CN102424499B - 封闭水域大型移动式水质净化系统 - Google Patents

Abstract

一种封闭水域大型移动式水质净化系统，包括可移动漂浮平台，所述可移动漂浮平台上设有水质处理装置，所述水质处理装置包括过滤单元、吸附单元、微电流电解离子释放单元、微纳米曝气单元、水质交换单元，所述可移动漂浮平台上还设置有水质信息反馈装置及水质净化控制装置，水质净化控制装置的信号输出端与微电流电解离子释放单元、微纳米曝气单元、水质交换单元、指令显示单元连接。本发明水质处理装置中各处理单元通过与水域水体的直接接触，依靠过滤、吸附、电解产生活性离子的氧化、微纳米气泡的界面活性等作用对污染水体进行原位就地处理，可有效解决湖泊、水库、池塘、景观水体等缓流或封闭性水域的富营养化、农药、有机物及重金属污染问题。

Description

封闭水域大型移动式水质净化系统

技术领域

本发明涉及水环境净化技术领域，具体是一种封闭水域大型移动式水质净化系统。

背景技术

大面积自然水域的水质净化问题是一个世界性的难题。目前我国也面临着严峻的地表水污染问题。2010年中国环境状况公告显示，全国地表水污染严重，湖泊(或者水库)富营养化问题尤其突出。

湖泊(或者水库)多为缓流或静止水域，相对较为封闭，因此水体置换周期长，受污染后难以依靠自净作用或水体置换方式进行水质净化。湖泊(或者水库)等水体如果遭受污染，将严重影响到人们的饮水、生活用水、农业灌溉和水产养殖等各个方面，同时带来巨大的经济损失。因此，解决大型封闭水域的水污染问题已是目前亟待解决的重大技术问题。

目前，对于内陆江河湖库水质的净化处理有采用增氧曝气的方式，依靠曝气作用促进水中好氧微生物的繁殖来加速对有机污染物的分解，这种单一的方法对水质净化有一定的效果，但无法对水中的难降解有机污染物、重金属离子、藻类等进行有效的降解和去除。

另一种水质净化的方法是采用人工浮岛的净化措施，但人工浮岛技术中植物生长的周期长，处理过程太慢，且受光照、水温、气候条件等环境因素影响非常严重，难以达到较为理想的水质净化要求。

在发明名称为“无水源水域的水质净化方法及其设施”的中国专利(专利号：200710086401.3)中，公布了一种无水源水域的水质净化方法及其设施。该发明的本质类似于建造在水域周边的污水处理厂，通过水泵将水体从水域抽取至该设施中，进行一系列物理或化学处理后再排入水域中，但是其投资巨大，仅能对某一既定水域进行治理，灵活性差，而且其所采用的过滤、鼓风、投加化学药剂等处理方式对水体中的难降解有机物和重金属离子等污染物难以达到良好的处理效果，同时投加化学药剂易对水体造成二次污染。

在发明名称为“一种移动式综合水质净化处理装置”的中国专利(申请号：200810021137.X)中，公布了一种利用电化学和离子交换吸附结合对富营养化水体修复治理的移动式生态修复技术与装置。该装置类似于在水面行驶的环保船，但其需将水域的水体通过泵和输送管道抽吸到船体上的水收集储存区，再通过船上布设的处理装置对污染水体进行治理，处理结束后再将水排出设备。对于大面积地表水域中体积巨大的水体，这种将整个水域的水体抽吸到船上进行治理，再排入水域中的方式较难凑效。

因此，针对大面积水域的富营养化、农药、有机物及重金属污染问题目前尚无有效的治理办法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于湖泊、水库、池塘、景观水体等缓流或封闭性水域的大型移动式水质净化系统，该系统对水域的污染水体能进行原位就地处理，可用于解决现有技术难以解决的大面积水域的富营养化、农药、有机物及重金属污染问题。

一种封闭水域大型移动式水质净化系统，包括可移动漂浮平台，所述可移动漂浮平台上设有水质处理装置，所述水质处理装置包括过滤单元、吸附单元、微电流电解离子释放单元、微纳米曝气单元、水质交换单元，所述可移动漂浮平台上还设置有水质信息反馈装置及水质净化控制装置，所述水质净化控制装置的信号输出端与微电流电解离子释放单元、微纳米曝气单元、水质交换单元、指令显示单元连接，所述水质净化控制装置用于根据所述水质信息反馈装置确定的水中污染物种类和浓度确定需要启动的水质处理装置，将需要启动的水质处理装置在指令显示单元上进行显示，同时控制与所述水质净化控制装置连接的微电流电解离子释放单元、微纳米曝气单元、水质交换单元的启动。

如上所述的封闭水域大型移动式水质净化系统，所述可移动漂浮平台上安装有多个拼接板，各拼接板相互拼接，每一拼接板上设有多个插槽。

如上所述的封闭水域大型移动式水质净化系统，所述吸附单元包括多个吸附柱探头及与所述多个吸附柱探头连接的吸附材料再生装置，所述多个吸附柱探头插入拼接板上的部分插槽中，根据水体中污染物类型有针对性地填充吸附材料至吸附柱探头中，吸附柱探头伸入水中，以吸附去除水中的部分难降解有机物、重金属和氮磷污染物。

如上所述的封闭水域大型移动式水质净化系统，所述微电流电解离子释放单元包括电极探头、太阳能电池板和蓄电池，太阳能电池板与蓄电池连接，蓄电池与电极探头之间设有开关装置，所述电极探头插入拼接板上的部分插槽中，电极探头伸入水中，电解时电极探头释放出活性离子对水体中的有机物进行氧化处理。

如上所述的封闭水域大型移动式水质净化系统，所述水质净化控制装置的信号输入端与所述水质信息反馈装置的信号输出端连接，所述水质净化控制装置的信号输出端与所述开关装置的控制端连接。

如上所述的封闭水域大型移动式水质净化系统，所述微纳米曝气单元包括微纳米曝气模块及与所述微纳米曝气模块连接的曝气探头，所述曝气探头插入拼接板上的部分插槽中，所述曝气探头伸入水中，所述微纳米曝气模块通过曝气探头向污染水域中曝气，曝气时形成直径在数十微米和数十纳米之间的微小气泡。

如上所述的封闭水域大型移动式水质净化系统，所述水质净化控制装置的信号输入端与所述水质信息反馈装置的信号输出端连接，所述水质净化控制装置的信号输出端与所述微纳米曝气模块连接。

如上所述的封闭水域大型移动式水质净化系统，所述水质净化控制装置的信号输入端与所述水质信息反馈装置的信号输出端连接，所述水质净化控制装置的信号输出端与所述水质交换单元的控制端连接。

如上所述的封闭水域大型移动式水质净化系统，所述水质信息反馈装置包括依次连接的采集装置、水质检测仪及数据采集卡，所述采集装置用于获取稳定的被测封闭水域的水样，所述水质检测仪用于对采集装置采集的水样进行水质分析，计算水中相应物质的含量，所述数据采集卡用于对水质检测仪检测的物质的含量进行分析，确定水中污染物种类和浓度；所述水质净化控制装置的信号输入端与所述数据采集卡的信号输出端连接。

如上所述的封闭水域大型移动式水质净化系统，所述可移动漂浮平台上设置的水质交换单元通过水质交换器促使水域水体进行上下层的水质交换，使系统周边和下层的水体被交换至水质处理装置附近。

本发明通过将过滤单元、吸附单元、微电流电解离子释放单元、微纳米曝气单元、水质交换单元等水质处理装置集成设置于可移动漂浮平台上，通过水质信息反馈装置及水质净化控制装置自动选择相关水质处理装置的启用，并通过水质净化控制装置控制相关水质处理装置的启用，可有效解决湖泊、水库、池塘、景观水体等缓流或封闭性水域的富营养化、农药、有机物及重金属污染问题，而且该系统可在水面进行移动，通过水质处理装置中的处理单元与水域水体的直接接触对污染水体进行原位就地处理，不必像现有技术采用将整个水域的水体抽吸到船上进行治理，再排入水域中的方式进行水质处理，适用于大面积地表水域中体积巨大的水体，可全天候对水域进行净化；该系统还可用于突发性水污染事件的应急处理，具有相当的灵活性及实用性。

附图说明

图1是本发明实施例封闭水域大型移动式水质净化系统的侧视结构示意图；

图2是本发明实施例封闭水域大型移动式水质净化系统的俯视结构示意图；

图3是本发明实施例封闭水域大型移动式水质净化系统的电路连接示意图。

图中：1-可移动漂浮平台，2-过滤单元，3-拼接板，4-插槽，5-吸附柱探头，6-吸附材料再生装置，7-太阳能电池板，8-蓄电池，9-电极探头，10-微纳米曝气模块，11-曝气探头，12-水质信息反馈装置，13-水质净化控制装置，14-水质交换单元，81-开关装置，121-采集装置，122-水质检测仪，123-数据采集卡，131-指令显示单元。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本发明实施例封闭水域大型移动式水质净化系统的侧视结构示意图，所述封闭水域大型移动式水质净化系统包括可移动漂浮平台1，所述可移动漂浮平台可由设置在其下方的浮筒漂浮在水面上。所述可移动漂浮平台1上设有过滤单元2、吸附单元、微电流电解离子释放单元、微纳米曝气单元、水质交换单元14。具体的，所述可移动漂浮平台1上安装有多个拼接板3，各拼接板3相互拼接，每一拼接板3上设有多个插槽4。

所述过滤单元2可采用类似格栅的设备过滤掉水面漂浮的落叶等粗大悬浮物及其它杂质，防止杂物对后续处理单元的干扰，同时还可起到净化水域景观的作用。

所述吸附单元包括多个吸附柱探头5及与所述多个吸附柱探头5连接的吸附材料再生装置6。所述多个吸附柱探头5插入拼接板3上的插槽4中，可根据水体中污染物类型有针对性地选择活性炭和沸石等吸附材料，将其填充入吸附柱探头5中，吸附柱探头5伸入水中，其长短可根据水域深度进行调整，吸附去除水中的部分难降解有机物、重金属和氮磷污染物；依靠吸附材料再生装置6可在系统上实现材料的再生和重复利用，达到资源节约与循环利用的目的，根据吸附材料来选择酸碱再生或热再生等再生方式，并配套布设相应的再生装置。

所述微电流电解离子释放单元包括电极探头9、太阳能电池板7和蓄电池8，太阳能电池板7与蓄电池8连接，蓄电池8与电极探头9之间设有开关装置81(参见图3)，通过控制开关装置81的通断可以控制电极探头9工作的启闭。所述电极探头9插入拼接板3上的插槽4中，在使用时电极探头9伸入水中。电解时电极探头9释放出活性离子对水体中的有机物进行氧化处理，同时抑制藻类生长，减少水华的发生。

所述微纳米曝气单元包括微纳米曝气模块10及与所述微纳米曝气模块10连接的曝气探头11，所述曝气探头11插入拼接板3上的插槽4中。微纳米曝气模块10通过曝气探头11向污染水域中曝气，曝气时形成直径在数十微米(μm)和数十纳米(nm)之间的微小气泡，气泡快速溶解于水中，溶氧效率极高；通过微纳米曝气实现对水中的COD、氨氮和总磷的去除，同时还能除色、除臭、阻止藻类生长，促进水体层流交换。

所述水质交换单元14布置在可移动漂浮平台1底部，可采用螺旋桨等水质交换器促使水域水体进行上下层的水质交换，使系统周边和下层的水体被交换至系统附近，再通过吸附单元、微纳米曝气单元等处理单元进行净化处理。

拼接板3的数量可根据实际需要进行设置，对于较小面积的污染水域，采用少量拼接板；对于较大面积的污染水域，可将多个拼接板前后或并排联接。图1和图2中示出了三个拼接板3，其中第一个拼接板3的插槽4中插入吸附柱探头5，第二个拼接板3的插槽4中插入电极探头9，第三个拼接板3的插槽4中插入曝气探头11。

所述可移动漂浮平台1上还设置有水质信息反馈装置12及水质净化控制装置13，水质信息反馈装置12可对水域进行水质监测，确定水域中污染物的种类和浓度，所述水质净化控制装置13用于根据水质信息反馈装置12确定的水域中污染物的种类和浓度确定需要启动的水质处理装置，并根据水域的污染状况和污染物最终处理达标的浓度(根据水域的水体功能，参照《中国地表水环境质量标准GB3838-2002》进行)来确定污染物处理负荷。

具体的，请参见图3，所述水质信息反馈装置12包括依次连接的采集装置121、水质检测仪122及数据采集卡123，其中所述采集装置121可包括吸泵和水箱，吸泵通过进水管与水箱连接，吸泵将从水域吸取的水样通过进水管送入水箱，采集装置121用于获取稳定的被测水域的水样。

水质检测仪的原理是通过电化学反应或者化学药剂反应使水中的相应物质参与其中，然后通过比色法、滴定法、电导率测量等方式计算出水中相应物质的含量，例如BOD、COD、氨氮、总磷、总氮、浊度、PH、溶解氧等。所述水质检测仪122与采集装置121连接，用于对采集装置121采集的水样进行水质分析，计算水中相应物质的含量。在实际使用过程中，可根据需要设置水质检测仪的类型和个数，例如COD测定仪、BOD测定仪、氨氮测定仪、总磷测定仪、浊度仪、PH计等。

所述数据采集卡123用于对水质检测仪122检测的物质的含量进行分析，确定水中污染物种类和浓度。

所述水质净化控制装置13的信号输入端与所述数据采集卡123的信号输出端(即所述水质信息反馈装置12的信号输出端)连接，所述水质净化控制装置13的信号输出端与所述微电流电解离子释放单元、微纳米曝气单元和水质交换单元连接，具体的，如图3所示，所述水质净化控制装置13的信号输出端分别与所述微电流电解离子释放单元中连接蓄电池8与电极探头9的开关装置81的控制端、所述微纳米曝气单元的微纳米曝气模块10、以及所述水质交换单元14的控制端连接。

所述水质净化控制装置13用于根据所述水质信息反馈装置12确定的水中污染物种类和浓度确定需要启动的水质处理装置(过滤单元2、吸附单元、微电流电解离子释放单元、微纳米曝气单元、水质交换单元14中的一种或其组合)，并控制与所述水质净化控制装置连接的微电流电解离子释放单元、微纳米曝气单元、水质交换单元14的启用，例如，当需要所述微电流电解离子释放单元启用时，所述水质净化控制装置13的信号输出端输出控制信号至连接蓄电池8与电极探头9的开关装置81的控制端，使开关装置81闭合，从而将蓄电池8中的电源导入电极探头9，使电极探头9开始工作，电极探头9可释放出活性离子对水体中的有机物进行氧化处理。当需要微纳米曝气单元启用时，所述水质净化控制装置13的信号输出端输出控制信号至微纳米曝气模块10，使微纳米曝气模块10开始工作，微纳米曝气模块10通过曝气探头11向污染水域中曝气。

另外，所述水质净化控制装置13的信号输出端还与一指令显示单元131连接，所述水质净化控制装置13在确定需要启动的水质处理装置(过滤单元2、吸附单元、微电流电解离子释放单元、微纳米曝气单元、水质交换单元14中的一种或其组合)后，将需要启动的水质处理装置在所述指令显示单元131上进行显示，其中微电流电解离子释放单元、微纳米曝气单元、水质交换单元14可由所述水质净化控制装置13直接控制启动，其他处理单元可根据所述指令显示单元131的显示进行人工操作或者启动，例如过滤单元2可由人工启动其上的启动按钮进行启动；对于吸附单元，所述水质净化控制装置13会根据所述水质信息反馈装置12确定的污染物种类有针对性地选择活性炭和沸石等吸附材料，并在所述指令显示单元131上进行显示，此时根据显示的指令选择相应的吸附材料将其填充入吸附柱探头5中，即可实现吸附单元的启用。

具体的示例如下：当确定某水域的水体功能为IV类水体，水质信息反馈装置12测得水中有机污染物浓度超过IV类水体标准时(污染物浓度标准参照《中国地表水环境质量标准GB3838-2002》进行)，所述水质净化控制装置13即在所述指令显示单元131上显示需要启用过滤单元2、水质交换单元14、微纳米曝气单元、吸附单元、微电流电解离子释放单元，所述水质净化控制装置13控制微纳米曝气单元、微电流电解离子释放单元及水质交换单元14的启动，同时操作人员可根据所述指令显示单元131的显示将其余的处理单元(过滤单元2、吸附单元)分别启动；当水质信息反馈装置12监测到水域中含有重金属污染物时，所述水质净化控制装置13即在所述指令显示单元131上显示需要启用过滤单元2、水质交换单元14、吸附单元，所述水质净化控制装置13控制水质交换单元14的启动，然后操作人员可根据所述指令显示单元131的显示将相关处理单元(过滤单元2和吸附单元)分别启动即可。

所述可移动漂浮平台1在水域表面是可移动的，通过移动与不同区域的水体接触并进行净化处理；所述可移动漂浮平台1可通过船舶牵引作为动力，也可在所述可移动漂浮平台1上额外设置动力装置；系统可全天候24小时工作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种封闭水域大型移动式水质净化系统，其特征在于：包括可移动漂浮平台（1），所述可移动漂浮平台（1）上设有水质处理装置，所述水质处理装置包括过滤单元（2)、吸附单元、微电流电解离子释放单元、微纳米曝气单元、水质交换单元（14），所述可移动漂浮平台（1）上还设置有水质信息反馈装置（12）及水质净化控制装置（13），所述水质净化控制装置（13）的信号输出端与微电流电解离子释放单元、微纳米曝气单元、水质交换单元（14)、指令显示单元（131）连接，所述水质净化控制装置（13）用于根据所述水质信息反馈装置（12）确定的水中污染物种类和浓度确定需要启动的水质处理装置，将需要启动的水质处理装置在指令显示单元（131）上进行显示，同时控制与所述水质净化控制装置（13）连接的微电流电解离子释放单元、微纳米曝气单元、水质交换单元（14）的启动；所述可移动漂浮平台（1）上安装有多个拼接板（3），各拼接板（3）相互拼接，每一拼接板（3）上设有多个插槽（4）；所述吸附单元包括多个吸附柱探头（5）及与所述多个吸附柱探头（5）连接的吸附材料再生装置（6），所述多个吸附柱探头（5）插入拼接板（3）上的部分插槽（4）中，根据水体中污染物类型有针对性地填充吸附材料至吸附柱探头（5）中，吸附柱探头（5）伸入水中，以吸附去除水中的部分难降解有机物、重金属和氮磷污染物；所述微电流电解离子释放单元包括电极探头（9)、太阳能电池板（7）和蓄电池（8），太阳能电池板（7）与蓄电池（8）连接，蓄电池（8）与电极探头（9）之间设有开关装置（81），所述电极探头（9）插入拼接板（3）上的部分插槽（4）中，电极探头（9）伸入水中，电解时电极探头（9）释放出活性离子对水体中的有机物进行氧化处理；所述微纳米曝气单元包括微纳米曝气模块（10）及与所述微纳米曝气模块（10）连接的曝气探头（11），所述曝气探头（11）插入拼接板（3）上的部分插槽（4）中，所述曝气探头（11）伸入水中，所述微纳米曝气模块（10）通过曝气探头（11）向污染水域中曝气，曝气时形成直径在数十微米和数十纳米之间的微小气泡，通过曝气作用促进有机物的好氧微生物降解。

2.如权利要求1所述的封闭水域大型移动式水质净化系统，其特征在于：所述水质净化控制装置（13）的信号输入端与所述水质信息反馈装置（12）的信号输出端连接，所述水质净化控制装置（13）的信号输出端与所述开关装置（81）的控制端连接。

3.如权利要求1所述的封闭水域大型移动式水质净化系统，其特征在于：所述水质净化控制装置（13）的信号输入端与所述水质信息反馈装置（12）的信号输出端连接，所述水质净化控制装置（13）的信号输出端与所述微纳米曝气模块（10）连接。

4.如权利要求1所述的封闭水域大型移动式水质净化系统，其特征在于：所述水质净化控制装置（13）的信号输入端与所述水质信息反馈装置（12）的信号输出端连接，所述水质净化控制装置（13）的信号输出端与所述水质交换单元（14）的控制端连接。

5.如权利要求1所述的封闭水域大型移动式水质净化系统，其特征在于：所述水质信息反馈装置（12）包括依次连接的采集装置（121)、水质检测仪（122）及数据采集卡（123），所述采集装置（121）用于获取稳定的被测封闭水域的水样，所述水质检测仪（122）用于对采集装置（121）采集的水样进行水质分析，计算水中相应物质的含量，所述数据采集卡（123）用于对水质检测仪（122）检测的物质的含量进行分析，确定水中污染物种类和浓度；所述水质净化控制装置（13）的信号输入端与所述数据采集卡（123）的信号输出端连接。

6.如权利要求1所述的封闭水域大型移动式水质净化系统，其特征在于：所述可移动漂浮平台（1）上设置的水质交换单元（14）通过水质交换器促使水域水体进行上下层的水质交换，使系统周边和下层的水体被交换至水质处理装置附近。

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