本發(fā)明涉及水華治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水華治理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代化工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，大量工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水被排放出來(lái)，其中相當(dāng)一部分未經(jīng)處理就直接排入水體，導(dǎo)致近海、港灣以及一些淡水湖泊、水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化程度日趨嚴(yán)重。同時(shí)，由于水域開(kāi)發(fā)程度的增高和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的擴(kuò)大，也帶來(lái)了水域生態(tài)環(huán)境和養(yǎng)殖業(yè)自身污染問(wèn)題，全球氣候的變化也導(dǎo)致了水華現(xiàn)象的頻繁發(fā)生。

水華現(xiàn)象是在特定的環(huán)境條件下，水體中某些浮游植物、原生動(dòng)物或細(xì)菌爆發(fā)性增殖或高度聚集而引起水體變色的一種有害生態(tài)現(xiàn)象。近年來(lái)我國(guó)水華爆發(fā)的事件頻發(fā)，不僅制約了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，而且也給人們的生活生產(chǎn)帶來(lái)到了極大的不便。密集的浮游藻類(lèi)阻擋了陽(yáng)光的光線透射，底棲的水生植物因得不到充足的太陽(yáng)能而不能正常的生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)還因其強(qiáng)烈吸收可見(jiàn)光的短波部分使水溫升高影響了對(duì)水溫敏感的生物種群的生存；浮游藻類(lèi)的大量繁殖往往密集在水面形成一層薄皮或泡沫，水體顏色變綠，加之死亡的浮游生物和魚(yú)類(lèi)漂浮在其中，不僅使原來(lái)干凈、清澈、透明的水體變得色澤混雜，浮游藻類(lèi)死亡后沉入水底并堆積使水體變淺，加速了湖泊水庫(kù)的沼澤進(jìn)程，破壞了原有的生態(tài)景觀；同時(shí)位于江河上游的湖泊、水庫(kù)等大型水體若發(fā)生有害水華，浮游藻類(lèi)釋放的毒素和死亡的浮游生物污染了水源，導(dǎo)致水質(zhì)下降，影響下游城鄉(xiāng)居民生活用水質(zhì)量，造成用水不便與困難。最新研究表明，它還是一種強(qiáng)烈的促癌劑，長(zhǎng)期飲用含有該毒素的水可引發(fā)肝癌。另外，浮游藻類(lèi)的生命活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生亞硝酸鹽類(lèi)致癌物質(zhì)，也可使水體ph值升高促進(jìn)霍亂弧菌的生長(zhǎng)與繁殖，危害人體健康。有數(shù)據(jù)表明，藍(lán)藻毒素是誘發(fā)肝癌的重要原因之一。而且，藍(lán)藻毒素能引起學(xué)齡兒童的肝損傷，從小埋下罹患肝癌的禍根。

當(dāng)前通用的水華治理方法主要有人工打撈和化學(xué)藥物治理兩種：

1.人工打撈治理水華

人工打撈治理的最大優(yōu)勢(shì)是簡(jiǎn)單易行、可操作性高。但是隨著當(dāng)前城鄉(xiāng)大型化養(yǎng)殖的推廣，魚(yú)塘的面積越來(lái)越大，并開(kāi)始與天然湖泊相結(jié)合。而人工打撈的效率低、所需勞動(dòng)力大，因此時(shí)間成本與資金成本極高。

2.化學(xué)藥物治理

化學(xué)藥物治理的治理原理是：人員駕駛船只將化學(xué)藥物拋灑到水體中，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)殺滅水體表層的水華及藻類(lèi)植物。但是藥物治理后水質(zhì)成色差，且藥物治理不徹底，水華易發(fā)生反復(fù)，且藥物投放量難以準(zhǔn)確控制。

綜上所示，我們認(rèn)為當(dāng)前通用的兩種水華治理方式，耗費(fèi)了大量金錢(qián)與資源、不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)水華治理的要求，且不符合我們當(dāng)下節(jié)能減排的理念。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水華治理系統(tǒng)，該水華治理系統(tǒng)可以很好地解決上述問(wèn)題。

為達(dá)到上述要求，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：提供一種水華治理系統(tǒng)，該水華治理系統(tǒng)包括供電模塊和水質(zhì)凈化模塊，水質(zhì)凈化模塊包括二氧化鈦光觸媒板、紫外線燈及光敏開(kāi)關(guān)電路，紫外線燈開(kāi)啟時(shí)照射至二氧化鈦光觸媒板上，供電模塊、光敏開(kāi)關(guān)電路及紫外線燈串聯(lián)。

該水華治理系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）采用二氧化鈦光觸媒板，將自動(dòng)的生物氧化過(guò)程作為根除水華的過(guò)程，突破了原先人工的機(jī)械清理方法，將清理過(guò)程做到自動(dòng)化，大大減輕了人力物力的投入，降低了成本；并且二氧化鈦光觸媒本身近于天然物質(zhì)，無(wú)毒無(wú)害，其本身并不參與反應(yīng)，只是提供反應(yīng)的場(chǎng)所與條件，對(duì)人體無(wú)害，不會(huì)對(duì)像化學(xué)藥物治理一樣對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，因此具有性能穩(wěn)定，不耗能源，永久性等優(yōu)勢(shì)；

（2）采用太陽(yáng)能儲(chǔ)電供電系統(tǒng)，并且設(shè)置光敏開(kāi)關(guān)電路和紫外線燈，使光觸媒材料在自然光強(qiáng)度不夠的時(shí)候也能繼續(xù)工作，達(dá)到全天持續(xù)工作的效果，提高水華治理效率；

（3）將凈水系統(tǒng)與水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)合，既能實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的檢查又能實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的凈化，一舉兩得，并做到智能自動(dòng)，在水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的時(shí)候凈水系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)始工作，水質(zhì)達(dá)標(biāo)后凈水系統(tǒng)停止工作，專(zhuān)職專(zhuān)效，節(jié)約了能源，減少了排放；

（4）設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸模塊和遠(yuǎn)程交互終端，可以在接收到遠(yuǎn)程交互終端指令之后將水質(zhì)檢測(cè)信息發(fā)送至遠(yuǎn)程交互終端，便于用戶(hù)實(shí)時(shí)了解水質(zhì)信息，有效地節(jié)省了魚(yú)塘監(jiān)管人員的雇傭，減少了人力物力成本。

（5）設(shè)置漂浮體，將系統(tǒng)的各個(gè)模塊設(shè)置在漂浮體上，使本系統(tǒng)像一個(gè)“浮萍”一樣可以漂浮在水上工作；

（6）二氧化鈦光觸媒板外均設(shè)置有保護(hù)外殼，使二氧化鈦光觸媒板與漂浮體連接，可以保護(hù)柔軟的二氧化鈦光觸媒板免于魚(yú)類(lèi)、礁石等的撞擊，延長(zhǎng)“浮萍”的使用壽命；采用網(wǎng)格筐體便于水流流經(jīng)二氧化鈦光觸媒板，減小保護(hù)外殼對(duì)水流的阻礙作用，便于二氧化鈦光觸媒板凈化水質(zhì)。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，在這些附圖中使用相同的參考標(biāo)號(hào)來(lái)表示相同或相似的部分，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示意性地示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的水華治理系統(tǒng)的框架示意圖。

圖2示意性地示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的水華治理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1、保護(hù)殼體；2、二氧化鈦光觸媒板；3、光伏板；4、紫外線燈；5、漂浮體；6、檢測(cè)探頭。

具體實(shí)施方式

為使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。

在以下描述中，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“一個(gè)示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的實(shí)施例或示例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元素或限度，但并非每個(gè)實(shí)施例或示例都必然包括特定特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元素或限度。另外，重復(fù)使用短語(yǔ)“根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例”雖然有可能是指代相同實(shí)施例，但并非必然指代相同的實(shí)施例。

為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，以下描述中省略了本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的某些技術(shù)特征。

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，提供一種水華治理系統(tǒng)，如圖1-2所示，包括供電模塊、水質(zhì)凈化模塊、水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊、主控制模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、遠(yuǎn)程交互終端及漂浮體5。

供電模塊，為水質(zhì)凈化模塊、水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊、主控制模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊供電。供電模塊包括依次電連接的光伏板3、第一直流變壓器、蓄電池及第二直流變壓器。光伏板3選用單晶硅太陽(yáng)能電池板，額定輸出電壓22v，額定輸出功率30w。在白天光照充足時(shí)，光伏板3經(jīng)第一直流變壓器向主控制模塊供電，并同時(shí)向蓄電池充電；夜間或光線不充足的時(shí)候，可由蓄電池通過(guò)第二直流變壓器輔助供電，保證系統(tǒng)24小時(shí)供電。

主控制模塊，包括stc12c60系列單片機(jī)和與單片機(jī)電連接的ad轉(zhuǎn)換模塊。該模塊用來(lái)調(diào)度其他模塊的工作順序以及工作邏輯，維持本系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

水質(zhì)凈化模塊，包括二氧化鈦光觸媒板2、紫外線燈4及光敏開(kāi)關(guān)電路。在一定強(qiáng)度的紫外線照射下，二氧化鈦光觸媒材料具有強(qiáng)烈的催化降解功能，能有效殺滅水體表層的藻類(lèi)孢子及其他原核生物，殺滅率達(dá)99.99%。第二直流變壓器、光敏開(kāi)關(guān)電路及紫外線燈4串聯(lián)，當(dāng)自然光提供的紫外線強(qiáng)度足夠時(shí)，光敏開(kāi)關(guān)關(guān)閉紫外線燈4，二氧化鈦光觸媒板2利用自然光催化工作；當(dāng)自然光強(qiáng)度不夠的時(shí)候（如夜晚、陰雨天），光敏開(kāi)關(guān)開(kāi)啟紫外線燈4，紫外線燈4發(fā)出的紫外線照射到二氧化鈦光觸媒板2上，使其繼續(xù)工作。本實(shí)施例中設(shè)置有兩個(gè)二氧化鈦光觸媒板2，且兩個(gè)二氧化鈦光觸媒板2上方均設(shè)置有紫外線燈4。水質(zhì)凈化模塊能達(dá)到全天候、大覆蓋面積的凈水效果。

水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊，包括依次電連接的檢測(cè)探頭6和與檢測(cè)探頭6電連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊，電壓轉(zhuǎn)換模塊與主控模塊的單片機(jī)電連接。檢測(cè)探頭6包括ph值檢測(cè)電極、溫度檢測(cè)傳感器及含氧量檢測(cè)器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水體的溫度、ph值及含氧量。檢測(cè)探頭6與水體接觸后會(huì)自動(dòng)將ph值、溫度及含氧量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電壓轉(zhuǎn)換模塊再將接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可接受的電信號(hào)。

數(shù)據(jù)傳輸模塊，與主控制模塊電連接，核心是sim900a型gprs數(shù)據(jù)傳輸單元，該模塊的主要功能是建立主控制模塊與遠(yuǎn)程交互終端的數(shù)據(jù)交互通道，使得本系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)的水質(zhì)信息能及時(shí)反饋到遠(yuǎn)程交互終端中；同時(shí)接受用戶(hù)對(duì)遠(yuǎn)程交互終端所下達(dá)的指令。

遠(yuǎn)程交互終端，便于用戶(hù)實(shí)時(shí)了解到水體的水質(zhì)情況并采取相應(yīng)措施，終端可以為電腦或手機(jī)。

漂浮體5，如圖2所示，為一個(gè)長(zhǎng)為610mm、寬為430mm、高為330mm的空心輕質(zhì)塑料箱體，可以漂浮在水中，形成一個(gè)“浮萍”。漂浮體5頂部設(shè)有頂蓋，打開(kāi)頂蓋可將電壓轉(zhuǎn)換模塊、主控制模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、第一直流變壓器、蓄電池及第二直流變壓器安裝在漂浮體5內(nèi)部；光伏板3安裝在頂蓋頂部；檢測(cè)探頭6位于漂浮體5外部。在完成電路部分的安裝之后，整個(gè)箱體做密封防水處理，尤其是頂蓋處，防止“浮萍”在水中工作時(shí)因進(jìn)水而導(dǎo)致電路短路。同時(shí)，漂浮腔體部分為“浮萍”提供主要浮力，使“浮萍”能夠在水面漂浮工作。

兩個(gè)二氧化鈦光觸媒板2外均設(shè)置有保護(hù)外殼1，保護(hù)外殼1與漂浮體5側(cè)壁連接。如圖2所示，保護(hù)外殼1為一個(gè)長(zhǎng)為400mm、寬為305mm、高為180mm的輕質(zhì)塑料網(wǎng)格筐體，筐體頂部設(shè)置有框蓋，打開(kāi)框蓋可以放入二氧化鈦光觸媒板2。保護(hù)網(wǎng)格作用在于：

1.用于承載二氧化鈦光觸媒板2，并使其與漂浮體5連接；

2.保護(hù)柔軟的二氧化鈦光觸媒板2免于魚(yú)類(lèi)、礁石等的撞擊，延長(zhǎng)“浮萍”的使用壽命；

3.采用網(wǎng)格筐體便于水流流經(jīng)二氧化鈦光觸媒板2，減小保護(hù)外殼1對(duì)水流的阻礙作用，便于二氧化鈦光觸媒板2凈化水質(zhì)。

在投放使用之前需先將凈水“浮萍”的蓄電池充滿(mǎn)電，在投放使用之后，光伏板3吸收太陽(yáng)能，并將電能儲(chǔ)存在蓄電池當(dāng)中，為“浮萍”的工作提供電力支持。水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊的檢測(cè)探頭6與水體接觸后會(huì)自動(dòng)將ph值、溫度及含氧量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電壓轉(zhuǎn)換模塊再將接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可接受的電信號(hào)；主控制模塊的單片機(jī)將上述電信號(hào)進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換后對(duì)三個(gè)參數(shù)進(jìn)行分析，當(dāng)主控制模塊判定水體富營(yíng)養(yǎng)化時(shí)，水質(zhì)凈化模塊的紫外線燈4將在自然光強(qiáng)不足時(shí)開(kāi)啟，通過(guò)二氧化鈦光觸媒板2對(duì)水體進(jìn)行凈化；在自然光強(qiáng)充足時(shí)直接利用自然光照射二氧化鈦光觸媒板2對(duì)水體進(jìn)行凈化。

以上所述實(shí)施例僅表示本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能理解為對(duì)本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以所述權(quán)利要求為準(zhǔn)。