紅光激光控藻裝置制造方法
紅光激光控藻裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種紅光激光控藻裝置，屬于物理方法控藻【技術(shù)領(lǐng)域】。該紅光激光控藻裝置包括蠕動泵、紅光激光器、電源以及透光管；電源分別與蠕動泵以及紅光激光器相連；透光管包括液體進口以及與液體進口相貫通的液體出口；蠕動泵通過管道與透光管液體進口相連通；透光管設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上。本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置不僅能有效抑制藍藻細胞活性，而且能將處理完的河水直接排放到水體，無二次污染和其他不良影響、能夠高效、快速抑制藍藻細胞活性，從而控制藍藻水華爆發(fā)。
【專利說明】紅光激光控藻裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及物理控藻領(lǐng)域，涉及一種紅光激光控藻裝置，尤其是一種利用紅光激光抑制藍藻細胞活性進而抑制藍藻水華爆發(fā)的紅光激光控藻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，湖泊、水庫的富營養(yǎng)化現(xiàn)象日益突出，由此引發(fā)的水華爆發(fā)對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成了不良影響。其中，藍藻水華最為常見，藍藻水華爆發(fā)會消耗水體溶解氧，降低生物多樣性，產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，危害人類健康。因此，湖泊、水庫的藍藻水華治理備受關(guān)注。
[0003]目前，我國主要的控藻技術(shù)包括物理法、化學(xué)法和生物方法。物理法主要包括機械或人工打撈、黏土絮凝和遮光技術(shù)等方法。針對物理控藻方法，許多學(xué)者做出了研宄并取得了一系列研宄成果。如:中國專利CN201020508844.4 —種機械除藻裝置、中國專利CN201120569468.4移動式水面遮光控藻裝置、中國專利CN200720086439.6 一種紫外線光催化除藻裝置等。機械或人工打撈需要昂貴的費用，因此該方法只能局限于小水體或大水體的局部水域；黏土絮凝技術(shù)還局限于海水體系的研宄和局部應(yīng)急處理；遮光技術(shù)處理周期長而且覆蓋面有限。而超聲技術(shù)、紫外線照射技術(shù)的研宄相對較少，因此該方法還處于不成熟階段。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型針對現(xiàn)有物理控藻技術(shù)中存在的處理周期長、費用昂貴、控藻效果不顯著和應(yīng)用局限性等技術(shù)問題，進而提供一種不僅能有效抑制藍藻細胞活性，而且能將處理完的河水直接排放到水體，無二次污染和其他不良影響的紅光激光控藻裝置。
[0005]本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0006]一種紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述紅光激光控藻裝置包括蠕動泵、紅光激光器、電源以及透光管；所述電源分別與蠕動泵以及紅光激光器相連；所述透光管包括液體進口以及與液體進口相貫通的液體出口 ；所述蠕動泵通過管道與透光管液體進口相連通；所述透光管設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上。
[0007]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的透光管的側(cè)壁或透光管的端部設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上；所述紅光激光器是一個或兩個；所述紅光激光器是兩個時，所述兩個紅光激光器相向設(shè)置。
[0008]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的透光管的側(cè)壁設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上時，所述透光管的液體進口以及液體出口分別設(shè)置在透光管的兩端。
[0009]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的透光管的端部設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上時，所述透光管的液體進口以及液體出口分別設(shè)置在透光管的側(cè)壁上。
[0010]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的透光管的端部設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上時，所述透光管的側(cè)壁上設(shè)置有具有反射作用的遮光膜。
[0011]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的遮光膜是金屬遮光膜或高分子材料所形成的遮光膜。
[0012]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的遮光膜是金屬遮光膜時，所述遮光膜包括但不限于鋁膜、銅膜、錫膜、鉑膜以及銀膜；所述遮光膜是高分子材料所形成的遮光膜時，所述遮光膜包括但不限于鍍鋁反光聚脂薄膜。
[0013]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的透光管是石英管。
[0014]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的石英管是一個或多個；所述石英管是多個時，所述多個石英管相互并聯(lián)或相互串聯(lián)；所述多個石英管相互并聯(lián)時，所述蠕動泵通過管道分別與多個石英管的液體進口相連通；所述多個石英管相互串聯(lián)時，所述多個石英管整體呈S型排布。
[0015]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的紅光激光器是固體激光器，所述固體激光器所發(fā)射的激光波長是650nm ;所述電源是可充放電型電源，所述電源的輸出電壓是85V — 240V。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017]本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置，包括管道系統(tǒng)、蠕動泵、激光器和電源；其中，管道系統(tǒng)包括進水管、石英管和出水管，蠕動泵為功率可調(diào)節(jié)的蠕動泵，激光器優(yōu)選是650nm紅光激光器，電源為可充放電的電源，進水管，蠕動泵，石英管和出水管串聯(lián)連接，激光器從石英管兩端對向照射，電源為本實用新型供能裝置。具體而言，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0018]1、抑藻效率高，處理時間短。本實用新型利用激光的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)破壞藍藻細胞的PS II系統(tǒng)，使藍藻細胞喪失生物活性，有效抑制藍藻水華的進一步爆發(fā)。與遮光技術(shù)等方法相比，本實用新型將河水抽到石英管道內(nèi)，激光照射較短時間，處理完畢直接排放到水體。
[0019]2、無二次污染。研宄發(fā)現(xiàn)在適宜的照射時間下，本實用新型裝置控藻機理主要是使藍藻細胞類囊體受損，破壞PS II系統(tǒng)，并未完全破壞細胞結(jié)構(gòu)，避免了藍藻毒素的大量釋放，而紫外線則是破壞細胞內(nèi)部內(nèi)部遺傳物質(zhì)使其停止分裂，最后死亡；只需要激光照射，與粘土絮凝技術(shù)相比，未增加外源污染負荷。
[0020]3、裝置簡單，容易操作。本實用新型主體由激光器，石英管和蠕動泵三部分構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單，只需將進水管，蠕動泵，石英管和出水管串聯(lián)連接后激光器從兩端照射即可，結(jié)構(gòu)簡單，便于操作。
[0021]4、應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)機械、人工打撈適用于小型城市河道、湖泊和水庫，而且耗費大量人力和物力，遮光技術(shù)只適用于湖泊局部區(qū)域控藻，紅光激光控藻法可廣泛作為湖泊富營養(yǎng)化治理的輔助手段。
[0022]5、便于維護。本實用新型主要應(yīng)用于湖泊和水庫控藻，只需放置于野外便可工作數(shù)天，由于本身結(jié)構(gòu)簡單，與機械打撈、遮光技術(shù)等相比，維護方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]此【專利附圖】
【附圖說明】所提供的圖片用來輔助對本實用新型的進一步理解，作為本實用新型申請的一部分，并不構(gòu)成對本實用新型的不當限定。
[0024]圖1是本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置的原理圖；
[0025]圖2是本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置的結(jié)構(gòu)示意簡圖；
[0026]圖3是本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置的另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]其中:
[0029]1-進水管；2_蠕動泵；3_石英管；4_紅光激光器；5_出水管；6_電源。
【具體實施方式】
[0030]本實用新型的工作原理是:激光是一種能量高度集中的脈沖光，照射藻細胞所產(chǎn)生的熱效應(yīng)使藻細胞局部升溫，光子撞擊藻細胞表面，非熱效應(yīng)損傷細胞壁表面，使藻細胞出現(xiàn)質(zhì)壁分離趨勢，細胞內(nèi)部光合作用片層間距變大，PS II系統(tǒng)遭到破壞，從而使藻細胞喪失生物活性。本實用新型屬于物理控藻，但與傳統(tǒng)的各種控藻有本質(zhì)的區(qū)別:例如，超聲波殺藻的作用機理是利用聲波產(chǎn)生的振動和空化作用破壞細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)；紫外線殺藻技術(shù)是破壞細胞內(nèi)部的遺傳物質(zhì)(NDA和RNA)使其停止分裂；而本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置所采用的原理是光子沖量和熱效應(yīng)破壞細胞壁和類囊體，抑制代謝酶的活性，破壞PS II系統(tǒng)。
[0031]基于上述原理，本實用新型提供了一種紅光激光控藻裝置，該紅光激光控藻裝置包括蠕動泵2、紅光激光器4、電源以及透光管；電源分別與蠕動泵2以及紅光激光器4相連；透光管包括液體進口以及與液體進口相貫通的液體出口 ；蠕動泵2通過管道與透光管液體進口相連通；透光管設(shè)置在由紅光激光器4所發(fā)射的出射光所在光路上。參見圖1，本實用新型采用蠕動泵2或其他液體輸送裝置將含有藻類的河水或液體沿液體流入方向泵送至透光管內(nèi)，含有藻類的河水或液體在透光管內(nèi)流動的同時，在透光管兩側(cè)壁增加紅光激光照射，在紅光激光的作用下將透光管內(nèi)部的含有藻類的河水或液體中的藻細胞殺滅，進而實現(xiàn)控藻的目的；照射完或處理完成的河水直接從透光管的液體出口排出。
[0032]作為本實用新型的優(yōu)選實施例，本實用新型所采用的透光管的側(cè)壁(參見圖1結(jié)構(gòu))或透光管的端部(參見圖2、圖3以及圖4結(jié)構(gòu))設(shè)置在由紅光激光器4所發(fā)射的出射光所在光路上；紅光激光器4是一個或兩個；紅光激光器4是兩個時，兩個紅光激光器4相向設(shè)置。無論將透光管的何處設(shè)置在由紅光激光器4所發(fā)射的出射光所在光路上時，其目的就是采用紅光激光對透光管內(nèi)部含有藻類的液體進行紅光激光照射，破壞藻細胞細胞壁和光合作用片層，使PS II系統(tǒng)喪失光合活性。
[0033]參見圖1，當透光管的側(cè)壁設(shè)置在由紅光激光器4所發(fā)射的出射光所在光路上時，透光管的液體進口以及液體出口分別設(shè)置在透光管的兩端，透光管一般呈直立的方式置于水平面或基準面上，液體進口設(shè)置在透光管底部，液體出口設(shè)置在透光管頂部，含有藻類的液體從透光管底部緩慢泵送至透光管頂部，在透光管兩側(cè)的紅光激光的作用下，逐漸或全部破壞藻細胞細胞壁和光合作用片層，使PSII系統(tǒng)喪失光合活性，因此，該結(jié)構(gòu)中，透光管可以制成不同長度、管徑不同的各種透光管管體，只要紅光激光的功率能夠照射即可。
[0034]參見圖2以及圖3，當透光管的端部設(shè)置在由紅光激光器4所發(fā)射的出射光所在光路上時，透光管的液體進口以及液體出口分別設(shè)置在透光管的側(cè)壁上。含有藻類的液體從透光管的一端緩慢流向透光管的另一端，透光管兩端的紅光激光器4開啟并發(fā)出紅光激光，在紅光激光的作用下，逐漸或全部破壞藻細胞細胞壁和光合作用片層，使PS II系統(tǒng)喪失光合活性，因此，該結(jié)構(gòu)中，透光管可以采用管徑較粗、長度較小的管體。同時，在本實施例中，為了減少紅光激光在透光管兩端照射時的能量損失以及漏光造成的傷害，在透光管的側(cè)壁上設(shè)置有遮光膜；遮光膜可以是金屬遮光膜或高分子材料所形成的遮光膜；當遮光膜是金屬遮光膜時，遮光膜包括但不限于鋁膜、銅膜、錫膜、鉑膜以及銀膜；本實用新型優(yōu)選采用銀膜，銀層厚度多少都沒有影響的，銀是較為常見的反光材料，價格相對低廉，鍍銀工藝也相對簡單。當遮光膜是高分子材料所形成的遮光膜時，遮光膜包括但不限于鍍鋁反光聚脂薄膜；該遮光膜既防止漏光造成危害，又可使管內(nèi)的激光多次反射利用，避免能量損耗。
[0035]無論上述哪種結(jié)構(gòu)的透光管，紅光激光器4可以是一個也可以是兩個，當采用一個時，紅光激光器4從一側(cè)或一端照向另一側(cè)或另一端，其照射效率相對較低，作用時間相對較長；相反，倘若采用兩個紅光激光器4時，紅光激光器4相向照射，所短處理時間，提升處理效率。
[0036]透光管可以是石英管3或其它具有高透光的材料所制成；石英管3長度是根據(jù)激光器發(fā)射激光的光程設(shè)計的，內(nèi)徑是由激光器光束直徑確定的，流速是由蠕動泵2功率決定的。
[0037]參見圖4，石英管3可以是一個或多個；石英管3是多個時，多個石英管3相互并聯(lián)或相互串聯(lián)；多個石英管3相互并聯(lián)時，蠕動泵2通過管道分別與多個石英管3的液體進口相連通；多個石英管3相互串聯(lián)時，多個石英管3整體呈S型排布。
[0038]紅光激光器4是固體激光器，固體激光器所發(fā)射的激光波長優(yōu)選是650nm(其他波長需要照射較長時間)；紅光激光器4的型號是T-650-1WD或T-650-2WD ;電源6是可充放電型電源，電源6的輸出電壓是85V — 240V。電源6可以是家庭用電電源、蓄電池、便攜式發(fā)電機等電源形式，只要對本實用新型所提供的裝置能夠供電即可。蠕動泵2的功率大小可調(diào)節(jié)，蠕動泵2將含有藻類的河水從石英管3 —端抽入，另一端出水。
[0039]基于本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置的處理量是隨著紅光激光器4的功率和數(shù)量、石英管3內(nèi)徑和長度變化的，而且還與處理水體的水質(zhì)有關(guān)；換言之，可以根據(jù)實際需求，有目的的調(diào)整紅光激光器4的功率、數(shù)量以及石英管3內(nèi)徑和長度，使其盡最大程度上滿足生產(chǎn)需要。
[0040]下面結(jié)合實施例對本實用新型所提供的技術(shù)方案進行詳細說明:
[0041]實施例1:
[0042]如圖2所示，本實用新型公開了一種紅光激光控藻裝置，包括箱體(黑色邊框)和控藻裝置(黑色邊框內(nèi)部)兩部分。其中，箱體是長2m，寬lm，高lm的長方體木箱，前方設(shè)有開關(guān)門，兩側(cè)有孔作為進水管和出水管通道，箱體的主要作用是保護控藻裝置免受損壞。控藻裝置包括蠕動泵，進水管，激光器，石英管和出水管，蠕動泵將河水從進水管抽入石英管內(nèi)，石英管串聯(lián)連通，兩端對向放置激光器，開啟蠕動泵和激光器，控藻裝置便開始工作，照射完的河水經(jīng)出水管直接排放入水體。具體實施例如圖3和圖4所示。
[0043]實施例2:
[0044]在圖3中，本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置放置于船上，所處理水體藻密度在lX106cells/L?1 X 107cells/L之間，處理量為lL/min。處理過程是:進水管1和蠕動泵2相連接，通過蠕動泵2將河水抽入石英管3中，利用紅光激光器4 (或者大功率紅光激光器)照射河水，經(jīng)出水管5排入河體。其中，進水管1為內(nèi)徑5mm的硅膠管，蠕動泵2功率24W，輸入電壓100-240V，輸入頻率50/60Hz，輸入電流0.5A，輸出電壓12V，輸出電流2A。石英管3內(nèi)徑20mm，長100mm，石英管3內(nèi)水力停留時間為60s，石英管3外表面鍍銀或其他遮光反射材料，石英管3兩端段斷面不鍍銀作為光入射口，出水管5為內(nèi)徑5_的硅膠管。
[0045]實施例3:
[0046]如圖4所不，本實施例是在實施例2的基礎(chǔ)上將3個石英管串聯(lián)連接以提尚控澡能力?？梢栽诎渡鲜褂?，所處理水體藻密度在lX106Cells/L?lX107Cells/L之間，處理量可達15L/min。處理過程是:進水管和蠕動泵相連后接到第一個石英管進水口，經(jīng)兩端的激光器照射完的河水經(jīng)出水管流入第二個石英管的進水管，在第二個石英管內(nèi)照射完的河水流入第三個石英管內(nèi)，在第三個石英管照射完的河水經(jīng)出水管排直接放到水體。其中，進水管為內(nèi)徑20_的硅膠管，蠕動泵功率為60W，石英管外表面鍍銀，兩端不鍍銀作為光入射口，石英管內(nèi)徑為40mm，長2m，出水管為內(nèi)徑20mm的硅膠管，激光器功率為21
[0047]需要說明的是，本實用新型在以上兩種基本方式外，還可以通過改變?nèi)鋭颖霉β?，改變激光器功率，改變石英管?guī)格和連接方式，增加激光器和石英管數(shù)量等途徑來實現(xiàn)更快速、高效的控藻效果，這些都是本實用新型的保護范圍，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對本實用新型保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述紅光激光控藻裝置包括蠕動泵、紅光激光器、電源以及透光管；所述電源分別與蠕動泵以及紅光激光器相連；所述透光管包括液體進口以及與液體進口相貫通的液體出口 ；所述蠕動泵通過管道與透光管液體進口相連通；所述透光管設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述透光管的側(cè)壁或透光管的端部設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上；所述紅光激光器是一個或兩個；所述紅光激光器是兩個時，所述兩個紅光激光器相向設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述透光管的側(cè)壁設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上時，所述透光管的液體進口以及液體出口分別設(shè)置在透光管的兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述透光管的端部設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上時，所述透光管的液體進口以及液體出口分別設(shè)置在透光管的側(cè)壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述透光管的端部設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上時，所述透光管的側(cè)壁上設(shè)置有具有反光作用的遮光膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述遮光膜是金屬遮光膜或高分子材料所形成的遮光膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述遮光膜是金屬遮光膜時，所述遮光膜是鋁膜、銅膜、錫膜、鉑膜或銀膜；所述遮光膜是高分子材料所形成的遮光膜時，所述遮光膜是鍍鋁反光聚脂薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一權(quán)利要求所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述透光管是石英管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述石英管是一個或多個；所述石英管是多個時，所述多個石英管相互并聯(lián)或相互串聯(lián)；所述多個石英管相互并聯(lián)時，所述蠕動泵通過管道分別與多個石英管的液體進口相連通；所述多個石英管相互串聯(lián)時，所述多個石英管整體呈S型排布。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述紅光激光器是固體激光器，所述固體激光器所發(fā)射的激光波長是650nm。
【文檔編號】C02F1/30GK204185262SQ201420613867
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】熊雄, 李天翠, 張凱, 吳辰熙, 劉劍彤 申請人:中國科學(xué)院水生生物研究所
【專利摘要】本實用新型涉及一種紅光激光控藻裝置，屬于物理方法控藻【技術(shù)領(lǐng)域】。該紅光激光控藻裝置包括蠕動泵、紅光激光器、電源以及透光管；電源分別與蠕動泵以及紅光激光器相連；透光管包括液體進口以及與液體進口相貫通的液體出口；蠕動泵通過管道與透光管液體進口相連通；透光管設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上。本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置不僅能有效抑制藍藻細胞活性，而且能將處理完的河水直接排放到水體，無二次污染和其他不良影響、能夠高效、快速抑制藍藻細胞活性，從而控制藍藻水華爆發(fā)。
【專利說明】紅光激光控藻裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及物理控藻領(lǐng)域，涉及一種紅光激光控藻裝置，尤其是一種利用紅光激光抑制藍藻細胞活性進而抑制藍藻水華爆發(fā)的紅光激光控藻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，湖泊、水庫的富營養(yǎng)化現(xiàn)象日益突出，由此引發(fā)的水華爆發(fā)對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成了不良影響。其中，藍藻水華最為常見，藍藻水華爆發(fā)會消耗水體溶解氧，降低生物多樣性，產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，危害人類健康。因此，湖泊、水庫的藍藻水華治理備受關(guān)注。
[0003]目前，我國主要的控藻技術(shù)包括物理法、化學(xué)法和生物方法。物理法主要包括機械或人工打撈、黏土絮凝和遮光技術(shù)等方法。針對物理控藻方法，許多學(xué)者做出了研宄并取得了一系列研宄成果。如:中國專利CN201020508844.4 —種機械除藻裝置、中國專利CN201120569468.4移動式水面遮光控藻裝置、中國專利CN200720086439.6 一種紫外線光催化除藻裝置等。機械或人工打撈需要昂貴的費用，因此該方法只能局限于小水體或大水體的局部水域；黏土絮凝技術(shù)還局限于海水體系的研宄和局部應(yīng)急處理；遮光技術(shù)處理周期長而且覆蓋面有限。而超聲技術(shù)、紫外線照射技術(shù)的研宄相對較少，因此該方法還處于不成熟階段。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型針對現(xiàn)有物理控藻技術(shù)中存在的處理周期長、費用昂貴、控藻效果不顯著和應(yīng)用局限性等技術(shù)問題，進而提供一種不僅能有效抑制藍藻細胞活性，而且能將處理完的河水直接排放到水體，無二次污染和其他不良影響的紅光激光控藻裝置。
[0005]本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0006]一種紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述紅光激光控藻裝置包括蠕動泵、紅光激光器、電源以及透光管；所述電源分別與蠕動泵以及紅光激光器相連；所述透光管包括液體進口以及與液體進口相貫通的液體出口 ；所述蠕動泵通過管道與透光管液體進口相連通；所述透光管設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上。
[0007]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的透光管的側(cè)壁或透光管的端部設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上；所述紅光激光器是一個或兩個；所述紅光激光器是兩個時，所述兩個紅光激光器相向設(shè)置。
[0008]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的透光管的側(cè)壁設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上時，所述透光管的液體進口以及液體出口分別設(shè)置在透光管的兩端。
[0009]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的透光管的端部設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上時，所述透光管的液體進口以及液體出口分別設(shè)置在透光管的側(cè)壁上。
[0010]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的透光管的端部設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上時，所述透光管的側(cè)壁上設(shè)置有具有反射作用的遮光膜。
[0011]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的遮光膜是金屬遮光膜或高分子材料所形成的遮光膜。
[0012]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的遮光膜是金屬遮光膜時，所述遮光膜包括但不限于鋁膜、銅膜、錫膜、鉑膜以及銀膜；所述遮光膜是高分子材料所形成的遮光膜時，所述遮光膜包括但不限于鍍鋁反光聚脂薄膜。
[0013]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的透光管是石英管。
[0014]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的石英管是一個或多個；所述石英管是多個時，所述多個石英管相互并聯(lián)或相互串聯(lián)；所述多個石英管相互并聯(lián)時，所述蠕動泵通過管道分別與多個石英管的液體進口相連通；所述多個石英管相互串聯(lián)時，所述多個石英管整體呈S型排布。
[0015]作為優(yōu)選，本實用新型所采用的紅光激光器是固體激光器，所述固體激光器所發(fā)射的激光波長是650nm ;所述電源是可充放電型電源，所述電源的輸出電壓是85V — 240V。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017]本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置，包括管道系統(tǒng)、蠕動泵、激光器和電源；其中，管道系統(tǒng)包括進水管、石英管和出水管，蠕動泵為功率可調(diào)節(jié)的蠕動泵，激光器優(yōu)選是650nm紅光激光器，電源為可充放電的電源，進水管，蠕動泵，石英管和出水管串聯(lián)連接，激光器從石英管兩端對向照射，電源為本實用新型供能裝置。具體而言，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0018]1、抑藻效率高，處理時間短。本實用新型利用激光的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)破壞藍藻細胞的PS II系統(tǒng)，使藍藻細胞喪失生物活性，有效抑制藍藻水華的進一步爆發(fā)。與遮光技術(shù)等方法相比，本實用新型將河水抽到石英管道內(nèi)，激光照射較短時間，處理完畢直接排放到水體。
[0019]2、無二次污染。研宄發(fā)現(xiàn)在適宜的照射時間下，本實用新型裝置控藻機理主要是使藍藻細胞類囊體受損，破壞PS II系統(tǒng)，并未完全破壞細胞結(jié)構(gòu)，避免了藍藻毒素的大量釋放，而紫外線則是破壞細胞內(nèi)部內(nèi)部遺傳物質(zhì)使其停止分裂，最后死亡；只需要激光照射，與粘土絮凝技術(shù)相比，未增加外源污染負荷。
[0020]3、裝置簡單，容易操作。本實用新型主體由激光器，石英管和蠕動泵三部分構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單，只需將進水管，蠕動泵，石英管和出水管串聯(lián)連接后激光器從兩端照射即可，結(jié)構(gòu)簡單，便于操作。
[0021]4、應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)機械、人工打撈適用于小型城市河道、湖泊和水庫，而且耗費大量人力和物力，遮光技術(shù)只適用于湖泊局部區(qū)域控藻，紅光激光控藻法可廣泛作為湖泊富營養(yǎng)化治理的輔助手段。
[0022]5、便于維護。本實用新型主要應(yīng)用于湖泊和水庫控藻，只需放置于野外便可工作數(shù)天，由于本身結(jié)構(gòu)簡單，與機械打撈、遮光技術(shù)等相比，維護方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]此【專利附圖】
【附圖說明】所提供的圖片用來輔助對本實用新型的進一步理解，作為本實用新型申請的一部分，并不構(gòu)成對本實用新型的不當限定。
[0024]圖1是本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置的原理圖；
[0025]圖2是本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置的結(jié)構(gòu)示意簡圖；
[0026]圖3是本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置的另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]其中:
[0029]1-進水管；2_蠕動泵；3_石英管；4_紅光激光器；5_出水管；6_電源。
【具體實施方式】
[0030]本實用新型的工作原理是:激光是一種能量高度集中的脈沖光，照射藻細胞所產(chǎn)生的熱效應(yīng)使藻細胞局部升溫，光子撞擊藻細胞表面，非熱效應(yīng)損傷細胞壁表面，使藻細胞出現(xiàn)質(zhì)壁分離趨勢，細胞內(nèi)部光合作用片層間距變大，PS II系統(tǒng)遭到破壞，從而使藻細胞喪失生物活性。本實用新型屬于物理控藻，但與傳統(tǒng)的各種控藻有本質(zhì)的區(qū)別:例如，超聲波殺藻的作用機理是利用聲波產(chǎn)生的振動和空化作用破壞細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)；紫外線殺藻技術(shù)是破壞細胞內(nèi)部的遺傳物質(zhì)(NDA和RNA)使其停止分裂；而本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置所采用的原理是光子沖量和熱效應(yīng)破壞細胞壁和類囊體，抑制代謝酶的活性，破壞PS II系統(tǒng)。
[0031]基于上述原理，本實用新型提供了一種紅光激光控藻裝置，該紅光激光控藻裝置包括蠕動泵2、紅光激光器4、電源以及透光管；電源分別與蠕動泵2以及紅光激光器4相連；透光管包括液體進口以及與液體進口相貫通的液體出口 ；蠕動泵2通過管道與透光管液體進口相連通；透光管設(shè)置在由紅光激光器4所發(fā)射的出射光所在光路上。參見圖1，本實用新型采用蠕動泵2或其他液體輸送裝置將含有藻類的河水或液體沿液體流入方向泵送至透光管內(nèi)，含有藻類的河水或液體在透光管內(nèi)流動的同時，在透光管兩側(cè)壁增加紅光激光照射，在紅光激光的作用下將透光管內(nèi)部的含有藻類的河水或液體中的藻細胞殺滅，進而實現(xiàn)控藻的目的；照射完或處理完成的河水直接從透光管的液體出口排出。
[0032]作為本實用新型的優(yōu)選實施例，本實用新型所采用的透光管的側(cè)壁(參見圖1結(jié)構(gòu))或透光管的端部(參見圖2、圖3以及圖4結(jié)構(gòu))設(shè)置在由紅光激光器4所發(fā)射的出射光所在光路上；紅光激光器4是一個或兩個；紅光激光器4是兩個時，兩個紅光激光器4相向設(shè)置。無論將透光管的何處設(shè)置在由紅光激光器4所發(fā)射的出射光所在光路上時，其目的就是采用紅光激光對透光管內(nèi)部含有藻類的液體進行紅光激光照射，破壞藻細胞細胞壁和光合作用片層，使PS II系統(tǒng)喪失光合活性。
[0033]參見圖1，當透光管的側(cè)壁設(shè)置在由紅光激光器4所發(fā)射的出射光所在光路上時，透光管的液體進口以及液體出口分別設(shè)置在透光管的兩端，透光管一般呈直立的方式置于水平面或基準面上，液體進口設(shè)置在透光管底部，液體出口設(shè)置在透光管頂部，含有藻類的液體從透光管底部緩慢泵送至透光管頂部，在透光管兩側(cè)的紅光激光的作用下，逐漸或全部破壞藻細胞細胞壁和光合作用片層，使PSII系統(tǒng)喪失光合活性，因此，該結(jié)構(gòu)中，透光管可以制成不同長度、管徑不同的各種透光管管體，只要紅光激光的功率能夠照射即可。
[0034]參見圖2以及圖3，當透光管的端部設(shè)置在由紅光激光器4所發(fā)射的出射光所在光路上時，透光管的液體進口以及液體出口分別設(shè)置在透光管的側(cè)壁上。含有藻類的液體從透光管的一端緩慢流向透光管的另一端，透光管兩端的紅光激光器4開啟并發(fā)出紅光激光，在紅光激光的作用下，逐漸或全部破壞藻細胞細胞壁和光合作用片層，使PS II系統(tǒng)喪失光合活性，因此，該結(jié)構(gòu)中，透光管可以采用管徑較粗、長度較小的管體。同時，在本實施例中，為了減少紅光激光在透光管兩端照射時的能量損失以及漏光造成的傷害，在透光管的側(cè)壁上設(shè)置有遮光膜；遮光膜可以是金屬遮光膜或高分子材料所形成的遮光膜；當遮光膜是金屬遮光膜時，遮光膜包括但不限于鋁膜、銅膜、錫膜、鉑膜以及銀膜；本實用新型優(yōu)選采用銀膜，銀層厚度多少都沒有影響的，銀是較為常見的反光材料，價格相對低廉，鍍銀工藝也相對簡單。當遮光膜是高分子材料所形成的遮光膜時，遮光膜包括但不限于鍍鋁反光聚脂薄膜；該遮光膜既防止漏光造成危害，又可使管內(nèi)的激光多次反射利用，避免能量損耗。
[0035]無論上述哪種結(jié)構(gòu)的透光管，紅光激光器4可以是一個也可以是兩個，當采用一個時，紅光激光器4從一側(cè)或一端照向另一側(cè)或另一端，其照射效率相對較低，作用時間相對較長；相反，倘若采用兩個紅光激光器4時，紅光激光器4相向照射，所短處理時間，提升處理效率。
[0036]透光管可以是石英管3或其它具有高透光的材料所制成；石英管3長度是根據(jù)激光器發(fā)射激光的光程設(shè)計的，內(nèi)徑是由激光器光束直徑確定的，流速是由蠕動泵2功率決定的。
[0037]參見圖4，石英管3可以是一個或多個；石英管3是多個時，多個石英管3相互并聯(lián)或相互串聯(lián)；多個石英管3相互并聯(lián)時，蠕動泵2通過管道分別與多個石英管3的液體進口相連通；多個石英管3相互串聯(lián)時，多個石英管3整體呈S型排布。
[0038]紅光激光器4是固體激光器，固體激光器所發(fā)射的激光波長優(yōu)選是650nm(其他波長需要照射較長時間)；紅光激光器4的型號是T-650-1WD或T-650-2WD ;電源6是可充放電型電源，電源6的輸出電壓是85V — 240V。電源6可以是家庭用電電源、蓄電池、便攜式發(fā)電機等電源形式，只要對本實用新型所提供的裝置能夠供電即可。蠕動泵2的功率大小可調(diào)節(jié)，蠕動泵2將含有藻類的河水從石英管3 —端抽入，另一端出水。
[0039]基于本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置的處理量是隨著紅光激光器4的功率和數(shù)量、石英管3內(nèi)徑和長度變化的，而且還與處理水體的水質(zhì)有關(guān)；換言之，可以根據(jù)實際需求，有目的的調(diào)整紅光激光器4的功率、數(shù)量以及石英管3內(nèi)徑和長度，使其盡最大程度上滿足生產(chǎn)需要。
[0040]下面結(jié)合實施例對本實用新型所提供的技術(shù)方案進行詳細說明:
[0041]實施例1:
[0042]如圖2所示，本實用新型公開了一種紅光激光控藻裝置，包括箱體(黑色邊框)和控藻裝置(黑色邊框內(nèi)部)兩部分。其中，箱體是長2m，寬lm，高lm的長方體木箱，前方設(shè)有開關(guān)門，兩側(cè)有孔作為進水管和出水管通道，箱體的主要作用是保護控藻裝置免受損壞。控藻裝置包括蠕動泵，進水管，激光器，石英管和出水管，蠕動泵將河水從進水管抽入石英管內(nèi)，石英管串聯(lián)連通，兩端對向放置激光器，開啟蠕動泵和激光器，控藻裝置便開始工作，照射完的河水經(jīng)出水管直接排放入水體。具體實施例如圖3和圖4所示。
[0043]實施例2:
[0044]在圖3中，本實用新型所提供的紅光激光控藻裝置放置于船上，所處理水體藻密度在lX106cells/L?1 X 107cells/L之間，處理量為lL/min。處理過程是:進水管1和蠕動泵2相連接，通過蠕動泵2將河水抽入石英管3中，利用紅光激光器4 (或者大功率紅光激光器)照射河水，經(jīng)出水管5排入河體。其中，進水管1為內(nèi)徑5mm的硅膠管，蠕動泵2功率24W，輸入電壓100-240V，輸入頻率50/60Hz，輸入電流0.5A，輸出電壓12V，輸出電流2A。石英管3內(nèi)徑20mm，長100mm，石英管3內(nèi)水力停留時間為60s，石英管3外表面鍍銀或其他遮光反射材料，石英管3兩端段斷面不鍍銀作為光入射口，出水管5為內(nèi)徑5_的硅膠管。
[0045]實施例3:
[0046]如圖4所不，本實施例是在實施例2的基礎(chǔ)上將3個石英管串聯(lián)連接以提尚控澡能力?？梢栽诎渡鲜褂?，所處理水體藻密度在lX106Cells/L?lX107Cells/L之間，處理量可達15L/min。處理過程是:進水管和蠕動泵相連后接到第一個石英管進水口，經(jīng)兩端的激光器照射完的河水經(jīng)出水管流入第二個石英管的進水管，在第二個石英管內(nèi)照射完的河水流入第三個石英管內(nèi)，在第三個石英管照射完的河水經(jīng)出水管排直接放到水體。其中，進水管為內(nèi)徑20_的硅膠管，蠕動泵功率為60W，石英管外表面鍍銀，兩端不鍍銀作為光入射口，石英管內(nèi)徑為40mm，長2m，出水管為內(nèi)徑20mm的硅膠管，激光器功率為21
[0047]需要說明的是，本實用新型在以上兩種基本方式外，還可以通過改變?nèi)鋭颖霉β?，改變激光器功率，改變石英管?guī)格和連接方式，增加激光器和石英管數(shù)量等途徑來實現(xiàn)更快速、高效的控藻效果，這些都是本實用新型的保護范圍，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對本實用新型保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述紅光激光控藻裝置包括蠕動泵、紅光激光器、電源以及透光管；所述電源分別與蠕動泵以及紅光激光器相連；所述透光管包括液體進口以及與液體進口相貫通的液體出口 ；所述蠕動泵通過管道與透光管液體進口相連通；所述透光管設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述透光管的側(cè)壁或透光管的端部設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上；所述紅光激光器是一個或兩個；所述紅光激光器是兩個時，所述兩個紅光激光器相向設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述透光管的側(cè)壁設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上時，所述透光管的液體進口以及液體出口分別設(shè)置在透光管的兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述透光管的端部設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上時，所述透光管的液體進口以及液體出口分別設(shè)置在透光管的側(cè)壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述透光管的端部設(shè)置在由紅光激光器所發(fā)射的出射光所在光路上時，所述透光管的側(cè)壁上設(shè)置有具有反光作用的遮光膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述遮光膜是金屬遮光膜或高分子材料所形成的遮光膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述遮光膜是金屬遮光膜時，所述遮光膜是鋁膜、銅膜、錫膜、鉑膜或銀膜；所述遮光膜是高分子材料所形成的遮光膜時，所述遮光膜是鍍鋁反光聚脂薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一權(quán)利要求所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述透光管是石英管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述石英管是一個或多個；所述石英管是多個時，所述多個石英管相互并聯(lián)或相互串聯(lián)；所述多個石英管相互并聯(lián)時，所述蠕動泵通過管道分別與多個石英管的液體進口相連通；所述多個石英管相互串聯(lián)時，所述多個石英管整體呈S型排布。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的紅光激光控藻裝置，其特征在于:所述紅光激光器是固體激光器，所述固體激光器所發(fā)射的激光波長是650nm。
【文檔編號】C02F1/30GK204185262SQ201420613867
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】熊雄, 李天翠, 張凱, 吳辰熙, 劉劍彤 申請人:中國科學(xué)院水生生物研究所
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