CN216236547U - 一种用于黑臭河道治理的多功能无人船 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于黑臭河道治理的多功能无人船，该无人船设有通讯控制系统、动力系统、生物制剂投放系统、高级氧化深度净化系统，并设有给上述系统供给电能的太阳能电池系统。在河道需要处理时，由通讯控制系统的5G通讯模块进行信号实时传输，在移动终端设置船舶航行轨迹，安装于船体两侧的高级氧化深度净化系统在航行时利用水流对进入系统的河水进行高级氧化处理，可对进入系统河水中的藻类及有机污染物进行灭活与降解处理。同时在航行时，生物制剂投放系统可在船体尾部往河道中投放河道治理生物制剂。该船在河道治理的过程中，无需人工操作，航行响应及时，能有效杀灭藻类，改善水质，是一种绿色环保的河道治理装置。

Description

一种用于黑臭河道治理的多功能无人船

技术领域

本实用新型涉及黑臭河体治理技术领域，尤其涉及一种用于黑臭河道治理的多功能无人船。

背景技术

我国沿江临海城市有大量的小型内河河道分布，大部分内河河道为死水河道，与外部水网不连通。藻类的繁殖，生活污水的排放以及外来生物的入侵都会造成内河河道水质劣化，形成黑臭河道，严重影响周围居住环境及城市形象。目前针对黑臭河道的治理主要以人工打捞、曝气以及投放生物制剂等治理方式，存在效率低、成本高等问题。

针对上述技术问题，河道治理船能在一定程度上解决河道治理出现的问题。但是常规的河道治理船大多以人工驾驶为主，船员在驾驶过程中同时需要进行生物制剂投放等河道治理工作，增加了河道治理的成本与降低了河道治理的效果。因此，为了解决目前河道治理船存在的问题，亟待开发一种高效简便、节能环保的新型黑臭河道治理的无人船。

发明内容

本实用新型提供了一种用于黑臭河道治理的多功能无人船，所述无人船的船体以太阳能转化电能为能量来源，通过5G通讯在移动终端实时控制无人船状态及航行轨道。无人船通过自动投放河道治理生物制剂与高级氧化净化对黑臭河体进行深度净化，实现了黑臭河道治理的无人化、智能化、节能化的应用。

本实用新型的技术方案是：

一种用于黑臭河道治理的多功能无人船，所述的无人船在甲板上铺设有大面积的太阳能电池板，组成了太阳能电池系统，通过光电转化为无人船提供通讯、动力以及河道治理各系统所需电能。在船体外壳两侧吃水线以下设置有对称数量的高级氧化处理系统，在无人船航行过程中有水流自动流入高级氧化处理系统中进行高级氧化处理。在无人船内部，设置有通讯控制系统、动力系统以及生物制剂投放系统。其中通讯控制系统包含5G通讯模块与控制模块，5G通讯模块可以将船舶实时状态反馈至移动操作端，并可在移动端对无人船的航行路线进行规划设置，控制模块可以对无人船上的动力系统、高级氧化处理系统以及生物制剂投放系统进行电路控制。动力系统将电能转化为动能，为无人船的航行提供动力，并在航行过程中搅拌河水，此外动力系统中的增氧曝气模块持续往河道中通入空气，增加河水中的溶解氧浓度。生物制剂投放系统将放置于系统内的河道治理生物制剂通过船尾的投放口在航行过程中投放至河道内，达到改善水质的目的。

所述的太阳能电池系统是在无人船甲板上安装大面积的太阳能电池板，所述的太阳能电池板可进行光电转换，为无人船提供电能。

所述的高级氧化处理系统由过滤网、套管、高级氧化模块组成。所述的过滤网优选为不锈钢滤网，过滤精度在1-3 mm之间。所述的套管可选用PVC管、不锈钢等耐腐蚀材料。所述的UVC紫外灯管波长优选波长为254 nm的紫外灯管，灯管通过石英管保护密封。所述的高级氧化模块是基于能产生自由基的高级氧化反应的深度净化模块，在反应过程中产生的自由基具有强氧化性，可以降解河道水体中的有机物，也可杀菌杀藻，是一种河道治理的深度净化方法。

所述的生物制剂投放系统由物料储存模块、传输模块与管道模块组成。生物制剂优选无毒无污染可改善水质的生物制剂。

采用上述技术方案后，本实用新型在治理黑臭河道时具有以下效果：无需使用柴油、汽油等化石燃料作为动力来源，避免了因化石燃料燃烧过程中造成的硫氧化物/氮氧化物的排放以及燃油泄漏。设置的通讯控制模块设置的5G通讯模块能及时反馈船舶航行的实时状态，利用5G传输的低延时高带宽特性，能够有效避免船舶搁浅、碰撞等事故发生。无人船中的高级氧化处理系统在船舶航行过程中，在吃水线以下利用水流对河道进行高级氧化氧化处理，系统设有过滤网，可避免航行过程中有泥沙水草进入系统，而污染的河水与藻类可进入系统内进行处理，能有效降解内河河道中的有机污染物，杀灭藻类生物，在持续的航行中不断改善河道水质。生物制剂投放系统能在航行过程中自动投放水质改善生物制剂，能有效对河水中的污染物进行分解或去除。

附图说明

图1是本实用新型的多功能无人船的外观图；

图2是无人船结构示意图；

图3是无人船的内部结构示意图；

图4是高级氧化深度净化系统的结构示意图；

图5是高级氧化深度净化系统的内部截面示意图；

图中：1—船体；2—高级氧化处理系统；3—太阳能电池系统；4—通讯控制系统；5—动力系统；6—生物制剂投放系统；7—生物制剂传输管道；8—过滤网；9—套管；10—紫外灯；11—负载型半导体膜；12—灯管支撑架；13—硅胶垫片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用信息给的技术方案做进一步说明。

如图1-3所示，本实用新型的无人船中包含船体1，卡扣于船体外壳吃水线之下的高级氧化处理系统2，铺设与船体甲板上的太阳能电池系统3，以及放置于船体内部的通讯控制系统4、动力系统5以及生物制剂投放系统6。其中高级氧化处理系统的紫外灯电源线2、动力系统5中的电机电源线以及生物制剂投放系统6的电源线连接于通讯控制系统4中的控制模块，控制模块通过PLC自动化控制，也可通过通讯模块中在移动终端对船体中的元器件进行电路控制。通讯控制系统4中的通讯模块采用5G信号传输，能采集船体的实时位置，船上各元器件的状态并将这些数据通过5G基站传输至移动端。

当黑臭河道需要处理时，由太阳能电池系统3将太阳能在太阳能电池板上进行光电转化，为无人船提供动力来源。随后通过移动端设置航行轨迹将航信指令传输至通讯控制系统4，无人船在接受指令后启动动力系统5在内河河道上航行，在搅拌河水的同时持续往河道中通入空气，增加河水中的溶解氧浓度。此时无人船上的高级氧化处理系统2以及生物制剂投放系统7也随着无人船的航行起作用，其中高级氧化处理系统2能将进入系统内的河水进行处理，可有效杀灭水体中的藻类生物以及降解河水中的有机污染物，而生物制剂投放系统7能够在航行轨迹上持续地往河道内投放水质改善生物制剂。结合高级氧化处理系统2以及生物制剂投放系统7，能够在航行过程中持续改善黑臭河道的水质，且处理过程无需人工操作，只需在移动端设置航行轨迹以及观测无人船的实时状态即可，能极大地节约河道治理成本，整个治理过程绿色环保，高效节能。

如图4-5所示，本实用新型中多功能无人船的高级氧化处理系统2中，使用的过滤网8为孔径为3 mm的不锈钢滤网，能有效过滤河水中的泥沙及水生植物，避免杂质进入系统内损伤紫外灯与催化剂。所用的套管9为PVC塑料管，该管耐腐蚀机械强度高，能有效保护系统内的紫外灯与催化剂。所用的紫外灯10放置于套管9中心位置，在套管内尾部放置一个不锈钢支撑架12，并在紫外灯头位置也放置一个支撑架，用于固定紫外灯的位置。在两个支撑架之间放置一张负载型半导体膜11，该膜卷成圆筒状紧贴于套管9内壁。此外在紫外灯与支撑架中间放置有硅胶垫片，避免灯管与支撑架的直接接触，在航行过程中提供保护作用，防止灯管在航行过程中破裂。

本实施例中采用的是基于负载型半导体材料的高级氧化反应，所述的紫外高级氧化系统中，所使用的紫外灯10为254 nm波长的UVC紫外灯，功率为75W，该波段的紫外灯具有较大的激发能量，且在辐照过程中能产生臭氧，可有效溶解系统中藻类植物以及细菌病毒的细胞壁或细胞膜。所使用的负载型半导体材料的带隙宽度为3.5 eV，负载基体为纯钛膜，该负载型半导体材料性能稳定，具有自清洁、自修复性，在收到紫外辐照后，能在催化剂表面产生大量的羟基自由基，与紫外灯10产生的臭氧协同，杀灭藻类植物与细菌病毒，同时可高效地降解河水中的有机污染物。

以上所述本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的修改，等同一种黑臭河道治理的多功能无人船的改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于黑臭河道治理的多功能无人船，其特征在于，所述无人船的船体中设置有通讯控制系统、动力系统、生物制剂投放系统、高级氧化深度净化系统以及太阳能电池系统；所述通讯控制系统实现无人船与移动终端的连接和控制；所述动力系统一方面可为无人船提供航行动力，另一方面通过螺旋桨搅动可提高黑臭河体的氧浓度；所述生物制剂投放系统设置于船体尾部，在航行过程中向河道内投放用以改善水质的生物制剂；所述太阳能电池系统包括有电池板，所述电池板安装在船体甲板表面；所述的生物制剂投放系统由物料储存模块、传输模块与管道模块组成；所述高级氧化深度净化系统由套管、高级氧化反应模块及过滤网组成；所述高级氧化系统安装于船体吃水线以下的两侧，在航行过程有水流通过套管内，在套管中进行高级氧化处理；所述套管和过滤网组成深度净化系统的外壳，用以保护高级氧化反应模块；所述高级氧化反应模块基于可生成自由基的高级氧化反应，模块在反应中生成的自由基能有效杀灭藻类生物以及降解黑臭河道中的有机污染物。

2.如权利要求1所述的一种用于黑臭河道治理的多功能无人船，其特征在于，所述的通讯控制系统中包括有5G通讯模块与控制模块，所述5G通讯模块通过5G信号将无人船与移动终端进行连接，可在移动终端设置无人船的航行轨迹；所述控制模块是对无人船上的电路开关、以及其他系统的电路元器件进行控制。

3.如权利要求2所述的一种用于黑臭河道治理的多功能无人船，其特征在于，所述动力系统包括螺旋桨动力模块与增氧曝气模块；所述螺旋桨动力模块为无人船提供航行动力，同时在航行过程中利用螺旋的转动搅动黑臭河水，增加黑水中的氧气浓度并提高黑臭河道中待处理物质的传质交换速度；所述增氧曝气模块由微孔曝气头与气泵组成，由气泵持续将空气在微孔曝气头中通入河道，增加河道中的溶解氧浓度。

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