CN101402472A - 水生态修复机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水生态修复机，其特征是包括超声波灭藻器，水体药物缓释器、浮式多功能工作平台等机器设备，其中超声波灭藻器与浮式多功能工作平台中的水上叶轮机相接，水体药物缓释器装在浮式多功能工作平台中的浮式平台上。优点：将超声波灭藻器、水体药物缓释器、蓝藻吸附过滤装置和水上叶轮机械集成于一体，以共同作用的机理，达到了改善水质修复生态，防治蓝藻爆发的效果。促进和提高生态环境自身的“免疫力”——水生态环境的“自净化功能”，使水生态环境逐步恢复到平衡的状态。本发明在防止蓝藻爆发和治理蓝藻爆发均有成功的案例。

Description

水生态修复机

技术领域

本发明涉及的是一种改善水质修复生态，防治蓝藻的水生态调控技术及设备。特别涉及一种用于环境保护和水产养殖领域的集声、光、机、电、无线信号传输、计算机及软件等多种技术设备集成一体的水生态修复机。属于水质修复生态技术领域。

背景技术

几十年来我国经济高速发展和人民生活水平迅速提高，但同时产生了各种排放物造成了环境的污染。目前我国已成为仅次于美国的世界第二大产生排放物的国家。各种排放物已造成了我国70％的江河湖泊的污染，50％的饮用水源在2、3类水质，特别是水体的富营养化而引发了蓝藻频繁爆发。蓝藻在水体中的过量增殖使水色蓝绿而浑浊，我国传统上称此现象为“水华”。蓝藻爆发时，散发出腐臭腥毒气味，水质恶劣，已成为严重的环境污染问题。二00七年五月江苏太湖水域的蓝藻爆发，使得环太湖流域上千万人无生活饮用水，及部分企业无生产用水。历时约一个月，造成了重大损失和恶劣影响。尤其严重的是蓝藻爆发时的突变种含有毒素，如铜绿微囊藻的有毒突变种含有微囊毒素，水华鱼腥藻的有毒突变种含有鱼腥藻毒素，水华束绿藻的有毒突变种含有束绿藻毒素。若人畜饮用蓝藻爆发时的水源，往往中毒，导致痉挛，严重的会造成死亡。自二00五年以来，在我国安徽巢湖，武汉东湖，云南滇池以及长江三峡的七大支流等每年都不同程度地频繁出现蓝藻爆发，已严重危害到几亿民众的生活和生产用水。而我国人均水资源拥有量仅为世界人均拥有量的1/3，是水资源严重匮乏的国家。另外，在我国用于水产养殖的630万公顷水域，由于大量使用各种有机饲料，使得养殖水体呈富营养化，也造成了蓝藻频繁爆发，导致养殖水域缺氧而使鱼浮头甚至死亡。在蓝藻爆发的水域的水产品被严重污染，体内聚集一定量的毒素，人畜不能食用。现已证明蓝藻吸收水体有害有毒物质后其毒性放大1.3万倍，鱼类食用有害有毒藻类后其毒性又放大17万-800万倍。目前大多数养殖单位采取排水换水的方式改善水质，其结果是将蓝藻爆发的危害转嫁到下游水域，使蓝藻危机的水域年复一年的扩大蔓延，日益加剧！同样的情况也普遍发生在城市的景观水域。

由于蓝藻是不可能用灭杀的方法消除的。如其不过量增殖，不出现蓝藻爆发，蓝藻是无害的。目前治理蓝藻的方法主要是想方设法的去灭杀蓝藻，而蓝藻又根本灭杀不尽，只要其生存环境条件合适又会过量增殖而爆发。以至于形成了部分水域蓝藻年年爆发。不解决水体富营养化的问题，蓝藻爆发的危害是无法根本解决的！

发明内容

本发明的目的是以灭杀过量增殖的蓝藻为一种治理手段。更重要的是从根本上消除蓝藻过量增殖的环境条件，使其处于平衡生态环境中的生物链的一部分，最终使蓝藻实现与其他生物及人类“和平共处”的状态。

本发明的技术解决方案：其结构是包括超声波灭藻器，水体药物缓释器、浮式多功能工作平台，其中超声波灭藻器与浮式多功能工作平台中的水上叶轮机、吸附过滤装置相接，水体药物缓释器装在浮式多功能工作平台中的浮式平台上。

本发明的有益效果：本发明将太阳能动力系统技术运用在水生态修复和环保领域是考虑到大水面的环境治理和生态修复。比如在四百亩合264000m²面积的水域做治理污染、修复生态的工程，经测算铺设水下电缆的各项费用大约需要48万元左右，因过多的电缆在水下存在严重的安全隐患，万一漏电将会造成人生安全和重的的财产损失。采用太阳能为动力源，在400亩水域安装本发明功率为100W的设备，约16-20台，太阳能动力源的费用约为48万-52万，与铺设水下电缆大致相当，但省去了电费，更重要的是利用可再生自然能源做到了“零耗能、零污染、零排放”。用环保的方法治理水污染，用生态的方法修复水生态。本发明的无人操控全智能化将生态调控技术和水环境治理、水生态修复过程结合于一体，加快了恢复自然生态的进程。在多种设备同时运行的状态下，起到了调控生态修复生态的作用。实验表明，一呈富营养化的养殖水域年年爆发蓝藻，经2个月左右的治理，一年中没有再爆发蓝藻。另一严重爆发蓝藻的水域经2个月治理后，灭杀蓝藻70％以上，水质明显好转。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是水域生态综合调控技术系统及设备工作原理示意图。

附图3是监控系统工作原理示意图。

图中的1是太阳能采光板，2是太阳能采光板安装支架，3是变速器，4是浮式平台，5是变速器输入轴，6是增氧机，7是锚固支架，8是平台摆动机构，9是吸附过滤装置，10是连杆，11是蓄能电池等设备安装柜，12是水上叶轮机，13是超声波灭藻器，14是水体药物缓释器。

具体实施方式

对照附图1，其结构是包括超声波灭藻器13，水体药物缓释器14、浮式多功能工作平台，其中超声波灭藻器13与浮式多功能工作平台中的水上叶轮机12相接，水体药物缓释器14装在浮式多功能工作平台中的浮式平台4上。

所述的浮式多功能工作平台，其结构是太阳能采光板1安装在太阳能采光板安装支架2上，变速器3连接在浮式平台4上，变速器输入轴5端与一带有导电滑环的连杆联接且该输入轴5延伸到水中，变速器输入轴5的下端连接增氧机6，锚固支架7支撑浮式平台4，装在吸附过滤装置9上的平台摆动机构8，浮式平台上安装蓄能电池等设备安装柜11，水上叶轮机12通过连杆10与变速器输入轴5的上端相接，变速器的输出轴接在太阳能采光板的安装支架上。

所述的浮式平台4有配重平衡装置。

所述的连杆10有可始终导电的滑环装置，其长度可进行伸缩调节。

所述的浮式工作平台动力源安装支架经变速后的旋转角速度保持15°/H，亦即360°/天。

所述的锚固支架7有安装吸附滤网装置的结构和接口，锚固支架呈管状，管内用作向设备输出电源的穿线管。

所述的连杆以及锚固支架上分别有供监控各种机械电子设备工作状况的传感器安装结构。

所述的水体药物缓释器14，其结构是一个可以悬挂或用紧固件联接到其它机械上的容器旋盖，上有防脱落的止转扣带，容器体内侧用容量刻度显示的用药量装上需要投放的药品，滤网的四周是滤网压边盖。将已装有药物的容器；与改善水质的机械联接起来，改善水质的机械在水中运转；流动的水通过滤网渗透进容器，经过水浸泡溶解的药物又从滤网中渗透出来。滤网的目数按需要溶解和渗出速度的需要进行安装。工作机械将水体搅动起来，通过水体的不断的循环，流动，将容器中渗出的药物均匀的扩散到整个水域。

所述的超声波灭藻器有数个发射头，该数个发射头以水平面为基准呈纵向60°角垂直扇形排列，功率≤5W，整体壳体与其它工作机械联接或悬挂的安装孔，电源输入端有做旋转运动时导线不致缠绕的导电滑环，电源输入端有掌控输出时间控制器，电源输入端还有一可使整体壳体旋转的旋转叶轮。

水生态修复机工作过程：根据水域面积和治理的要求，安放若干台智能水生态修复机，由计算机下达指令，水生态修复机开始工作。太阳能驱动水上叶轮机械，叶轮机械旋转且整机围绕浮式工作平台作行星式运动。由连杆通过变速器带动太阳能采光板旋转作向阳性跟踪。连杆输入轴的入水端增氧叶轮也同时工作。安装在水上叶轮机械上的超声波灭藻机随叶轮旋转并在设定的时间作360°的旋转扫描，灭杀蓝藻。连杆上安装的水体药物缓释器随连杆运动。由于水流的作用将药物均匀溶释于水中。水体流经吸附过滤装置时，由于藻类分泌的黏液被吸附在过虑装置上。无线传输监控系统将采集的数据适时输入计算机供管理人员掌握。

对照附图2，从水生态修复机的工作过程可以看出，按功能划分，整套设备可分为三大部份。

(1)太阳能动力源和浮式工作平台为整机提供动力和运行的基础部份A；

(2)自动监控系统，监控数据传输系统和计算机及软件管理系统为整机的监管部分B。

(3)水体药物缓释器，超声波灭藻机和水上叶轮机械，吸附过滤蓝藻装置等设备为改善水质治理蓝藻的工作部分C；

水污染治理和水生态修复的工作机理如下：

水上叶轮机械搅动水体使水循环流动起来，太阳幅射的紫外线灭杀了部分蓝藻和杂菌，阳光蒸发了部分含有毒有害物质的水分，风和空气吹散了一部分氨氮腥臭气味，雨雪补充了新的水源。实践证明通过自然的作用，可降低水体中50％左右的氨氮20％左右的亚硝酸和氧化硫含量。“流水不腐，户枢不蠹”，循环流动的水体利用自然界的“自净化功能”逐步改善水质，修复生态。小型超声波灭藻机在水体中不断旋转扫描，利用超声波震荡波破坏蓝藻的细胞壁，灭杀部分蓝藻。试验表明，超声波灭藻器使用特定频率工作1-5分钟的时间可灭杀其作用距离范围内的55％左右的蓝藻。超声波在达到≥20KH的功率大于0.35/C m²的情况下在水中产生的“空化”效应能降解水溶性有机物，降低水体富营养化程度。

吸附过滤装置利用蓝藻体表分泌的黏液将部分蓝藻吸附于过滤网上。被粘黏在吸附过滤网上，蓝藻等失去了其趋光性漂浮水面的能力，也失去了光合成活性不再增殖，被水中的鱼贝类生物食用。大约可减少水体中15％左右的蓝藻。

药物缓释器投放有益复合生物菌吞噬部分杂菌和藻类，并补充由灭杀蓝藻后水体浮游生物下降的不平衡状况。同时也可以成为部分水产品的饵料。原蓝藻光合作用增加水体溶氧量的正面功能被人工投放的有益生物复合菌所替代，并且有益生物菌也对水体中的有机物进行降解，使水质酸化，降低了水体富营养化程度。

对照附图3，水污染治理和水生态修复的工作过程是在计算机监控管理系统下完成的。具体体现以下几个方面：

(1)根据蓝藻的生存习性班灭藻，  由于蓝藻的趋光性，使得白天水体中上层藻类密度高，此时超声波灭藻器开启工作，主要作用于水体中上层，夜晚蓝藻沉浮到水底，由时间控制器控制超声灭藻器自动关闭，底层的蓝藻消杀依靠吸附过滤装置。所述的时间控制器乃是依据电源工作状态所设定的延时开关装置。

(2)太阳能电源依据气象条件工作，阴雨、降雪的气象条件太阳能动力采光不足，但此时由于雨雪的水源补充到水体中，水质得到自然改善，此时恰为蓝藻增殖减缓或停止的时段，因此太阳能动力源停止供电，充分利用大自然的作用改善水质，修复生态。

(3)依据水质条件治理和修复，整台设备在工作初期以治理水污染、灭杀蓝藻为主的阶段，依据水文气象条件尽可能连续运转。在工作后期以改善水质，修复生态为主阶段，白天太阳能采光板自动跟踪太阳移动，能源充足，整台设备只在晴好的白天运转而夜晚部分设备停止工作。

Claims (9)

1、水生态修复机，其特征是包括超声波灭藻器，水体药物缓释器、浮式多功能工作平台，其中超声波灭藻器与浮式多功能工作平台中的水上叶轮机相接，水体药物缓释器装在浮式多功能工作平台中的浮式平台上。

2、根据权利要求1所述的水生态修复机，其特征是所述的浮式多功能工作平台，其结构是太阳能采光板安装在太阳能采光板安装支架上，变速器连接在浮式平台上，变速器输入轴端与一带有导电滑环的连杆联接且该输入轴下端延伸到水中，变速器输入轴的下端连接增氧机，锚固支架支撑浮式平台，吸附过滤装置装在平台摆动机构上，浮式平台上安装蓄能电池等设备安装柜，水上叶轮机通过连杆与变速器输入轴相接，变速器的输出轴上端接在太阳能采光板的安装支架上，所述的浮式平台有配重平衡装置。

3、根据权利要求2所述的水生态修复机，其特征是所述的连杆是可始终导电的滑环装置，其长度可进行伸缩调节。

4、根据权利要求2所述的水生态修复机，其特征是所述的浮式工作平台动力源安装支架经变速后的旋转角速度保持15°/H，亦即360°/天。

5、根据权利要求2所述的水生态修复机，其特征是所述的锚固支架有安装吸附滤网装置的结构和接口。

6、根据权利要求2所述的水生态修复机，其特征是所述的连杆以及锚固支架上分别有供监控各种机械电子设备工作状况的传感器安装结构。

7、根据权利要求1所述的水生态修复机，其特征是所述的水体药物缓释投放器包括容器旋盖、容器体、滤网压边盖、止转扣带、容器刻度、滤网，其中容器盖装在容器体上，容器旋盖二侧是止转扣带，容器体的一侧有容量刻度，容器体内有滤网，滤网的四周是滤网压边盖。

8、根据权利要求7所述的水生态修复机，其特征是所述的滤网在容器上的分布呈120°园周分布。

9、根据权利要求1所述的水生态修复机，其特征是所述的超声波灭藻器有数个发射头，该数个发射头以水平面为基准呈纵向60°角垂直扇形排列，功率≤5W，整体壳体与其它工作机械联接或悬挂的安装孔，电源输入端有做旋转运动时导线不致缠绕的导电滑环，电源输入端有掌控输出时间控制器，电源输入端还有一可使整体壳体旋转的旋转叶轮。

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