新型水華處理裝置設(shè)計(jì)

曲皇屹

摘 要：針對(duì)當(dāng)前水華現(xiàn)象日益嚴(yán)重，本文設(shè)計(jì)了一種新型水華凈化裝置，該裝置利用收集網(wǎng)和收集池收集水面上的浮游植物以及垃圾。通過推動(dòng)裝置進(jìn)行動(dòng)力補(bǔ)給，采用轉(zhuǎn)向噴嘴改變噴水方向進(jìn)而改變船舶前進(jìn)方向。裝置同時(shí)配備了太陽自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，當(dāng)光線發(fā)生偏離時(shí)，太陽板可自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，有效地提高了光電轉(zhuǎn)化效率。

關(guān)鍵詞：水華現(xiàn)象;處理裝置;設(shè)計(jì)

目前，水華現(xiàn)象已成為一種世界性的公害，美國(guó)、日本、中國(guó)、加拿大、法國(guó)、瑞典等30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)水華現(xiàn)象發(fā)生都很頻繁。近年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展導(dǎo)致了環(huán)境的惡化。未經(jīng)過處理的工農(nóng)業(yè)廢水排放至河湖中，致使湖泊富營(yíng)養(yǎng)化加劇。[1]一些人工湖與外界水體交流不暢，形成水體滯留的死角區(qū)，容易導(dǎo)致藍(lán)藻大量繁衍，在夏秋季暴發(fā)嚴(yán)重藍(lán)藻水華。[2]水華現(xiàn)象的發(fā)生嚴(yán)重影響了人們用水安全，同時(shí)對(duì)環(huán)境具有不可忽視的破壞作用?；诖耍疚脑O(shè)計(jì)了一種新型水華凈化裝置。該裝置可以在一定范圍內(nèi)有效除去部分浮游生物以及湖面垃圾。

1 方案設(shè)計(jì)

1.1 總體設(shè)計(jì)

如圖1所示，該裝置主要由以下結(jié)構(gòu)組成：①船體。船體內(nèi)部設(shè)有水槽，水槽與水管相接。水槽邊緣設(shè)有閥門和水位傳感器，當(dāng)水位下降時(shí)，閥門打開，水流入水槽。②推進(jìn)裝置。裝置由多級(jí)離心泵、電動(dòng)機(jī)、水管、轉(zhuǎn)向器等組成，水槽中的水經(jīng)水管進(jìn)入離心泵內(nèi)，通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)水加壓，采用離心泵串聯(lián)方式可有效提高其揚(yáng)程，進(jìn)而提升動(dòng)力。通過控制轉(zhuǎn)向器從而控制行進(jìn)方向。③太陽板自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置。太陽板上設(shè)有光敏原件，當(dāng)光線發(fā)生偏離時(shí)，通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置自動(dòng)轉(zhuǎn)向。④收集裝置。該裝置主要由收集網(wǎng)和收集池構(gòu)成，收集池下方設(shè)有過濾孔，可排除池內(nèi)積水。

1.2 主要部件設(shè)計(jì)

（1）推進(jìn)裝置。多級(jí)離心泵是驅(qū)動(dòng)裝置核心部件，通過內(nèi)置多級(jí)葉輪高速旋轉(zhuǎn)對(duì)水加壓，從而為船舶提供強(qiáng)勁動(dòng)力，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（2）太陽能自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置。如圖3所示，裝置主要由光電傳感器、步進(jìn)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)械、控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)組成.基于步進(jìn)電機(jī)的精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有很好的自鎖功能，能夠根據(jù)系統(tǒng)的控制指令動(dòng)作和維持狀態(tài)，有效地減少外界的干擾對(duì)支架位置的影響。

（3）收集網(wǎng)。收集網(wǎng)用于收集水華及水上垃圾，該結(jié)構(gòu)采用扇形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可有效增大收集面積。底部設(shè)有過濾孔，結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）節(jié)能環(huán)保。裝置采用光電轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，全程采用電力驅(qū)動(dòng)，采用噴水推進(jìn)裝置驅(qū)動(dòng)，有效避免尾氣中氮氧化物對(duì)環(huán)境的二次污染。

（2）裝置采用太陽板自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置。該裝置可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)光，進(jìn)而提高了光電轉(zhuǎn)化效率，節(jié)約能源。

（3）該裝置在一定范圍內(nèi)可以除去漂浮在水面上的浮游植物以及水上垃圾，在一定程度上可以有效改善河湖水質(zhì)量。

3 結(jié)語

水華現(xiàn)象的發(fā)生與多種因素有關(guān)，例如風(fēng)浪擾動(dòng)、營(yíng)養(yǎng)鹽、水體溫度、光照及其他生物等諸多環(huán)境因素密切相關(guān)。本文針對(duì)水華現(xiàn)象設(shè)計(jì)出了一種新型水華凈化裝置，該裝置可在一定程度上緩解水華現(xiàn)象，盡管國(guó)內(nèi)外很多研究學(xué)者著手此項(xiàng)問題的研究，但仍不能從根本上解決該問題，因此解決水華現(xiàn)象任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Liu J，Yang W.Water sustainability for China and beyond[J].Science，2012，337（6095）：649-650.

[2]黃慧慧，張舒，屈云芳.夏陽湖藍(lán)藻水華生態(tài)治理初探[J].上海水務(wù)，2018，34（02）：34-37+28.