新型水华处理装置设计

曲皇屹

摘 要：针对当前水华现象日益严重，本文设计了一种新型水华净化装置，该装置利用收集网和收集池收集水面上的浮游植物以及垃圾。通过推动装置进行动力补给，采用转向喷嘴改变喷水方向进而改变船舶前进方向。装置同时配备了太阳自动转向装置，当光线发生偏离时，太阳板可自动进行转向，有效地提高了光电转化效率。

关键词：水华现象;处理装置;设计

目前，水华现象已成为一种世界性的公害，美国、日本、中国、加拿大、法国、瑞典等30多个国家和地区水华现象发生都很频繁。近年来，我国经济的迅速发展导致了环境的恶化。未经过处理的工农业废水排放至河湖中，致使湖泊富营养化加剧。[1]一些人工湖与外界水体交流不畅，形成水体滞留的死角区，容易导致蓝藻大量繁衍，在夏秋季暴发严重蓝藻水华。[2]水华现象的发生严重影响了人们用水安全，同时对环境具有不可忽视的破坏作用。基于此，本文设计了一种新型水华净化装置。该装置可以在一定范围内有效除去部分浮游生物以及湖面垃圾。

1 方案设计

1.1 總体设计

如图1所示，该装置主要由以下结构组成：①船体。船体内部设有水槽，水槽与水管相接。水槽边缘设有阀门和水位传感器，当水位下降时，阀门打开，水流入水槽。②推进装置。装置由多级离心泵、电动机、水管、转向器等组成，水槽中的水经水管进入离心泵内，通过电动机带动泵内高速旋转的叶轮对水加压，采用离心泵串联方式可有效提高其扬程，进而提升动力。通过控制转向器从而控制行进方向。③太阳板自动转向装置。太阳板上设有光敏原件，当光线发生偏离时，通过步进电机驱动装置自动转向。④收集装置。该装置主要由收集网和收集池构成，收集池下方设有过滤孔，可排除池内积水。

1.2 主要部件设计

（1）推进装置。多级离心泵是驱动装置核心部件，通过内置多级叶轮高速旋转对水加压，从而为船舶提供强劲动力，结构如图2所示。

（2）太阳能自动转向装置。如图3所示，装置主要由光电传感器、步进电机、传动机械、控制系统和电源系统组成.基于步进电机的精密传动机构，具有很好的自锁功能，能够根据系统的控制指令动作和维持状态，有效地减少外界的干扰对支架位置的影响。

（3）收集网。收集网用于收集水华及水上垃圾，该结构采用扇形结构设计，可有效增大收集面积。底部设有过滤孔，结构如图4所示。

2 创新点

（1）节能环保。装置采用光电转化系统，全程采用电力驱动，采用喷水推进装置驱动，有效避免尾气中氮氧化物对环境的二次污染。

（2）装置采用太阳板自动转向装置。该装置可实现自动对光，进而提高了光电转化效率，节约能源。

（3）该装置在一定范围内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质量。

3 结语

水华现象的发生与多种因素有关，例如风浪扰动、营养盐、水体温度、光照及其他生物等诸多环境因素密切相关。本文针对水华现象设计出了一种新型水华净化装置，该装置可在一定程度上缓解水华现象，尽管国内外很多研究学者着手此项问题的研究，但仍不能从根本上解决该问题，因此解决水华现象任重而道远。

参考文献：

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

[2]黄慧慧，张舒，屈云芳.夏阳湖蓝藻水华生态治理初探[J].上海水务，2018，34（02）：34-37+28.