CN103922481A - 漂浮式太阳能水体净化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种漂浮式太阳能水体净化装置。所述水体净化装置由太阳能供电装置、浮体装置及充氧装置组成。太阳能供电装置由太阳能电池板、太阳能电源构成。浮体装置由浮筏和构筑于浮筏上的生物载体构成。充氧装置由空气泵、管路和充氧-提升器组成。整个净化装置自由漂浮于水面上，太阳能供电装置置于浮筏之上，生物载体及充氧提升器没于水中。太阳能电源为空气泵连续提供动力，空气泵将空气鼓于充氧-提升器中，为生物载体提供氧气，生长于载体上的微生物在有氧或缺氧的环境下降解水中的污染物质，使水体得到净化。本发明与现有技术相比，能解决水体净化设施的动力来源及消耗，实现河流、湖泊、水库等地表水体的离岸或就地净化。

Description

漂浮式太阳能水体净化装置及方法

技术领域

本发明涉及一种环境保护技术领域的装置，尤其涉及一种漂浮式太阳能水体净化装置，用于河流、湖泊或水库等地表水体的离岸或就地净化。 

背景技术

《2011中国环境状况公报》指出，我国地表水水质总体为轻度污染，湖泊富营养化问题突出。 

河流方面，长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河、浙闽片河流、西南诸河和内陆诸河十大水系监测的469个国控断面中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为61.0%、25.3%和13.7%。 

湖泊方面，监测的26个国控重点湖泊（水库）中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的湖泊（水库）比例分别为42.3%、50.0%和7.7%。 

水库方面，监测的9座大型水库中，千岛湖（浙江）为Ⅰ类水质，丹江口水库（湖北、河南）、密云水库（北京）、门楼水库（山东）和大伙房水库（辽宁）为Ⅱ类水质，于桥水库（天津）、崂山水库（山东）和董铺水库（安徽）为Ⅲ类水质，松花湖（吉林）为Ⅳ类水质。 

三大地表水体监测数据表明，整体水体水质呈恶化态势，湖泊、水库的富营养化情况严重。 

近两年，针对地表水体水质恶化的态势，我国无论是从政策、科研还是具体的河流、湖泊、水库的治理和修复工作上都进行了大量的投入。如在科研上面，主要启动了“十二五水体污染控制与科技重大专项”，在项目实施上启动了国内中小河流和湖泊的修复和治理工作，同时取得了一定的成绩。 

根据国内目前实施的地表水治理路线来看，主要围绕截污、清淤、水体净化和生态修复三方面的工作开展。其中截污是地表水治理的前提，目前国内大小地方政府在该条措施上下的力气较大，污染企业的治理、关停、入园和搬迁，污染物的纳管等工作都进行得有条不紊，且效果明显。清淤是保障，不存在技术难度。而最终的水体净化和生态修复是恢复地表水水质和水体自净能力的重要技术环节。 

就近些年实施的水质净化和生态修复技术上来看，主要集中在生物制剂法、人工湿地法、人工浮岛法、造流法、充氧法和物理过滤法等。生物制剂法水体净化速度快，效果明显，但制剂费用高，对于中大型水体不适用。人工湿地及人工浮岛法是目前国内采用最多的技术，但该类技术只能对微污染的水体进行净化，受植物的生长时间和周期影响较大，且需要对水生植物定期收割，对水体的净化和修复所需要的时间长，受气候影响较大。造流法和充氧法简单、效果好，但造流和充氧动力来源受限，暂时还不能大范围使用。物理过滤法仅仅能对悬浮污染物如蓝绿藻进行去除，且由于需要的动力大，不适合于总量较大的水体的净化。 

因此，就整个水体的治理上来讲，水体综合治理的关键在水体的净化和修复上，而水体净化和修复的技术是最终实现水体生态和自净功能修复的关键，现有的技术均有明显的缺点，不能从根本上达到上述目的。 

发明内容

本发明涉及一种环境保护技术领域的装置，提供一种漂浮式太阳能水体净化装置，用于河流、湖泊或水库等地表水体的离岸或就地净化。装置结构如图1所示。 

漂浮式太阳能水体净化装置由太阳能供电装置、浮体装置及充氧装置组合而成。太阳能供电装置由太阳能电池板、太阳能电源构成。浮体装置由浮筏和构筑于浮筏上的生物载体构成。充氧装置由空气泵、管路和充氧-提升器组成。整个净化装置自由漂浮于水面上，太阳能供电装置置于浮筏之上，生物载体及充氧提升器没于水中。太阳能电源为空气泵连续提供动力，空气泵将空气鼓于充氧-提升器中，为生物载体提供氧气，生长于载体上的微生物在有氧或缺氧的环境下降解水中的污染物质，使水体得到净化。本发明与现有技术相比，能解决水体净化设施的动力来源及消耗，实现河流、湖泊、水库等地表水体的离岸或就地净化。 

所述太阳能供电装置由太阳能电池板、太阳能电源构成。太阳能供电装置置于浮筏之上。太阳能电池板为通用电池板，数量与尺寸根据充气泵所需动力消耗设计。太阳能电源由太阳能控制器、太阳能蓄电池和太阳能逆变器组成，安装于防水等级为IP67的机箱内。太阳能控制器，能对蓄电池起到过充电保护、过放电保护，同时具备温度补偿的功能和市电互补切换功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都是控制器的可选项。太阳能控制器的工作温度为-35℃～65℃。太阳能蓄电池为铅酸电池，额定电压为24v，48v，96v，110v，220v。太阳能逆变器是直流-交流逆变器，能将太阳能发出的2～220v直流电能转换成交流电能。 

浮体装置由浮筏和构筑于浮筏上的生物载体构成。浮筏漂浮于水面，生物载体固定于浮筏底部，浸没于水中。浮筏是采用轻质、化学性质稳定、耐光老化的有机材料、无机材料和天然材料整体成型或拼接而成。浮筏尺寸及形状根据需要设计。浮筏有固定太阳能电池板和机箱的连接基座，浮筏底部留有孔洞用于固定生物载体。生物载体直径为15～20cm，长度根据水深可调，生物载体比表面积不低于300m²/m³。 

充氧装置由空气泵、管路和充氧-提升器组成。空气泵与太阳能供电装置一起，置于浮筏之上，充氧-提升器浸没于水中。空气泵为市售低噪音交流鼓风机。充氧-提升器是直径大小不定的圆柱形通体，材质为具有耐腐蚀能力的无机或有机材料。 

该漂浮式太阳能水体净化装置，利用太阳能提供装置24h连续运转动力，对受污染的地表水体进行净化。 

附图说明

图1为本发明的漂浮式太阳能水体净化装置的结构示意图；

其中，1——太阳能电池板；2——电源装置；3——空气泵；4——浮筏；5——水面；6——空气管；7——水底；8——充氧-提升器；9——生物载体；10——太阳

图2为本装置的一个具体实施；

其中，1——漂浮式太阳能水体净化装置；2——养河岸；3——净化后河水 

图3为为本装置的一个具体实施；

其中，1——生湖岸；2——漂浮式太阳能水体净化装置；3——水面。

 具体实施方式

实施例1

本装置的一个具体实施例如下，如图2所示:

苏州市相城区某不通航入阳澄湖河流，工程实施段河流长度为1200m，宽度为30～40m，水深为1.8～2.5m，河水平均流速为1.2/s。利用河道有效水域，间隔设置长为60m，宽为15m的漂浮式太阳能水体净化装置20套，单套装置充氧量为300m³/h，太阳能电量为5kW，连续24h对河流中的水体进行净化处理。本工程案例的实施，使得该河流水体中COD_Mn、NH₃-N和TN水平由装置前的劣V类水平上升为IV类水平，大大削减了入湖河流对湖泊的污染，同时河流自身也得到净化，后段河流水体及生态逐渐得到恢复。

实施例2

本装置的另一个具体实施例如下，如图3所示:

上海市某人工景观湖泊，水域面积约56000m²，水深为0.9～1.5m，COD_Mn、NH₃-N、TN、TP处于劣V类水平，蓝绿藻大量滋生，处于严重的富营养化状态。在湖面多点设置直径为4m的漂浮式太阳能水体净化装置，单套装置充氧量为100L/min，太阳能电量为0.75kw，连续24h对河流中的水体进行净化处理。经过70天的处理后，该景观湖泊水体COD_Mn降到12mg/L以下，NH₃-N、TN达到Ⅲ类水体标准，TP浓度也降至0.4mg/L左右。 

Claims (10)

1.漂浮式太阳能水体净化装置由太阳能供电装置、浮体装置及充氧装置组合而成。

2.根据权利要求1所述太阳能水体净化装置，其特征是太阳能供电装置由太阳能电池板、太阳能电源构成，太阳能供电装置置于浮筏之上。

3.根据权利要求1所述净化装置，其特征是浮体装置由浮筏和构筑于浮筏上的生物载体构成，浮筏漂浮于水面，生物载体固定于浮筏底部，浸没于水中。

4.根据权利要求1所述净化装置，其特征是充氧装置由空气泵、管路和充氧-提升器组成，空气泵与太阳能供电装置一起，置于浮筏之上，充氧-提升器浸没于水中。

5.根据权利要求3所述浮筏，其特征是采用轻质、化学性质稳定、耐光老化的有机材料、无机材料和天然材料整体成型或拼接而成，浮筏尺寸及形状根据需要设计。

6.根据权利要求3所述浮筏，其特征是浮筏有固定太阳能电池板和机箱的连接基座，浮筏底部留有孔洞用于固定生物载体。

7.根据权利要求3所述生物载体，其特征是生物载体直径为15～20cm，长度根据水深可调，生物载体比表面积不低于300m²/m³。

8.根据权利要求4所述充氧-提升器，其特征是直径大小不定的圆柱形通体，材质为具有耐腐蚀能力的无机或有机材料。

9.根据权利要求1所述太阳能水体净化装置，其特征是通过太阳能供电装置将太阳光转化为电能供给空气泵，空气泵向充氧-提升器中供气，为生物载体提供氧气，生长于载体上的微生物在有氧或缺氧的环境下降解水中的污染物质，使水体得到净化。

10.根据权利要求1所述太阳能水体净化装置，其特征是应用于河流、湖泊、水库等地表水体的离岸或就地净化。