本實(shí)用新型涉及一種超聲波除藻設(shè)備。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)階段，治理藻類水華的方法一般分為三種：物理法、化學(xué)法和生物法。物理方法花費(fèi)大量人力物力，治標(biāo)不治本?；瘜W(xué)方法容易造成二次污染，直接威脅魚類和浮游動(dòng)物的生存，而且使用量大，大水面施工有一定難度，難以達(dá)到標(biāo)本兼治的目的。生物方法雖然效果很好而且也最持久，但見效較慢，而且使用不當(dāng)有可能引起湖泊生態(tài)系統(tǒng)的變化。超聲波除藻技術(shù)作為一種環(huán)境友好技術(shù)，具有操作和控制容易，便于自動(dòng)化操作，在處理中不引入其他化學(xué)物質(zhì)，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。目前國內(nèi)外超聲波除藻設(shè)備多采用單頻超聲波探頭，作用于部分藻類，因此除藻效果有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超聲波除藻設(shè)備，能同時(shí)發(fā)射多種頻率的超聲波，作用的藻類全面，除藻效果顯著。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種超聲波除藻設(shè)備，包括主控器和分別與主控器連接的溫度傳感器、PH值傳感器、溶解氧傳感器和多組超聲波發(fā)射裝置，所述多組超聲波發(fā)射裝置，其中每一組超聲波發(fā)射裝置包含依次串聯(lián)的電子開關(guān)、超聲波驅(qū)動(dòng)器和超聲波發(fā)射器，所述每一組超聲波發(fā)射裝置的電子開關(guān)和主控器連接，所述多組超聲波發(fā)射裝置的超聲波發(fā)射器，其發(fā)射頻率各異；

所述主控器實(shí)時(shí)采集溫度傳感器、PH值傳感器和溶解氧傳感器感應(yīng)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，輸出多路控制信號(hào)分別控制多組超聲波發(fā)射裝置的超聲波發(fā)射器發(fā)射或停止。

為了監(jiān)測(cè)附近是否出現(xiàn)魚類，還可包括與主控器連接的紅外感應(yīng)模塊。

在一種實(shí)施方式中，所述電子開關(guān)采用繼電器。所述主控器采用NI myRIO。

所述多組超聲波發(fā)射裝置的超聲波發(fā)射器，其頻率范圍可為20kHZ-80kHZ。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述多組超聲波發(fā)射裝置設(shè)為三組，第一組超聲波發(fā)射裝置的超聲波發(fā)射器采用40kHZ的超聲波發(fā)射器，第二組超聲波發(fā)射裝置的超聲波發(fā)射器采用60kHZ的超聲波發(fā)射器，第三組超聲波發(fā)射裝置的超聲波發(fā)射器采用80kHZ的超聲波發(fā)射器。

本實(shí)用新型的溫度傳感器采集水溫，PH傳感器采集水PH值，溶解氧傳感器采集水中的溶解氧濃度，該溫度傳感器、PH傳感器、溶解氧傳感器將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)傳送給主控器，該主控器根據(jù)這些數(shù)據(jù)自動(dòng)選擇最佳的的超聲波模式，模式包括發(fā)射不同頻率的超聲波以及除藻時(shí)間。當(dāng)溶解氧數(shù)值過低的時(shí)候主控器打開電子開關(guān)，開啟超聲波發(fā)射，當(dāng)溶解氧數(shù)值達(dá)到一定數(shù)值的時(shí)候主控器關(guān)閉電子開關(guān)，停止超聲波發(fā)射；本實(shí)用新型安裝了紅外感應(yīng)模塊，當(dāng)紅外感應(yīng)模塊檢測(cè)到本實(shí)用新型附近出現(xiàn)魚類時(shí)，主控器關(guān)閉電子開關(guān)，停止超聲波發(fā)射。

經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)表明，發(fā)射超聲波能使藻類細(xì)胞產(chǎn)生共振，聲波持續(xù)發(fā)生震動(dòng)使藻類細(xì)胞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破損，先將其細(xì)胞壁破壞，超聲波引起的沖擊波、射流、輻射壓可以擠壓、擊穿從而破壞氣胞，在適當(dāng)?shù)恼饎?dòng)頻率下，氣胞成為空化泡而破裂，然后毀滅活性酶，使藻類細(xì)胞的內(nèi)含物逐漸分解，最后使整個(gè)細(xì)胞死亡并沉淀在水底，經(jīng)過一段時(shí)間的超聲波處理后，水底的壞死細(xì)胞沉淀物會(huì)自動(dòng)降解。

對(duì)于不同的藻類，處理藻類的最佳頻段是不同的，這是由于各種藻類的耐受能力是不同的。藻類的耐受能力與藻類的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞壁的成分有關(guān)，導(dǎo)致超聲波發(fā)生共振的效果不同。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，特定頻率下，超聲波發(fā)射器的功率越大，效果越明顯；特定功率下，超聲波發(fā)射出的頻率不同，處理藻類的效果也不同。

本實(shí)用新型采用多組超聲波發(fā)射裝置，針對(duì)藻類的不同生長特性，在同一時(shí)段使用不同頻率的超聲波交互工作除藻，使得藻類中葉泡更易迅速被壓縮、崩潰、泯滅，達(dá)到良好的除藻效果。多種頻率的超聲波同時(shí)發(fā)射，能使超聲波的能量疊加，波峰與波谷的間距增大，使用多種頻率的超聲波同時(shí)除藻，治藻效果顯著。

本實(shí)用新型能有效地去除藍(lán)藻、綠藻，有效地抑制藻類生長。

附圖說明

圖1是實(shí)施例的電路方框示意圖；

圖2是實(shí)施例的使用狀態(tài)示意圖；

圖3是圖2的俯視圖；

圖4是圖3去掉浮標(biāo)后的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，實(shí)施例包括主控器，該主控器采用NI myRIO，還包括分別與NI myRIO連接的溫度傳感器、PH值傳感器、溶解氧傳感器、紅外感應(yīng)模塊和三組超聲波發(fā)射裝置，該三組超聲波發(fā)射裝置，其中第一組超聲波發(fā)射裝置包含依次串聯(lián)的第一電子開關(guān)、第一超聲波驅(qū)動(dòng)器和40kHZ的超聲波發(fā)射器，第二組超聲波發(fā)射裝置包含依次串聯(lián)的第二電子開關(guān)、第二超聲波驅(qū)動(dòng)器和60kHZ的超聲波發(fā)射器，第三組超聲波發(fā)射裝置包含依次串聯(lián)的第三電子開關(guān)、第三超聲波驅(qū)動(dòng)器和80kHZ的超聲波發(fā)射器，該第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)和第三電子開關(guān)分別和NI myRIO連接，該第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)和第三電子開關(guān)均包含繼電器，NI myRIO輸出第一控制信號(hào)、第二控制信號(hào)和第三控制信號(hào)，共三路控制信號(hào)分別控制三組超聲波發(fā)射裝置的超聲波發(fā)射器發(fā)射或停止。

溫度傳感器、PH傳感器、溶解氧傳感器將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送給NI myRIO，該NI myRIO根據(jù)這些數(shù)據(jù)，自動(dòng)選擇最佳的的超聲波模式，模式包括發(fā)射不同頻率的超聲波以及除藻時(shí)間。當(dāng)溶解氧數(shù)值過低的時(shí)候，NI myRIO輸出電平控制信號(hào)控制電子開關(guān)的繼電器觸點(diǎn)吸合，從而打開電子開關(guān)，開啟超聲波發(fā)射，當(dāng)溶解氧數(shù)值達(dá)到一定數(shù)值的時(shí)候，NI myRIO輸出電平控制信號(hào)控制電子開關(guān)的繼電器觸點(diǎn)釋放，從而關(guān)閉電子開關(guān)，停止超聲波發(fā)射；當(dāng)紅外感應(yīng)模塊檢測(cè)到附近出現(xiàn)魚類時(shí)，NI myRIO控制電子開關(guān)的繼電器觸點(diǎn)釋放，從而關(guān)閉電子開關(guān)，停止超聲波發(fā)射，避免傷害魚類。

如圖2、圖3、圖4所示，本實(shí)用新型實(shí)施例由浮標(biāo)1搭載，浮標(biāo)1的水上部分是防水箱2，防水箱2內(nèi)裝載NI myRIO主控器、繼電器、超聲波驅(qū)動(dòng)器等各種硬件，浮標(biāo)1的水下部分是支撐架3，支撐架3上裝載溫度傳感器31、PH傳感器32、溶解氧傳感器33、紅外感應(yīng)模塊34和40KHZ超聲波發(fā)射器351、60kHZ超聲波發(fā)射器352、80KHZ超聲波發(fā)射器353，該水下的三個(gè)超聲波發(fā)射器351、352、353，不僅能360°全方位無死角地發(fā)射三種頻率的超聲波，還可以很大程度地?cái)U(kuò)大超聲波的覆蓋區(qū)域，提高除藻速率，縮短除藻時(shí)間。

本實(shí)用新型清除藻類的實(shí)驗(yàn)過程：先把超聲波發(fā)射器放入含有藍(lán)藻和綠藻樣本的水中，實(shí)驗(yàn)所選擇的超聲波功率為2W，而實(shí)際除藻中則為40W-80W，頻率為20kHZ-80kHZ。藍(lán)藻綠藻是單細(xì)胞生物，發(fā)射的超聲波能使藻類細(xì)胞產(chǎn)生共振，聲波持續(xù)發(fā)生震動(dòng)使藻類細(xì)胞結(jié)構(gòu)由外到內(nèi)產(chǎn)生破裂，先將其細(xì)胞壁破壞，超聲波引起的沖擊波、射流、輻射壓可以擠壓、擊穿從而破壞氣胞，細(xì)胞膜隨之破壞，在適當(dāng)?shù)恼饎?dòng)頻率下，氣胞成為空化泡而破裂，釋放出自由基，這就是“空化反應(yīng)”，然后毀滅活性酶，使藻類細(xì)胞的內(nèi)含物逐漸分解，最后導(dǎo)致整個(gè)細(xì)胞死亡，死亡的細(xì)胞殘骸會(huì)沉在水底，過一段時(shí)間以后死亡的細(xì)胞會(huì)自動(dòng)降解。本實(shí)用新型選擇最常見最典型的藍(lán)藻與綠藻細(xì)胞做實(shí)驗(yàn)，超聲波對(duì)這兩種藻類有明顯的抑制作用，超聲波在藻類的細(xì)胞壁與細(xì)胞膜之間來回震動(dòng)，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，細(xì)胞壁會(huì)自動(dòng)破裂，細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)含物如線粒體等對(duì)自動(dòng)脫落，殘骸會(huì)沉淀在水底，一或兩天后會(huì)自動(dòng)降解。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，剛開始處理的時(shí)候，細(xì)胞的個(gè)數(shù)增多，但活性細(xì)胞的個(gè)數(shù)大幅度下降。不久之后藻類的治理細(xì)胞個(gè)數(shù)明顯下降，再過六天后藻類幾乎完全清除。本實(shí)用新型對(duì)比其他除藻方式，顯得更有效率，再者不同頻段的超聲波，可以針對(duì)不同藻類進(jìn)行。由于各種藻類的的耐受能力與藻類的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)成分各有千秋，導(dǎo)致不同頻段的超聲波對(duì)不同藻類發(fā)生共振的效果不同。多頻率超生波可以同時(shí)對(duì)兩種或多種藻類進(jìn)行一次性清除，大大提高除藻的效率，同時(shí)相比其他除藻方式，大大節(jié)約除藻成本。

藍(lán)藻水華頻頻暴發(fā)威脅著流域的飲用水安全和灌溉安全，本實(shí)用新型可以即時(shí)監(jiān)測(cè)水中藻類種類、大小、分布等情況，制定出有效的超聲波發(fā)射模式，從而實(shí)時(shí)控制藻類密度，清除過多藻類，防止藍(lán)藻水華的爆發(fā)。

實(shí)驗(yàn)證明，本實(shí)用新型對(duì)鰱魚、鳙魚的日常生活沒有影響；同時(shí)本實(shí)用新型的超聲波發(fā)射器是采用水下向水面斜向上發(fā)射的結(jié)構(gòu)，能較大程度減少干擾水生物。本實(shí)用新型可以通過巡航船拖動(dòng)到指定的除藻區(qū)域，可以有效地減少超聲波除藻設(shè)備的數(shù)量，從而節(jié)約處理成本。