一种输水系统入侵型沼蛤矩阵式防控装置的制作方法

本发明属于沼蛤防控的，具体涉及一种输水系统入侵型沼蛤矩阵式防控装置。

背景技术：

1、沼蛤，俗称淡水壳菜，其生命周期属于变态发育，主要经历无壳幼虫期、幼贝期和成熟固着期三个阶段，沼蛤幼虫个体微小，随水流自由迁移，具有主动附着物体的生物学特性，沼蛤幼虫只有附着在固体物质上才能发育为成虫，否则就会自然死亡。无壳幼虫期和幼贝期淡水壳菜具有显著的入侵特征，在水流冲刷下腹足脱附，随水流更进一步入侵到整个输水系统的狭小水流空间，输水系统高密度的淡水壳菜幼虫及其快速繁殖会加剧生物污损问题。

2、淡水壳菜幼虫自身具有主动附着特性，通过试验研究沼蛤幼虫的附着行为特性，并利用该特性对原水中的幼虫进行吸引(诱导)附着处理，以减少幼虫进入输水工程造成污损附着。幼虫发育到后期壳顶幼虫期结束需要30d左右，其中后期壳顶幼虫期约持续10d，其中，d型幼虫期、前期壳顶幼虫以面盘为游泳器官，营游泳生活，为浮游型幼虫，附着性较差；后期壳顶幼虫、踯行期幼虫面盘逐渐退化，开始以足做爬行运动，为底栖幼虫，已初步具备主动附着能力，向固着阶段发育，因此附着能力要较前期壳顶幼虫阶段更强。

3、现有的灭杀入侵型沼蛤的方法主要有：

4、1、涂料防护法：即在水工构筑物表面涂刷防护涂料，减少污损生物的附着量，从目前的工程实例来看，涂料防护法成本较高，且在长期使用过程中存在向环境中释放微塑料的风险。

5、2、停水期机械刮除法：即每年在停水检修期对构筑物避免的生物污损进行人工刮除处理，处理过程必须在全线停水，清楚效率低，且通水后2-3周生物污损又会重新富集。

6、3、化学灭杀法：目前研究了多种化学药剂用于生物污损的灭杀，由于化学药剂潜在的生态风险未知，且大规模应用，药剂成本过高，因此在大型调水工程中应用实例较少。

7、4、孔板湍流脉动灭杀：利用在推动水体流动的动力系统的推动下，利用水流通过不同规格的孔板产生的不同脉冲波，能够有效的有选择的灭杀水中一定体长范围的水中有害微生物体，虽然能够满足水源的使用要求，但是会消耗水流动能，另外，如果水体中的悬浮物理颗粒较大时，多级孔板的安装会发生堵塞，影响供水安全，不适应用于大型引调水工程。

8、5、生物附着灭杀法：基于淡水壳菜幼虫的富集附着生长特性，利用附着排(或者细径单丝结构的纱网)进行幼虫富集，然后通过定期更换附着排实现幼虫灭杀。但是要及时更换附着排，消耗人力物力。其中细径单丝结构的纱网所涉及的沼蛤幼虫灭杀池需要设置相应的静水沉降区，不利于大型引调水工程的推广(容易造成泥沙淤积)。

9、6、生物沉降灭杀法：沼蛤幼虫体重较轻，自然沉降速度十分缓慢，因此沉降池需要占用很大的平面空间，不具备工程建设条件，推广性较差。

10、7、超声波沼蛤灭杀：大型引调水工程水量较大，水体中沼蛤幼虫与超声波发生装置接触时间短，因此需要布设长距离的超声波发生装置，造价较高，推广性较差。

11、上述针对入侵型沼蛤幼虫的灭杀方法主要分为三类，其中化学灭杀会改变水体的理化特性及生态功能特性，不适用于大流量的原水调水过程。而物理灭杀(包括孔板湍流灭杀、生物附着灭杀、生物沉降灭杀以及超声波灭杀)的作用对象，均为全断面流体，阻水面积大、作用效率较低，也不适用于采用电能驱动的大型引调水工程。

12、导致原因：针对化学灭杀，研究表明，为有效灭杀引调水中的淡水壳菜，需要保持至少2mg/l的化学药剂(次氯酸钠)浓度，不同于给水管网，大型引调水工程引入大量化学药剂势必会改变原水的理化特性，进而影响了大型引调水工程所具有的生态补水功能。针对涂料防护法，该方法为一种被动防护方法，没有在源头防治壳菜的入侵，只通过在引调水渠道(隧道)管壁上涂敷防护涂层，抑制壳菜的附着。针对孔板湍流脉动灭杀，主要是利用水体的动能在穿过不同规格孔板(孔径)时所产生的的脉冲湍流(紊流)，来灭杀相应体长的壳菜幼虫，该方法不适用于浊度较高的水体，同时也会造成较大的水头损失。生物附着及生物沉降灭杀法主要是基于入侵型淡水壳菜的主动附着特性，同步实现(入侵型)淡水壳菜的吸附与沉降。然而，淡水壳菜的运动性能弱(400μm/s)，因此需要设置高密度的吸附材料，势必会造成较大的水头损失及工程难度。另外，完成吸附后的吸附材料需要拆卸或者自然沉降才能予以彻底消杀，需要额外设置沉降区，增加工程难度，推广性差。针对超声波灭杀，水体中沼蛤幼虫与超声波发生装置接触时间短，因此，大型引调水工程水量较大因此需要布设长距离的超声波发生装置，造价较高，推广性较差。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种输水系统入侵型沼蛤矩阵式防控装置。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供了一种输水系统入侵型沼蛤矩阵式防控装置，包括若干个矩阵式排列的输水系统入侵型沼蛤防控装置；

4、所述输水系统入侵型沼蛤防控装置包括入侵型沼蛤幼虫诱导富集装置和多频超声波灭活装置；

5、所述入侵型沼蛤幼虫诱导富集装置为正三棱柱，每个面均布设附着网，所述附着网为细径非平织不锈钢丝网，丝径为1mm，孔径为8-12mm；所述正三棱柱顶角迎水流方向；

6、所述多频超声波灭活装置包括多个增设增幅杆的超声波发生器，所述超声波发生器的增幅杆垂直、均匀作用于正三棱柱三个侧面的附着网上；所述超声波发生器与所述附着网的上下两个面刚性连接。

7、作为优选的技术方案，所述矩阵式排列具体为：

8、将单个输水系统入侵型沼蛤防控装置采用焊接或机械连接的方式固定于水道中；水道流速在0l/s～150l/s之间时，设置两排；流速每提高150l/s相应增加一排；每排的输水系统入侵型沼蛤防控装置与相邻排的输水系统入侵型沼蛤防控装置交错分布。

9、作为优选的技术方案，所述入侵型沼蛤幼虫诱导富集装置的每个面布设的附着网为两层，内层附着网与外层附着网平行布设，内层附着网孔径为5-8mm，外层附着网孔径为8-12mm，内层附着网网面与外层附着网网面的间距为30-100mm。

10、作为优选的技术方案，所述附着网边框为边长20mm的不锈钢方管，不锈钢方管内边缘单面镶嵌所述附着网且所述附着网边框整体作为附着网的外边界。

11、作为优选的技术方案，所述附着网的丝径为0.7-10mm，孔径为8-12mm。

12、作为优选的技术方案，所述增设增幅杆的超声波发生器在竖直方向设置若干层，每层呈180°夹角布设三个超声波发生器，根据超声波发生器的有效作用半径确定与网面的距离。

13、作为优选的技术方案，所述超声波发生器为圆柱状，直径为80mm，长度为330mm。

14、作为优选的技术方案，所述超声波发生器频率为28khz，功率800w，有效作用半径为50-150mm；增幅杆采用钛合金材质，规格为φ2～φ28，破碎容量为0.2—1200ml。

15、作为优选的技术方案，所述正三棱柱底面边长为700mm，高为1.5m；所述输水系统入侵型沼蛤防控装置布设深度为水下1.5m处。

16、作为优选的技术方案，每排的输水系统入侵型沼蛤防控装置的间距为2000mm。

17、本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

18、(1)本发明将沼蛤(幼虫)的附着生长特性和超声波的灭活特性结合起来，实现单位过水体积中沼蛤(幼虫)停留时间与水体停留时间的解偶联，并最终根据沼蛤幼虫的生长阶段有选择性的进行高效灭杀和防控，在有效提高(66％)沼蛤(幼虫)灭活效率的同时，不会对水质造成任何污染；

19、(2)本发明通过利用换频器将电能转换为超声波的机械能，并采用矩阵式布设超声波灭杀装置，整个过程中除了消耗电能，能够最大程度的避免水体动能的消耗，整个装置及过程不改变输水系统本身形状及结构特性，安全，卫生、节能、水头损失小；

20、(3)本发明根据试验结果及数值模拟优化，采用在进水流道中等边三角形的矩阵式布设方式，通过采用超声波空化灭活吸附于吸附排上的沼蛤(幼虫)，能够避免在取水头部设置沉淀池或者吸附池，整个装置集约化程度高，占地面积小，便于安装，可推广性强。