新型水華處理裝置設計

曲皇屹

摘 要：針對當前水華現象日益嚴重，本文設計了一種新型水華凈化裝置，該裝置利用收集網和收集池收集水面上的浮游植物以及垃圾。通過推動裝置進行動力補給，采用轉向噴嘴改變噴水方向進而改變船舶前進方向。裝置同時配備了太陽自動轉向裝置，當光線發生偏離時，太陽板可自動進行轉向，有效地提高了光電轉化效率。

關鍵詞：水華現象;處理裝置;設計

目前，水華現象已成為一種世界性的公害，美國、日本、中國、加拿大、法國、瑞典等30多個國家和地區水華現象發生都很頻繁。近年來，我國經濟的迅速發展導致了環境的惡化。未經過處理的工農業廢水排放至河湖中，致使湖泊富營養化加劇。[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，容易導致藍藻大量繁衍，在夏秋季暴發嚴重藍藻水華。[2]水華現象的發生嚴重影響了人們用水安全，同時對環境具有不可忽視的破壞作用。基于此，本文設計了一種新型水華凈化裝置。該裝置可以在一定范圍內有效除去部分浮游生物以及湖面垃圾。

1 方案設計

1.1 總體設計

如圖1所示，該裝置主要由以下結構組成：①船體。船體內部設有水槽，水槽與水管相接。水槽邊緣設有閥門和水位傳感器，當水位下降時，閥門打開，水流入水槽。②推進裝置。裝置由多級離心泵、電動機、水管、轉向器等組成，水槽中的水經水管進入離心泵內，通過電動機帶動泵內高速旋轉的葉輪對水加壓，采用離心泵串聯方式可有效提高其揚程，進而提升動力。通過控制轉向器從而控制行進方向。③太陽板自動轉向裝置。太陽板上設有光敏原件，當光線發生偏離時，通過步進電機驅動裝置自動轉向。④收集裝置。該裝置主要由收集網和收集池構成，收集池下方設有過濾孔，可排除池內積水。

1.2 主要部件設計

（1）推進裝置。多級離心泵是驅動裝置核心部件，通過內置多級葉輪高速旋轉對水加壓，從而為船舶提供強勁動力，結構如圖2所示。

（2）太陽能自動轉向裝置。如圖3所示，裝置主要由光電傳感器、步進電機、傳動機械、控制系統和電源系統組成.基于步進電機的精密傳動機構，具有很好的自鎖功能，能夠根據系統的控制指令動作和維持狀態，有效地減少外界的干擾對支架位置的影響。

（3）收集網。收集網用于收集水華及水上垃圾，該結構采用扇形結構設計，可有效增大收集面積。底部設有過濾孔，結構如圖4所示。

2 創新點

（1）節能環保。裝置采用光電轉化系統，全程采用電力驅動，采用噴水推進裝置驅動，有效避免尾氣中氮氧化物對環境的二次污染。

（2）裝置采用太陽板自動轉向裝置。該裝置可實現自動對光，進而提高了光電轉化效率，節約能源。

（3）該裝置在一定范圍內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量。

3 結語

水華現象的發生與多種因素有關，例如風浪擾動、營養鹽、水體溫度、光照及其他生物等諸多環境因素密切相關。本文針對水華現象設計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象，盡管國內外很多研究學者著手此項問題的研究，但仍不能從根本上解決該問題，因此解決水華現象任重而道遠。

參考文獻：

[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.夏陽湖藍藻水華生態治理初探[J].上海水務，2018，34（02）：34-37+28.