專利名稱：利用紫外光輻照抑制水中藍藻生長的方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于環境保護技術領域，特別是一種利用紫外光輻照抑制水中藍藻生長的方法及系統。
背景技術：
水資源是人類賴以生存的基本物質，隨著人口增長和社會經濟飛速發展，水的需要量急劇增加，而水資源污染也日益嚴重。2000年調查表明，我國18個主要湖泊中14個已進入富營養化狀態，如滇池、太湖、西湖、東湖、南湖、玄武湖、渤海灣、萊州灣、九龍江、黃浦江等。富營養化水體很容易爆發水華，使水味變得腥臭難聞，降低水體的透明度，增加濁度，引起厭氧狀態。部分藻類還能分泌藻毒素，引起生物和人類中毒，還是可能的致癌物質。
對于依靠富營養化水體為飲用水源的城市來說，情況尤為嚴重。由于藻類的種種不利影響，國內外都對富營養化問題作了較多研究。
在抑制藍藻生長、治理藍藻水華方面，主要方法有換水法、化學法(即采用銅制劑等化學藥劑、植物提取液等除藻)、生物法(比如放養慮食性魚類等)。各種方法都有著其比較明顯的局限換水花費巨大，治標不治本；利用銅制劑、除草劑等化學藥劑來破壞藻類細胞，不僅操作管理麻煩，而且容易造成二次污染，威脅魚類等其它生物群；生物操縱法一般僅對總磷在0.05～0.15mg/L范圍的內的湖泊有效，而且必須仔細考慮引進魚類的潛在危害。
紫外光是一種具有一定穿透力和殺傷力的光波輻射。紫外輻射對水生生物生長發育具有抑制作用，主要表現在形態結構、光合作用、營養生理等方面。藻類及浮游生物經紫外光處理后出現生長緩慢、游動活力減弱等現象。紫外線輻射對不同藍藻的光合色素有不同程度的破壞作用。目前，利用紫外光輻照抑制水中藍藻生長、防止藍藻水華的方案未見有關文獻披露。
發明內容
鑒于傳統的換水法、化學法及生物法等抑制藍藻生長技術的上述不足，本發明提供一種利用紫外光輻照抑制水中藍藻生長的方法及系統，以防止藍藻水華。
本發明利用紫外光輻照抑制水中藍藻生長的方法是這樣實現的，以紫外光輻照裝置產生的紫外光輻照水體或循環水中的藍藻1～5min，其中紫外光波長位于紫外線C波段，以254nm波長紫外線為主，強度為3.0～10W/m2，較低的強度可保證有效抑藻，同時避免對水體中其它生物的傷害。
當利用紫外光輻照較大的水面時，可采用浮動式紫外輻照方式。將紫外光輻照裝置安裝在漂浮于水面的游船上，使紫外光輻照裝置的若干紫外線燈穿過游船底面浸沒水面下0.05～0.5m處，游船往復游動，所述若干紫外線燈產生紫外光對水體中的藍藻進行紫外光輻照。在紫外光輻照過程中，同時可以通過所述游船底面的超聲波設備對水體中的藍藻進行超聲波處理。
當對流動水輻照時，將紫外光輻照裝置的多組紫外線燈間隔安裝于水面下0.05～0.5m處，同一組紫外線燈中所有的紫外線燈間隔、平行設置，由所述的多組紫外線燈產生紫外光對水體中的藍藻進行紫外光輻照。
實現上述方法的浮動式紫外光輻照抑制藍藻水華系統，包括漂浮于水面的游船，在游船上安裝由若干紫外線燈和紫外燈的供電部分組成的紫外光輻照裝置，所述若干紫外線燈穿過游船底面浸沒水面下0.05～0.5m處，紫外光輻照裝置具有5～50只紫外線燈，這些紫外線燈在游船底部均勻分布。
本發明利用C波段紫外光輻照來抑制水中藍藻的生長、防止藍藻水華。紫外線輻射對水生生物生長發育具有抑制作用，藻類經紫外光處理后出現生長緩慢、游動活力減弱等現象，紫外線輻射對不同藍藻的光合色素有不同程度的破壞作用。紫外光強度為3.0～10W/m2，屬于低強，在抑藻的同時不會對其它水生生物造成傷害，同時也可協同超聲波處理或曝氣處理使抑制藍藻效果更理想。
設備結構簡單，體積小，運行穩定，非常適宜在飲用水源受富營養化威脅的地區推廣。在常溫常壓下操作，不需投加藥劑，不會引起二次污染。
經試驗顯示，用一定強度的C波段紫外光對水體或循環水輻照3～5min，即可有效的抑制藍藻的生長，抑制時間長達10天之久；10天后藍藻濃度仍為未處理水樣的10％，葉綠素濃度為未處理水樣的20％。
圖1為其浮動式紫外光輻照抑制藍藻水華系統示意圖；圖2為其一種固定式紫外光輻照抑制藍藻水華系統示意圖；圖3為其另一種固定式紫外光輻照抑制藍藻水華系統示意圖。
具體實施例方式
以下結合實現本發明方法的具體系統結構圖進一步說明。
紫外光是一種具有一定穿透力和殺傷力的光波輻射。本發明利用紫外線C波段紫外光對水體或循環水中的藍藻直接輻照一定時間，其中以254nm波長紫外線為主，強度為3.0～10W/m2，輻照時間為1～5min，較低的強度完全能夠保證有效抑藻，同時避免了傷害水體中其它生物。
圖1所示為其浮動式紫外光輻照抑制藍藻水華系統示意圖。該系統包括漂浮于水面的游船，在游船上安裝由若干紫外線燈A和紫外燈的供電部分B組成的紫外光輻照裝置，所述若干紫外線燈A穿過游船底面浸沒水面下0.05～0.5m處。通常所述紫外光輻照裝置具有5～50只紫外線燈，這些紫外線燈在游船底部均勻分布。
圖1中A為紫外燈，可以采用普通商業紫外燈管，產生的紫外光波長位于紫外線C波段，以254nm波長紫外線為主，功率根據實際情況進行選擇，浸沒水面下0.05～0.5m，根據實際需要可以在游船底部均勻安裝5～50個紫外燈，保證輸出功率為3.0～10W/m2。B為紫外燈的供電系統，安裝在游船尾部。
也可在游船底部安裝超聲波設備C，超聲波設備的若干換能器透出游船底面，通過若干換能器直接施加超聲波至水中進行超聲波處理。其中D為游船的供電或驅動裝置等。還可在游船底部安裝曝氣處理設備等，以便曝氣方法與紫外光輻照同時作用于水體。本系統適宜于大、小各類水體。
當利用紫外光輻照較大的水面時，可借助于圖1系統實現。將紫外光輻照裝置安裝在漂浮于水面的游船上，使紫外光輻照裝置的若干紫外線燈A穿過游船底面浸沒水面下0.05～0.5m處，通過驅動裝置D使游船往復游動，所述若干紫外線燈A產生C波段紫外光對水體中的藍藻進行紫外光輻照，輻照時間可以通過設定游船的移動速度來調節。由于藻類在水表層生長，因此紫外線燈浸沒深度不超過0.5m，作用于水體時，還可以提供一定的燈光效果。在紫外光輻照過程中，同時可通過游船底面的超聲波設備C或曝氣處理設備對水體中的藍藻進行超聲波處理或曝氣，以提高整體的作用效果。典型應用中，超聲波的頻率為20～100kHz，功率根據所處理水量計算，保證所施加強度在0.1-10kW/m2內。
圖2為其一種固定式紫外光輻照抑制藍藻水華系統示意圖。系統包括多組紫外線燈A和控制裝置B，每一組紫外線燈中所有的紫外線燈間隔、平行設置于燈架上，并經過防水處理，所有紫外線燈的軸線與水流方向平行，燈管浸沒水面下0.05～0.5m處。
圖3所示系統與圖2基本相同，不同之處為紫外線燈是垂直設置于水流方向上的。系統包括多組紫外線燈A和控制裝置B，每一組紫外線燈中所有的紫外線燈間隔、平行設置于燈架上，并經過防水處理，所有紫外線燈的軸線與水流方向垂直，燈管浸沒水面下0.05～0.5m處。
當對流動水輻照時，將紫外光輻照裝置的多組紫外線燈間隔安裝于水面下0.05～0.5m處，每一組紫外線燈中所有的紫外線燈間隔、平行設置，使所有紫外線燈的軸線與水流方向平行或垂直，開啟控制裝置由所述多組紫外線燈產生紫外光對水體中的藍藻進行紫外光輻照，其中紫外光波長位于紫外線C波段，以254nm波長紫外線為主，強度為3.0～10W/m2，輻照時間可以通過調節水流速度和多組紫外線燈的間隔來控制。
權利要求
1.一種利用紫外光輻照抑制水中藍藻生長的方法，其特征是包括以紫外光輻照裝置產生的紫外光輻照水體中的藍藻1～5min，其中紫外光波長位于紫外線C波段，以254nm波長紫外線為主，強度為3.0～10W/m2。
2.根據權利要求1的利用紫外光輻照抑制水中藍藻生長的方法，其特征是將所述紫外光輻照裝置安裝在漂浮于水面的游船上，使紫外光輻照裝置的若干紫外線燈穿過游船底面浸沒水面下0.05～0.5m處，游船往復游動，所述若干紫外線燈產生紫外光對水體中的藍藻進行紫外光輻照。
3.根據權利要求1或2的利用紫外光輻照抑制水中藍藻生長的方法，其特征是在紫外光輻照過程中，同時通過所述游船底面的超聲波設備對水體中的藍藻進行超聲波處理。
4.根據權利要求2的利用紫外光輻照抑制水中藍藻生長的方法，其特征是所述紫外光輻照裝置具有5～50只紫外線燈。
5.根據權利要求1的利用紫外光輻照抑制水中藍藻生長的方法，其特征是當對流動水輻照時，將紫外光輻照裝置的多組紫外線燈間隔安裝于水面下0.05～0.5m處，每一組紫外線燈中所有的紫外線燈間隔、平行設置，由所述的多組紫外線燈產生紫外光對水體中的藍藻進行紫外光輻照。
6.根據權利要求5的利用紫外光輻照抑制水中藍藻生長的方法，其特征是所述紫外光輻照裝置的所有紫外線燈的軸線與水流方向平行。
7.根據權利要求5的利用紫外光輻照抑制水中藍藻生長的方法，其特征是所述紫外光輻照裝置的所有紫外線燈的軸線與水流方向垂直。
8.浮動式紫外光輻照抑制藍藻水華系統，其特征是包括漂浮于水面的游船，在游船上安裝由若干紫外線燈和紫外燈的供電部分組成的紫外光輻照裝置，所述若干紫外線燈穿過游船底面浸沒水面下0.05～0.5m處。
9.根據權利要求8的浮動式紫外光輻照抑制藍藻水華系統，其特征是所述紫外光輻照裝置具有5～50只紫外線燈，這些紫外線燈在游船底部均勻分布。
全文摘要
一種利用紫外光輻照抑制水中藍藻生長的方法，包括以紫外光輻照裝置產生的紫外光輻照水體中的藍藻1－5min，其中紫外光波長位于紫外C波段，以254nm波長紫外線為主，強度為3.0－10W/m
文檔編號C02F1/32GK1587084SQ200410051559
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月18日 優先權日2004年9月18日
發明者張光明, 吳敏生, 馬伯志, 王波, 張錫輝 申請人:清華大學深圳研究生院