一电极片和第二电极片之间的电压差为70-80V，电流密度为12-15A/㎡；
所述除藻器的进水流量为50-1500m3/h。
8.一种采用如权利要求1-7任一项所述的超低频电磁波除藻装置的除藻方法，其特征在于：
将需要除藻的水经过滤箱过滤后引至除藻器内，通过时变电磁波发生器输出至电极组，产生规律性变频的500-4500Hz的超低频电磁波对经过除藻器的水流进行除藻处理，规律性变频的500-4500Hz的超低频电磁波断开或永久打开蓝藻细胞壁上的物质运输通道和/或蓝藻细胞膜上的离子通道，当蓝藻细胞壁上的物质运输通道和/或蓝藻细胞膜上的离子通道被断开时，中断了蓝藻细胞的物质交换和/或离子交换，当蓝藻细胞壁上的物质运输通道和/或蓝藻细胞膜上的离子通道被永久打开时，将导致细胞内部物质渗出。
9.根据权利要求8所述的超低频电磁波除藻装置的除藻方法，其特征在于：
所述规律性变频为间歇循环产生一组变频组，变频组为按顺序以500-700Hz运行3-4s、800-1100Hz运行4-5s、2000-4200Hz运行5-8s的超低频电磁波。
10.根据权利要求9所述的超低频电磁波除藻装置的除藻方法，其特征在于：
所述间歇时间为1-10s。
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| CN202210673654.5A CN115385510A (zh) | 2022-06-13 | 2022-06-13 | 一种超低频电磁波除藻装置及除藻方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202210673654.5A CN115385510A (zh) | 2022-06-13 | 2022-06-13 | 一种超低频电磁波除藻装置及除藻方法 |
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- 2022-06-13 CN CN202210673654.5A patent/CN115385510A/zh active Pending
Non-Patent Citations (3)
| Title |
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