CN105621746A - 一种塘水自净系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于池塘的水处理设备，尤其涉及一种塘水自净系统；本发明的一种塘水自净系统，包括进水管、布水装置、滤水器、净水池、潜水泵、净水输出管、以及电力装置，进水管的一端设置在池塘底部、另一端连接布水装置，布水装置与滤水器的进水端相通，滤水器的出水端与净水池相通，潜水泵设置在净水池内，净水输出管的一端与潜水泵的出水端相连、另一端与净水池相通，电力装置与潜水泵相连；本发明的塘水自净系统，无须消耗市电、设施占用空间小、污水处理速度快且塘水可时刻不断自新。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于池塘的水处理设备，尤其涉及一种塘水自净系统。
背景技术
池塘是城市及农村调节空气温湿度、提高空气负氧离子含量，从而改善人居生态系统环境质量的必要环境单元，同时也是丘陵地区农村生活用水的主要来源。但池塘水体多是静水，地表富含氮、磷的物质及富集重金属的尘埃容易汇集池塘中，时间长了塘水就滋生水华，变脏变臭，水质劣化。此外，长期静止的塘水因水质劣化也易滋育蚊虫和病菌，往往成为疾病传播源头。塘水净化并使池塘死水变活，是对池塘水体趋利避害利用的关键，对改善人居环境质量具有重要意义。
现有的对景观池塘的净化技术，从处理方法类型上分为生物方法和物理化学方法。生物方法处理塘水，虽然成本低，但速度慢，且处理的污染物仅限于对水中游离的无机氮磷及易分解有机物的分解和吸收，对难分解的大分子有机物及重金属则难以发挥效力。物理化学方法则处理速度较快，能够综合消除景观水中的氮磷、有机物及重金属等有害成分，但现有技术在水处理过程中往往耗电量大、处理成本高，设施占用空间大，这直接导致池塘污水净化措施难以得到实施。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种无须消耗市电、设施占用空间小、污水处理速度快且塘水可时刻不断自新的塘水自净系统。
本发明的一种塘水自净系统，包括进水管、布水装置、滤水器、净水池、潜水泵、净水输出管、以及电力装置，所述进水管的一端设置在池塘底部、另一端连接所述布水装置，所述布水装置与所述滤水器的进水端相通，所述滤水器的出水端与所述净水池相通，所述潜水泵设置在所述净水池内，所述净水输出管的一端与所述潜水泵的出水端相连、另一端与所述池塘相通，所述电力装置与所述潜水泵相连。
进一步的，所述滤水器包括依次设置的一级滤器、二级滤器和滤渣收集装置，所述一级滤器用于将处理后得到的一级滤水输入至二级滤器处理；
所述二级滤器用于处理并分离得到过滤水和滤渣；
所述滤渣收集装置用于收集所述滤渣；
所述一级滤器中包括含聚氯化铝铁的炭质滤芯，所述二级滤器中包括经阳离子聚丙烯酰胺改性处理的改性炭质滤芯。
所述炭质滤芯采用如下方式制得：
S1、粘结剂制备：将聚乙烯醇加热溶解后加入淀粉糊加热搅拌制得；
S2、滤芯制备：将生物质炭粉、活性炭粉、以及聚氯化铝铁混合均匀后加入所述粘结剂，混合均匀并成型后，在惰性气体中高温硬化干燥而成。
进一步的，所述改性炭质滤芯采用如下方式制得：
S1、粘结剂制备：将聚乙烯醇加热溶解后加入淀粉糊加热搅拌制得；
S2、滤芯制备：将生物质炭粉、以及活性炭粉混合均匀后加入所述粘结剂，混合均匀并成型后，在惰性气体中高温硬化干燥，随后在阳离子聚丙烯酰胺溶液中浸泡后取出，经烘干而成。
进一步的，所述一级滤器和二级滤器均为倒圆锥形，所述一级滤器设置在所述二级滤器的上方，所述布水装置设置在所述一级滤器的上方，术语“上方”应当理解为布水装置位于与一级滤器相互接触或非相互接触的上方位置，优选为布水装置位于与一级滤器相互接触的端口位置，所述一级滤器的底部设置有通水孔，所述二级滤器靠近锥尾的位置设置有环形细缝，并在环形细缝下方设置有所述滤渣收集装置。
具体的，所述一级滤器和二级滤器均设置有网格型骨架，所述网格型骨架上设置有网格，所述炭质滤芯和改性炭质滤芯为多个、并分别固定在所述一级滤器和二级滤器的网格中。
进一步的，所述布水装置为与进水管相连通的非封闭螺旋形布水管，所述布水管嵌套在所述滤水器的上方端口，所述布水管上设置有多个出水孔。
进一步的，所述滤渣收集装置为污泥收集袋，所述污泥收集袋为孔径20～30μm的纺织材质污泥收集袋。
进一步的，所述电力装置为风能电源、或者太阳能电源、或者相互电连接的风能电源和太阳能电源。
进一步的，所述布水装置的出水口高度低于所述池塘的水面高度。
进一步的，所述净水池的顶部设置有电源线通孔、滤水器接口、净水输出管通孔、以及密封盖；所述电源线通孔、滤水器接口、净水输出管通孔、以及密封盖均通过水封材料与净水池相互密封。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
(1)不消耗市电，节省能源；
(2)本发明塘水自净系统的滤水器集成了混凝、絮凝、吸附、切向冲洗、自动去污泥等功能，去污效果好，占用空间小，管理成本低；
(3)塘水形成自流循环，使死水变活水，塘水长期保持清澈。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中滤水器的结构示意图；
图3是本发明中炭质滤芯的结构示意图；
图4是本发明中污泥收集袋的结构示意图；
图5是本发明中净水池的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
参见图1至图5，本发明一较佳实施例所述的一种塘水自净系统，包括进水管6、布水装置7、滤水器、净水池10、潜水泵11、净水输出管12、以及电力装置，进水管6的一端设置在池塘13底部、另一端连接布水装置7，布水装置7与滤水器的进水端相通，滤水器的出水端与净水池10相通，潜水泵11设置在净水池10内，净水输出管12的一端与潜水泵11的出水端相连、另一端与池塘13相通，电力装置与潜水泵11相连。
其中，滤水器为炭质圆锥涡流过滤器，包括依次设置的一级滤器1、二级滤器2和滤渣收集装置3，一级滤器用于将处理后得到的一级滤水输入至二级滤器处理；二级滤器用于处理并分离得到过滤水和滤渣；滤渣收集装置用于收集滤渣；一级滤器中包括含聚氯化铝铁的炭质滤芯，二级滤器中包括经阳离子聚丙烯酰胺改性处理的改性炭质滤芯。
净水池10可埋于池塘外深坑，净水池可为混凝土或砖砌体，可为陶瓷预制件，也可为塑料或其他材料预制件；
净水池10的顶部设置有电源线通孔17、滤水器接口18、净水输出管通孔19、以及密封盖16；电源线通孔、滤水器接口、净水输出管通孔、以及密封盖均通过水封材料与净水池相互密封；密封盖16用于在净水池内安装和检修潜水泵时方便之用，平常状态下密封盖16密封；滤水器底部通过密封圈与滤水器接口18相接，净水输出管12从净水池10一端预留的净水输出管通孔19穿出直达池塘最高水位处，并且出水口高度高于池塘水面高度；潜水泵11的电源线从净水池另一端预留的电源线通孔17穿出、直接风能电源14和太阳能电源15。
电力装置为单独使用的风能电源14、或者太阳能电源15，或者是相互电连接的风能电源14和太阳能电源15，以便随时切换电力来源，甚至还可包括蓄电装置，将风能电源14和太阳能电源15与蓄电装置相连通，以便持续稳定地为潜水泵供电。
布水装置7为与进水管相连通的非封闭的螺旋形布水管，布水管嵌套在一级滤器的上方端口，布水管上设置有多个出水孔，进水管与布水管的连接以布水管内形成逆时针水流为准；这样，通过螺旋形布水管出水孔，进入一级滤器的污水能形成快速右旋的涡流。
应当说明的是，本发明对于污水的处理基于含聚氯化铝铁的炭质滤芯和阳离子聚丙烯酰胺改性炭质滤芯的二级处理，其结构可通过多种方式得以实现，凡是能够实现上述功能的，均应落入本发明的保护范围。
为了利于一级滤器和二级滤器表面流水的冲刷，并进一步简化结构以降低成本，一级滤器1和二级滤器2均为倒圆锥形，一级滤器1设置在二级滤器2的上方，布水装置设置在一级滤器的上方，一级滤器1的底部设置有通水孔，二级滤器2靠近锥尾的位置设置有环形细缝，并在环形细缝下方设置有滤渣收集装置3。环形细缝上缘、下缘分别与滤渣收集装置入口的外缘、内缘紧密相接，滤渣通过环形细缝进入收集装置3。
为了有效固定一级滤器和二级滤器，并实现污水在封闭环境中流动，本发明中的滤水器，还包括筒体8，一级滤器和二级滤器的顶部边缘固定在简体内侧。
本发明的塘水自净系统的工作原理为：
1)通过虹吸作用，塘水经由进水管、螺旋形布水管注入滤水器形成右旋涡流；右旋涡流冲洗一级滤器中的炭质滤芯，塘水中的水溶性阳离子(包括重金属离子)被炭质颗粒吸附；滤芯中的聚氯化铝铁溶于水被塘水洗出，与水中的小分子有机物发生混凝作用、在一级滤器表面形成大分子有机物，该类大分子有机物被一级滤器中表面形成的流水经由底部端口冲入二级滤器中；此时，透过一级滤器中炭质滤芯的过滤水、炭质滤芯表面的流水及混凝物均进入二级滤器。
2)注入下层二级滤器的进水量大于透过其改性炭质滤芯的净水滤出量，这时二级滤器内水位升高；随着水位升高，水体接触透水的改性炭质滤芯面积增大，滤出水量增多，当滤器滤出水量与输入水量相等时，滤器内水位保持稳定。此时下层二级滤器内的水位维持一定的深度，其水体在重力作用下原右旋涡流得到加强；与此同时，镶嵌于下层二级滤器的改性炭质滤芯中的阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)溶于水中并在涡流旋转过程中与水充分混合，同其中的大分子有机物桥接发生絮凝作用，产生超大分子絮状物沉淀，此外水中游离的磷酸根离子、硝酸根离子也迅速与CPAM结合形成大分子有机物；大分子有机物、絮状沉淀及水中藻类物随环形涡流沿二级滤器表面通过靠近锥尾处的环形细缝进入滤渣收集装置；下层二级滤器中的积水在涡流离心力的作用下快速透过改性炭质滤芯进入下层二级滤器下部的净水池，水中的水溶性阳离子(包括水溶性重金属离子、铵离子)被生物质炭或活性炭颗粒吸附，污水得以彻底净化。
3)通过滤水器过滤的水成为净水，净水通过滤水器腔进入净水池；净水池中的潜水泵在接通外在风能或太阳能电源的情况下，把净水池中的净水通过净水输出管泵入池塘。
为了实现模块化设计、以及批量化生产，一级滤器1和二级滤器2均设置有网格型骨架，网格型骨架上设置有网格，炭质滤芯4和改性炭质滤芯5为多个、并分别固定在一级滤器和二级滤器的网格中；应当说明的是，网格的形状并不局限于三角形、四边形或其它多边形，也不局限于等边三角形、正方形、正五边形等对称形状，较为简单的，一级滤器和二级滤器的网格型骨架上均设置有三角形网格，相应的，炭质滤芯4和改性炭质滤芯5均设置为正三角形弧面炭块。
为了方便更换炭质滤芯和改性炭质滤芯，同时实现边缘的密封，一级滤器和二级滤器的网格边缘设置有橡胶槽体，炭质滤芯和改性炭质滤芯的四周嵌合固定在橡胶槽体内。
实施例二
本发明还提供一种炭质滤芯和改性炭质滤芯的制备方法，包括以下步骤：
S1、粘结剂制备：在反应釜中将聚乙烯醇(PVA)加热溶解，然后加入淀粉糊，加热搅拌，80℃左右反应30min得棕色黏稠液体，均匀无明显颗粒。
S2、炭质滤芯制备：分别按60％～80％、15％～20％、5％～20％的比例取过100目筛、除杂的生物质炭粉、活性炭粉、聚氯化铝铁，加入6～8％的粘结剂，在捏合机内捏合均匀，再送入成型机高压下固结成型为三角形弧面块体，厚度30～50mm；将三角形弧面成型块放入干燥炉内，通入惰性气体N2保护，在150～200℃下进行硬化干燥热处理1h，之后降至室温制得。
S2、改性炭质滤芯制备：分别按80％、20％的比例取经过除杂、过100目筛的生物质炭粉、活性炭粉，加入6～8％的粘结剂，在捏合机内捏合均匀，再送入成型机高压下固结成型为三角形弧面块体，厚度30～50mm；将三角形弧面成型块放入干燥炉内，通入惰性气体N2保护，在150～200℃下进行硬化干燥热处理1h，之后降至室温，取出得到正三角形弧面炭块，45℃下在25～30％的阳离子聚丙烯酰胺溶液中浸泡2h，烘干，制得阳离子聚丙烯酰胺改性炭质滤芯模块。
其中，生物质炭粉和活性炭粉，可利用申请号为201410683227.0的发明专利中的方法，制备低成本生物质炭粉和活性炭粉，也可利用市售生物质炭和活性炭；生物质炭粉和活性炭粉，粉碎后，过100目筛，1mol/L盐酸浸泡48h后过滤除杂，用水冲洗直至中性再烘干备用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种塘水自净系统，其特征在于：包括进水管、布水装置、滤水器、净水池、潜水泵、净水输出管、以及电力装置，所述进水管的一端设置在池塘底部、另一端连接所述布水装置，所述布水装置与所述滤水器的进水端相通，所述滤水器的出水端与所述净水池相通，所述潜水泵设置在所述净水池内，所述净水输出管的一端与所述潜水泵的出水端相连、另一端与所述池塘相通，所述电力装置与所述潜水泵相连。
2.根据权利要求1所述的塘水自净系统，其特征在于：所述滤水器包括依次设置的一级滤器、二级滤器和滤渣收集装置，所述一级滤器用于将处理后得到的一级滤水输入至二级滤器处理；
所述二级滤器用于处理并分离得到过滤水和滤渣；
所述滤渣收集装置用于收集所述滤渣；
所述一级滤器中包括含聚氯化铝铁的炭质滤芯，所述二级滤器中包括经阳离子聚丙烯酰胺改性处理的改性炭质滤芯。
3.根据权利要求2所述的塘水自净系统，其特征在于：所述炭质滤芯采用如下方式制得：
S1、粘结剂制备：将聚乙烯醇加热溶解后加入淀粉糊加热搅拌制得；
S2、滤芯制备：将生物质炭粉、活性炭粉、以及聚氯化铁混合均匀后加入所述粘结剂，混合均匀并成型后，在惰性气体中高温硬化干燥而成；
所述改性炭质滤芯采用如下方式制得：
S1、粘结剂制备：将聚乙烯醇加热溶解后加入淀粉糊加热搅拌制得；
S2、滤芯制备：将生物质炭粉、以及活性炭粉混合均匀后加入所述粘结剂，混合均匀并成型后，在惰性气体中高温硬化干燥，随后在阳离子聚丙烯酰胺溶液中浸泡后取出，经烘干而成。
4.根据权利要求2所述的塘水自净系统，其特征在于：所述一级滤器和二级滤器均为倒圆锥形，所述一级滤器设置在所述二级滤器的上方，所述布水装置设置在所述一级滤器的上方，所述一级滤器的底部设置有通水孔，所述二级滤器靠近锥尾的位置设置有环形细缝，并在环形细缝下方设置有所述滤渣收集装置。
5.根据权利要求2所述的塘水自净系统，其特征在于：所述一级滤器和二级滤器均设置有网格型骨架，所述网格型骨架上设置有网格，所述炭质滤芯和改性炭质滤芯为多个、并分别固定在所述一级滤器和二级滤器的网格中。
6.根据权利要求2所述的塘水自净系统，其特征在于：所述布水装置为与进水管相连通的非封闭螺旋形布水管，所述布水管嵌套在所述滤水器的上方端口，所述布水管上设置有多个出水孔。
7.根据权利要求2所述的塘水自净系统，其特征在于：所述滤渣收集装置为污泥收集袋。
8.根据权利要求1所述的塘水自净系统，其特征在于：所述电力装置为风能电源、或者太阳能电源、或者相互电连接的风能电源和太阳能电源。
9.根据权利要求1所述的塘水自净系统，其特征在于：所述布水装置的出水口高度低于所述池塘的水面高度。
10.根据权利要求1所述的塘水自净系统，其特征在于：所述净水池的顶部设置有电源线通孔、滤水器接口、净水输出管通孔、以及密封盖。
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