CN102674557A - 太阳能浮岛水体修复成套设备 - Google Patents

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林莹
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Abstract

本发明公开了一种富营养水体原位修复设备。旨在提供一种结构简单，使用方便，重量轻，避免二次污染的设备。该设备包括太阳能电池板、蓄电池、空气泵、控制器、时控开关、导流筒、悬浮载体、曝气盘、生物浮岛、导气管、丝杆。悬浮载体下部在丝杆的作用下与导流筒相连，由悬浮载体提供主要浮力，浮岛***辅助。载体腔内安装空气泵，太阳能电池位于载体上表面；曝气盘设于导流筒内底部，通过导气管与空气泵相连；导流筒上部和下部都设计成渐扩形。本发明采用太阳能电池，在无二次污染的情况下实现驱动造流曝气充氧，防止藻类爆发，促进水体有机物分解；生物浮岛中包括水生植物、特殊菌种和填料，实现了水体的原位修复。

Description

太阳能浮岛水体修复成套设备
技术领域
本发明属于水处理领域，特别涉及一种对水体进行修复的曝气装置、浮岛体系。
背景技术
现有城市景观水体治理技术包括有化学投药、引水换水、底泥疏浚、曝气充氧、人工湿地和生物浮岛等方法。
化学投药方法通过添加CuSO4(硫酸铜)和FeCl3(氯化铁)等化学药剂或者活性炭、硅藻土等吸附剂，改变水中的氧化还原电位、pH值(酸碱度)，吸附沉淀水中的悬浮物质和有机质。由于需要投加大量的化学药剂，且化学药剂成本较高，并易引起二次污染；物理修复措施主要有底泥疏浚、引水换水等工程方法，但是物理修复过程中营养物质的绝对量并没有减少，不能从根本上解决问题，并且成本高昂；主要的生物处理技术包括人工湿地、生物浮岛等，此类方法具有原位修复特点，兼具景观美化作用，但是降解反应速率慢，水体处理周期较长。在这些方法中，曝气充氧法在富营养化水污染处理中被广泛应用。曝气充氧法主要是通过向水中补充氧气，保证水生生物生命活动及微生物氧化分解有机物的氧气供应，同时搅拌水体达到水体循环的目的。曝气的方式主要有自然跌水曝气和机械曝气，前者充氧效率低，后者能耗高。但曝气的方法只能延缓水体富营养化的发生，不能从根本上解决水体富营养化。
传统方法水处理成本普遍较高，能源利用率低，加之水体富营养化成因多样，单一的处理方式并不能满足现有的治理需求。同时，景观水体美学要求高、流动性差，不能直接应用城市污水治理技术。这就迫切需要一种节能高效的富营养化水体修复方法，在低成本投资下实现的高处理效果。
目前市场上尚无节能、安全、高效的景观水体修复设备。
发明内容
本发明的目的在于针对于现有技术中的问题，提供一种新型太阳能浮岛水体修复成套设备。适用于景观水体等小型水体，同时使用曝气造流装置和生物浮岛***进行水体原位修复，效果显著。
为了实现上述的目的本发明采用了以下的技术方案。
本发明的太阳能浮岛水体修复成套设备，包括有太阳能电池板1、蓄电池2、直流空气泵3、控制器4、时控开关5、导流筒6、悬浮载体7、曝气盘8、生物浮岛9、导气管10、丝杆11、填料12；所述的太阳能电池板1为设备运行提供动力，所述的悬浮载体7和生物浮岛9为设备整体提供浮力并承载太阳能电池板1，所述的导流筒6和曝气盘8使水体高效充氧，在***四周形成水力循环，所述的填料12悬挂在生物浮岛9底部，直流空气泵3位于悬浮载体7内部，通过电线与太阳能电池板1相连接，曝气盘8位于导流筒6渐扩部分内，并通过导气管10与直流空气泵3相连，生物浮岛9分布在悬浮载体7周围并与之软性相接。
本发明在白天运用生物浮岛9中的植物和填料12中的微生物对水体中的多余有机物进行生物降解，同时太阳能电池板1为蓄电池2蓄电。夜晚，蓄电池2在控制器4的控制下，给直流空气泵3供电，直流空气泵3压缩的空气通过导气管10进入曝气盘8，以微小气泡的形式释放到深层水体中，并与导流筒6中的水混合，使水体溶解氧上升。水气混合后的液体因密度减小而沿导流筒6的引导路线上升到达浅层水体，并经过浮岛***，浮岛***中的植物和细菌对水体进行生物降解。浅层水体会由于水体自身的表面曝气进一步增加溶氧。同时，深层水体因导流筒6内的压力较小而被不断吸入到导流筒6内。最终，水体中形成了一个以压力差为动力的循环流。
独创的物理曝气方法结合生物浮岛技术的新型水体修复方法，通过组合现有成熟的技术，结合人工曝气技术和生物浮岛技术优点，实现在低能耗下的高处理效果。
根据气提原理设计的新型曝气造流方法。所谓气提就是利用气体造成升液管内外密度差，从而使得液体得以提升的方法。根据气提原理，将曝气盘配以简单精巧的导流装置，即可形成水下循环流，在直接曝气的同时，提高水体表面更新速率，提高大气复氧效率。
基于水体原位修复方法的立体式生物处理体系。通过曝气和投加填料，建立水生植物与微生物协同共生的物理环境，提高彼此的吸收和降解能力；投加特效纳豆菌，增强微生物水处理效果；水生植物遮蔽阳光，控制蓝藻光合作用，延缓水华发生。
附图说明
图1为一种新型太阳能浮岛水体修复成套设备的结构示意图。
图2为一种新型太阳能浮岛水体修复成套设备的俯视图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施进行详细解释。
本发明的太阳能浮岛水体修复成套设备，包括有太阳能电池板1、蓄电池2、直流空气泵3、控制器4、时控开关5、导流筒6、悬浮载体7、曝气盘8、生物浮岛9、导气管10、丝杆11、填料12；所述的太阳能电池板1安装在悬浮载体上表面。太阳能电池板1与悬浮载体7夹角为α，夹角α可调，蓄电池2、直流空气泵3固定在悬浮载体7内，控制器4、时控开关5固定在悬浮载体7上表面。丝杆11连接导流筒6和悬浮载体7，丝杆11可实现调节导流筒6和悬浮载体7间距的作用。导气管10在导流筒6内部，上端与悬浮载体7中的直流空气泵3相接，下端与导流筒下端渐扩部分内的曝气盘8相连。生物浮岛9与悬浮载体7软性连接，填料12悬挂在生物浮岛9下。
太阳能电池板1把太阳能转化为电能贮存在蓄电池2中。蓄电池2的额定电压为直流12V。直流空气泵的额定电流为3.5A，额定功率为35W。控制器4有三个输入接点和三个输出接点，通过导线分别与太阳能电池板1、蓄电池2和时控开关5相连，控制电流只能从太阳能电池板1流向蓄电池2，而不能逆流。时控开关5有两个输入接点和两个输出接点，分别与直流空气泵3和控制器4相连。以杭州地区为例，太阳能电池板1与悬浮载体7的夹角α设定为33.24°，α取决于适用水体所处纬度，以便高效接受日照。生物浮岛中的植物选用美人蕉，微生物使用纳豆菌。
白天，太阳能电池板1给蓄电池充电。同时，生物浮岛9的植物美人蕉与填料12上接种的特殊氮、磷处理细菌纳豆菌协同发生生物降解作用，实现水体修复的目的。夜晚，蓄电池2在控制器4的控制下，给直流空气泵3供电，直流空气泵3压缩的空气通过导气管10进入曝气盘，再以微小气泡的形式释放到深层水体中，并与水混合，使水体溶解氧上升。水气混合后的液体因密度减小而在导流筒6内垂直上升到浅层水体。并经过生物浮岛9和填料12，浮岛***中的植物细菌对水体进行生物降解。浅层水体会由于水体自身的表面曝气进一步增加溶氧。同时，深层水体因导流筒6内的压力较小而被不断吸入导流筒6内。最终，水体中形成了一个以压力差为动力的循环流。
由于本发明设备采用太阳能电池板1为直流空气泵3供电，不需要外加电源，实现了运行成本中的零耗能。
该装置综合了生物浮岛技术和人工曝气技术，集二者优势于一体，具备以下技术优势：
1.造流曝气方式提高水体充氧效率；
2.生物浮岛附加填料，丰富菌体群落，加强设备氮、磷处理效果；
3.设备安装简单，部件更换方便，运行和管理成本低。
上述的实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对本实施例做出各种修改。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种太阳能浮岛水体修复成套设备，由太阳能电池板(1)、蓄电池(2)、直流空气泵(3)、控制器(4)、时控开关(5)、导流筒(6)、悬浮载体(7)、曝气盘(8)、生物浮岛(9)、导气管(10)，其特征在于：所述的悬浮载体(7)和生物浮岛(9)承载太阳能电池板(1)，所述的蓄电池(2)位于悬浮载体(7)内，所述的时控开关(5)位于悬浮载体(7)表面，所述的填料(12)悬挂在生物浮岛(9)下，直流空气泵(3)位于悬浮载体(7)内部，通过电线与太阳能电池板(1)相连接，曝气盘(8)位于导流筒(6)内，并通过导气管(10)与直流空气泵(1)相连，生物浮岛(9)分布悬浮载体(7)周围并与之相接。
2.如权利要求1所述的一种太阳能浮岛水体修复成套设备，其特征在于：所述的太阳能电池板(1)与悬浮载体(7)的夹角大于等于0°，小于等于90°。
3.如权利要求1所述的一种太阳能浮岛水体修复成套设备，其特征在于：所述的导流筒(6)上下两端成渐扩型。
4.如权利要求1所述的一种太阳能浮岛水体修复成套设备，其特征在于：所述的太阳能浮岛水体修复成套设备还包括有丝杆(11)，所述的丝杆(11)连接悬浮载体(7)和导流筒(6)。
5.如权利要求1所述的一种太阳能浮岛水体修复成套设备，其特征在于：所述的控制器(4)有三个输入接点和三个输出接点，通过电线分别与太阳能电池板(1)、蓄电池(2)和时控开关(5)连接；时控开关(5)有两个输入接点和两个输出接点，分别与控制器(4)和直流空气泵(3)相连。
6.如权利要求1所述的一种太阳能浮岛水体修复成套设备，其特征在于：所述的生物浮岛(9)包括美人蕉、旱伞草、香蒲、石菖蒲、凤眼莲、大漂、浮萍、紫萍、槐叶萍。
7.如权利要求1所述的一种太阳能浮岛水体修复成套设备，其特征在于：所述的生物浮岛(9)由铁片固定在悬浮载体(7)周围。
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