CN218931787U - 一种除藻控藻毒素一体化超声波工艺船 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供的一种除藻控藻毒素一体化超声波工艺船，包括：船体本体，设置在所述船体本体端部的藻水收集装置，与所述藻水收集装置相连通的藻水粗滤室，所述藻水粗滤室的藻水输出端依次连通超声波除藻舱和藻毒素处理舱，所述藻毒素处理舱的输出端与藻渣收集舱的输入端相连通，所述藻渣收集舱的输出端设置排水管。藻水由藻水收集装置收集进去到藻水粗滤室进行粗滤室处理后，分别依次进入到超声波除藻舱和藻毒素处理舱对藻类的毒素进行处理，处理完毕的藻水最近进入到藻渣收集舱，经过挤压将藻渣收集起来，挤压的水从排水管排出。从而完成了水中藻类的清理，并对藻毒素进行了控制。

Description

一种除藻控藻毒素一体化超声波工艺船

技术领域

本实用新型涉及环境保护及水质净化技术领域，具体地涉及一种除藻控藻毒素一体化超声波工艺船。

背景技术

藻类体内含有一类被称为藻毒素的有毒物质，主要包括肝毒素、神经毒素和内毒素。藻毒素的化学性质相当稳定，自然降解过程十分缓慢，且有很高的耐热性；常规的自来水处理工艺也不能将其去除。

现有的技术在除藻控毒方面主要有以下途径：一是通过人工或机械打捞等方式去除，如专利“一种除藻船”（ZL202123042506.3），这种方案可以有效去除水体中的藻类，但是存在人工打捞费时费力，且不易覆盖全部水华发生区域，打捞上来的藻类仍需集中处理，处理不当易造成二次污染。二是通过投放鲢鱼、鳙鱼等生物进行生物防治，如专利“一种利用滤食生物除藻的方法”（ZL201811062233.9），这种方案在藻类爆发初期可以有效的抑制藻类的生长，但是并不适用于水体含氧量较低的水生态环境恶劣水体。三是通过向水体投加化学药剂，控制其生长或使蓝藻絮凝沉积，如专利“一种基于废弃贝壳粉体的絮凝除藻方法”（ZL202011283657.5），这种方法可以在污水处理等净化设施中达到良好效果，但是不宜在自然水体中使用，易造成二次污染。

因此如何能够快速有效的对水污染中的藻类进行清理是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

鉴于此，本实用新型提供一种除藻控藻毒素一体化超声波工艺船及除藻方法，以解决现有技术中的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种除藻控藻毒素一体化超声波工艺船，包括：船体本体，设置在所述船体本体端部的藻水收集装置，与所述藻水收集装置相连通的藻水粗滤室，所述藻水粗滤室的藻水输出端依次连通超声波除藻舱和藻毒素处理舱，所述藻毒素处理舱的输出端与藻渣收集舱的输入端相连通，所述藻渣收集舱的输出端设置排水管。

在一种可能的实现方式中，所述藻水收集装置，包括：第一装置舱体，设置在所述第一装置舱体内的抽水泵，所述抽水泵用于将藻水抽入到所述第一装置舱体内，所述第一装置舱体的藻水进口设置有回旋筛网，所述回旋筛网通过一固定支架固定在第一装置舱体的藻水进口处。

在工作时，水流从船首的藻水收集装置流入除藻脱毒系统内，含藻水流经过回旋筛网的过滤，被抽水泵经由通水道泵入粗藻水过滤室。其中回旋筛网的转动方向是由内向外的，右侧筛网逆时针旋转，左侧筛网顺时针旋转，目的是拨开水面上的枯枝败叶等杂物，避免堵塞通道。

在一种可能的实现方式中，所述藻水粗滤室包括：第二装置舱体，所述第二装置舱体与所述第一装置舱体相连通；所述第二装置舱体内设置有阶梯式输送道，所述第二装置舱体靠近所述阶梯式输送道顶端一侧设置有高浓度藻水输送通道；所述阶梯式输送道一侧设置有藻水收集筛网，靠近所述藻水收集筛网一侧设置排水口。

粗藻水过滤室内含藻水经藻水收集筛网进一步过滤，浓缩藻水经过阶梯式输送道进入高浓度藻水输送通道，不含藻的水通过排水口排放。阶梯式设计是为了减小水流流速、壅高水位，增加藻水在粗藻水过滤室的停留时间和两侧水位差以提升过滤效果；另一方面，流速的减缓也使不溶性颗粒物沉积在各级阶梯上，避免进入超声波除藻舱损坏设备。

在一种可能的实现方式中，所述超声波除藻舱包括：第三装置舱体，所述第三装置舱体的藻水输入端与所述高浓度藻水输送通道相连通，所述第三装置舱体内设置有叶绿素a在线检测仪和高强度超声波发生器，所述第三装置舱体的藻水输出端与所述藻毒素处理舱相连通；藻水输入端设置有第一控制阀门，所述藻水输出端设置有第二控制阀门。

浓缩藻水经高浓度藻水输送通道进入超声波除藻舱，叶绿素a在线监测仪探测到浓缩藻水内的叶绿素a浓度超过阈值，关闭第一控制阀门和第二控制阀门，控制高强度超声波发生器开始工作，高效破除藻细胞同时释放藻毒素。同时叶绿素a在线监测仪持续工作直到监测到叶绿素a浓度低于阈值后，控制高强度超声波发生器停止工作，打开第一控制阀门和第二控制阀门，藻水流入藻毒素处理舱进行下一步处理，同时超声波除藻舱重复上述流程处理下一轮高浓度藻水。

在一种可能的实现方式中，所述叶绿素a在线检测仪和高强度超声波发生器均设置有多个，所述叶绿素a在线检测仪设置在所述第三装置舱体两端，所述高强度超声波发生器均匀排布设置在所述第三装置舱体的顶端，所述高强度超声波发生器包括：700kHz，0.060W/mL高强度超声波发生器。多个高强度超声波发生器是为了能够充分的对藻类细胞进行破除。

其中700kHz，0.060W/mL高强度超声波发生器高效除藻细胞同时释放藻毒素，61.28kHz，0.040W/mL低强度超声波发生器去除藻毒素防止二次污染。不同频次、强度的超声波是除藻控制藻毒素的关键。这种集富集、破碎灭活于一体的设计，从过程上减少了藻毒素泄露造成二次污染的可能性。

在一种可能的实现方式中，所述藻毒素处理舱包括：第四装置舱体，所述第四装置舱体的输入端与所述第三装置舱体的藻水输出端相连通，所述第四装置舱体设置低强度超声波发生器和第一藻毒素监测仪，所述第四装置舱体的输出端连接一缓冲舱，所述缓冲内设置第二藻毒素监测仪；所述缓冲舱的第一输出端与所述藻渣收集舱相连通，所述缓冲舱的第二输出端通过一回流管道与所述第四装置舱体相连通，所述第一输出端处设置第三控制阀门，所述第二输出端处设置第四控制阀门。

在藻毒素处理舱中，若第一藻毒素监测仪监测到流入藻水的藻毒素浓度达到阈值，控制低强度超声波发生器开始工作，直到藻毒素浓度低于阈值，停止工作，完成处理。尾水流经缓冲舱内的第二藻毒素监测仪监测，若藻毒素浓度高于阈值，则经由回流管道流回至藻毒素处理舱内重新处理直到藻毒素水平低于阈值。若尾水藻毒素浓度低于阈值，则流入藻渣收集舱中进行渣水分流。

在一种可能的实现方式中，所述藻渣收集舱包括第五装置舱体，所述第五装置舱体包括位于顶部的处理舱和底部的收集舱，所述排水管与所述处理舱相连通，所述处理舱内设置有水位传感器，所述处理舱内一侧设置推板，所述推板一侧设置有活动机械臂；所述处理舱与所述收集舱之间设置有通道，所述通道上设置有活动上下压力板。

在藻渣收集舱内，水位传感器监测到水位高于阈值，则控制活动机械臂推动推板，推板挤压藻渣将其中的水从排水管排出，干藻渣达到一定重量阈值后下压上下活动压力板，落入藻渣舱中完成废渣收集。

在一种可能的实现方式中，所述船体本体上设置有GPS定位器，所述GPS定位器与船体控制系统电连接。运用藻类中含有叶绿素a对特定波长的不可见光的反射在遥感影像上的体现来推算水域内藻类的分布情况。确定出需要除藻作业的水域，进行航线规划，通过GPS定位器引导船体到达指定区域。

在本实用新型实施例中，藻水由藻水收集装置收集进去到藻水粗滤室进行粗滤室处理后，分别依次进入到超声波除藻舱和藻毒素处理舱对藻类的毒素进行处理，处理完毕的藻水最近进入到藻渣收集舱，经过挤压将藻渣收集起来，挤压的水从排水管排出。从而完成了水中藻类的清理，并对藻毒素进行了控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的导航定位控制示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种除藻控藻毒素一体化超声波工艺船的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的藻水收集装置和藻水粗滤室的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的超声波除藻舱的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的藻毒素处理舱的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的藻渣收集舱的结构示意图；

图1-6中，符号表示为：

1-船体本体，2-藻水收集装置，3-藻水粗滤室，4-超声波除藻舱，5-藻毒素处理舱，6-藻渣收集舱，7-排水管，8-GPS定位器，9-第一装置舱体，10-抽水泵，11-回旋筛网，12-固定支架，13-第二装置舱体，14-阶梯式输送道，15-高浓度藻水输送通道，16-藻水收集筛网，17-排水口，18-第三装置舱体，19-叶绿素a在线检测仪，20-高强度超声波发生器，21-第一控制阀门，22-第二控制阀门，23-第四装置舱体，24-低强度超声波发生器，25-第一藻毒素监测仪，26-缓冲舱，27-第二藻毒素监测仪，28-回流管道，29-第三控制阀门，30-第四控制阀门，31-第五装置舱体，32-处理舱，33-收集舱，34-水位传感器，35-推板，36-活动机械臂，37-通道，38-活动上下压力板。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

如图1所示，本实施例将除藻作业与水华监测结合起来，通过对水域特定波长的遥感影像的分析，判断水域内蓝藻的分布情况，再据此进行航路规划；将打捞和处理藻类的工序集成化，减少中间环节可能引起的二次污染。

通过遥感影像判断藻类浓度的原理是：叶绿素a对特定波长的不可见光的反射可以被遥感影像监测到，而叶绿素a广泛存在于各种藻类体内。其主要思路为将遥感影像各波段反射率组合与实测叶绿素a浓度进行相关性分析，选择相关性最高的波段组合建立叶绿素a浓度遥感定量反演模型，再应用该模型反演研究区藻类的时空分布特征。然后将其分布特征图导入电子地图中，设定浓度标准，框选出需要进行除藻作业的水域。利用航线规划软件进行航线规划，使具有一定宽度的航线均匀致密地覆盖所选区域。

在开始作业前，需将规划好的航线发送至船载电脑。船体上的GPS定位器可以确定自身的位置，与存储的航线进行对照，确认自身的行进路线，并通过控制电机来达到调整航向和航速的目的。

参见图2，本实施例提供的除藻控藻毒素一体化超声波工艺船，包括：船体本体1，设置在所述船体本体1端部的藻水收集装置2，与所述藻水收集装置2相连通的藻水粗滤室3，所述藻水粗滤室3的藻水输出端依次连通超声波除藻舱4和藻毒素处理舱5，所述藻毒素处理舱5的输出端与藻渣收集舱6的输入端相连通，所述藻渣收集舱6的输出端设置排水管7。所述船体本体1上设置有GPS定位器8，所述GPS定位器8与船体控制系统电连接。运用藻类中含有叶绿素a对特定波长的不可见光的反射在遥感影像上的体现来推算水域内藻类的分布情况。确定出需要除藻作业的水域，进行航线规划，通过GPS定位器8引导船体到达指定区域。

参见图3，所述藻水收集装置2，包括：第一装置舱体9，设置在所述第一装置舱体9内的抽水泵10，所述抽水泵10用于将藻水抽入到所述第一装置舱体9内，所述第一装置舱体9的藻水进口设置有回旋筛网11，所述回旋筛网11通过一固定支架12固定在第一装置舱体9的藻水进口处。

在工作时，水流从船首的藻水收集装置2流入除藻脱毒系统内，含藻水流经过回旋筛网11的过滤，被抽水泵10经由通水道泵入粗藻水过滤室。其中回旋筛网11的转动方向是由内向外的，右侧筛网逆时针旋转，左侧筛网顺时针旋转，目的是拨开水面上的枯枝败叶等杂物，避免堵塞通道37。

所述藻水粗滤室3包括：第二装置舱体13，所述第二装置舱体13与所述第一装置舱体9相连通；所述第二装置舱体13内设置有阶梯式输送道14，所述第二装置舱体13靠近所述阶梯式输送道14顶端一侧设置有高浓度藻水输送通道3715；所述阶梯式输送道14一侧设置有藻水收集筛网16，靠近所述藻水收集筛网16一侧设置排水口17。

粗藻水过滤室内含藻水经藻水收集筛网16进一步过滤，浓缩藻水经过阶梯式输送道14进入高浓度藻水输送通道3715，不含藻的水通过排水口17排放。阶梯式设计是为了减小水流流速、壅高水位，增加藻水在粗藻水过滤室的停留时间和两侧水位差以提升过滤效果；另一方面，流速的减缓也使不溶性颗粒物沉积在各级阶梯上，避免进入超声波除藻舱4损坏设备。

参见图4，所述超声波除藻舱4包括：第三装置舱体18，所述第三装置舱体18的藻水输入端与所述高浓度藻水输送通道3715相连通，所述第三装置舱体18内设置有叶绿素a在线检测仪19和高强度超声波发生器20，所述第三装置舱体18的藻水输出端与所述藻毒素处理舱5相连通；藻水输入端设置有第一控制阀门21，所述藻水输出端设置有第二控制阀门22。

浓缩藻水经高浓度藻水输送通道3715进入超声波除藻舱4，叶绿素a在线监测仪探测到浓缩藻水内的叶绿素a浓度超过阈值，关闭第一控制阀门21和第二控制阀门22，控制高强度超声波发生器20开始工作，高效破除藻细胞同时释放藻毒素。同时叶绿素a在线监测仪持续工作直到监测到叶绿素a浓度低于阈值后，控制高强度超声波发生器20停止工作，打开第一控制阀门21和第二控制阀门22，藻水流入藻毒素处理舱5进行下一步处理，同时超声波除藻舱4重复上述流程处理下一轮高浓度藻水。

所述叶绿素a在线检测仪19和高强度超声波发生器20均设置有多个，所述叶绿素a在线检测仪19设置在所述第三装置舱体18两端，所述高强度超声波发生器20均匀排布设置在所述第三装置舱体18的顶端，所述高强度超声波发生器20包括：700kHz，0.060W/mL高强度超声波发生器20。多个高强度超声波发生器20是为了能够充分的对藻类细胞进行破除。

其中700kHz，0.060W/mL高强度超声波发生器20高效除藻细胞同时释放藻毒素，61.28kHz，0.040W/mL低强度超声波发生器24去除藻毒素防止二次污染。不同频次、强度的超声波是除藻控制藻毒素的关键。这种集富集、破碎灭活于一体的设计，从过程上减少了藻毒素泄露造成二次污染的可能性。

参见图5，所述藻毒素处理舱5包括：第四装置舱体23，所述第四装置舱体23的输入端与所述第三装置舱体18的藻水输出端相连通，所述第四装置舱体23设置低强度超声波发生器24和第一藻毒素监测仪25，所述第四装置舱体23的输出端连接一缓冲舱26，所述缓冲内设置第二藻毒素监测仪27；所述缓冲舱的第一输出端与所述藻渣收集舱6相连通，所述缓冲舱的第二输出端通过一回流管道28与所述第四装置舱体23相连通，所述第一输出端处设置第三控制阀门29，所述第二输出端处设置第四控制阀门30。

在藻毒素处理舱5中，若第一藻毒素监测仪25监测到流入藻水的藻毒素浓度达到阈值，控制低强度超声波发生器24开始工作，直到藻毒素浓度低于阈值，停止工作，完成处理。尾水流经缓冲舱内的第二藻毒素监测仪27监测，若藻毒素浓度高于阈值，则经由回流管道28流回至藻毒素处理舱5内重新处理直到藻毒素水平低于阈值。若尾水藻毒素浓度低于阈值，则流入藻渣收集舱6中进行渣水分流。

本实用新型使用超声波对藻毒素进行处理。超声波在液体环境中引起压力梯度、空化和振动气泡，可以引起机械、热和化学效应。在溶液内的超声波引起的共振可以引起细胞壁破裂和大分子破裂进而引起生物组织的变化。同时，由于局部液体的剧烈波动、高压和气泡内气体的变化，液体中产生了自由基，这些自由基能和各种化合物相互作用。因此，将溶解有藻毒素的溶液置于超声波环境中，水中产生的氢氧自由基会攻击分子能量高的部位进行取代，从而达到降解灭活等一系列目的。

参见图6，所述藻渣收集舱6包括第五装置舱体31，所述第五装置舱体31包括位于顶部的处理舱32和底部的收集舱33，所述排水管7与所述处理舱32相连通，所述处理舱32内设置有水位传感器34，所述处理舱32内一侧设置推板35，所述推板35一侧设置有活动机械臂36；所述处理舱32与所述收集舱之间设置有通道37，所述通道37上设置有活动上下压力板38。

在藻渣收集舱6内，水位传感器34监测到水位高于阈值，则控制活动机械臂36推动推板35，推板35挤压藻渣将其中的水从排水管7排出，干藻渣达到一定重量阈值后下压上下活动压力板，落入藻渣舱中完成废渣收集。

本实用新型实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a, b, c,a-b, a-c, b-c,或a-b-c，其中a, b, c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种除藻控藻毒素一体化超声波工艺船，其特征在于，包括：船体本体，设置在所述船体本体端部的藻水收集装置，与所述藻水收集装置相连通的藻水粗滤室，所述藻水粗滤室的藻水输出端依次连通超声波除藻舱和藻毒素处理舱，所述藻毒素处理舱的输出端与藻渣收集舱的输入端相连通，所述藻渣收集舱的输出端设置排水管。

2.根据权利要求1所述的除藻控藻毒素一体化超声波工艺船，其特征在于，所述藻水收集装置，包括：第一装置舱体，设置在所述第一装置舱体内的抽水泵，所述抽水泵用于将藻水抽入到所述第一装置舱体内，所述第一装置舱体的藻水进口设置有回旋筛网，所述回旋筛网通过一固定支架固定在第一装置舱体的藻水进口处。

3.根据权利要求2所述的除藻控藻毒素一体化超声波工艺船，其特征在于，所述藻水粗滤室包括：第二装置舱体，所述第二装置舱体与所述第一装置舱体相连通；所述第二装置舱体内设置有阶梯式输送道，所述第二装置舱体靠近所述阶梯式输送道顶端一侧设置有高浓度藻水输送通道；所述阶梯式输送道一侧设置有藻水收集筛网，靠近所述藻水收集筛网一侧设置排水口。

4.根据权利要求3所述的除藻控藻毒素一体化超声波工艺船，其特征在于，所述超声波除藻舱包括：第三装置舱体，所述第三装置舱体的藻水输入端与所述高浓度藻水输送通道相连通，所述第三装置舱体内设置有叶绿素a在线检测仪和高强度超声波发生器，所述第三装置舱体的藻水输出端与所述藻毒素处理舱相连通；藻水输入端设置有第一控制阀门，所述藻水输出端设置有第二控制阀门。

5.根据权利要求4所述的除藻控藻毒素一体化超声波工艺船，其特征在于，所述叶绿素a在线检测仪和高强度超声波发生器均设置有多个，所述叶绿素a在线检测仪设置在所述第三装置舱体两端，所述高强度超声波发生器均匀排布设置在所述第三装置舱体的顶端，所述高强度超声波发生器包括：700kHz，0.060W/mL高强度超声波发生器。

6.根据权利要求5所述的除藻控藻毒素一体化超声波工艺船，其特征在于，所述藻毒素处理舱包括：第四装置舱体，所述第四装置舱体的输入端与所述第三装置舱体的藻水输出端相连通，所述第四装置舱体设置低强度超声波发生器和第一藻毒素监测仪，所述第四装置舱体的输出端连接一缓冲舱，所述缓冲舱内设置第二藻毒素监测仪；所述缓冲舱的第一输出端与所述藻渣收集舱相连通，所述缓冲舱的第二输出端通过一回流管道与所述第四装置舱体相连通，所述第一输出端处设置第三控制阀门，所述第二输出端处设置第四控制阀门。

7.根据权利要求6所述的除藻控藻毒素一体化超声波工艺船，其特征在于，所述藻渣收集舱包括第五装置舱体，所述第五装置舱体包括位于顶部的处理舱和底部的收集舱，所述排水管与所述处理舱相连通，所述处理舱内设置有水位传感器，所述处理舱内一侧设置推板，所述推板一侧设置有活动机械臂；所述处理舱与所述收集舱之间设置有通道，所述通道上设置有活动上下压力板。

8.根据权利要求1-7任一项所述的除藻控藻毒素一体化超声波工艺船，其特征在于，所述船体本体上设置有GPS定位器，所述GPS定位器与船体控制系统电连接。

Images