CN107162211B - 一种浮标式水体原位修复装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种浮标式水体原位修复装置，其结构包括浮标体、供电系统、动力系统、菌剂仓、水质探测器；所述浮标体包括外壳体、橡胶圈；其中，橡胶圈位于外壳体下方，外壳体两侧外表面对称设有两个拉环，外壳体内部设有浮体填充物用于增强装置浮力，外壳体顶部设有天线，天线与外壳体内部的供电系统相连。优点：操作简单，可遥控开启螺旋桨动力系统；采用太阳能供电，设计菌剂仓结构固定修复剂，节约时间和人力成本，经济实用；设有水质探测器可同时监测水体环境质量；可有效应用于受污染的静水湖泊和动水河流的微生物原位修复中去。

Description

一种浮标式水体原位修复装置

技术领域

本发明是涉及一种水生态修复装置，具体地说是涉及一种浮标式水体原位修复装置，属于水污染治理技术领域。

背景技术

调查表明，我国水体污染情况日益严重，突破水体修复方式迫在眉睫；现有水体主要污染形式为污染物过度排放，导致水体中营养过剩造成富营养化现象；另一方面，随着我国农业发展，大量农药的使用导致残留的农药成分随灌溉排水流入湖泊、河流水体中，造成严重的水体污染，对人类生产生活带来不小影响。

现研究人员从多方面考虑水体修复方式，将重点放在微生物治理水体污染方面，微生物修复法主要利用从受污染的环境组分中分离纯化、驯化筛选得到菌种，再使用固定化技术将菌种与载体制备成除藻剂、菌剂等，除藻剂、菌剂应用到修复污染水体的过程中效果显著并具有针对性，但现存的首要问题是菌剂、除藻剂如何固定于水体中达成水体原位修复目的。

现有菌剂、除藻剂的应用大都是通过人在船上操作，向水体中投入大量修复剂，这种方式无法确定修复剂在水体中的分布；修复剂分散于水中无法回收，也可能对水体造成二次污染；同时，由于需要人员多次到达受污染水域，则人员健康将不可避免地受到不同程度的危害。

由于长期采取人为投加修复剂的方式，现有关于水体原位修复装置的研究尚不成熟，所设计的装置只考虑修复剂的固定方式，并未考虑修复剂在净水中的扩散以及修复装置在动水中的固定方式等问题，使修复剂在水体中无法良好发挥作用，同时导致水体原位修复装置未大面积推广使用；此外，现有的装置供电方式大都采用蓄电池供电，不能响应当今节能环保的发展要求；现如今太阳能供电的研究已步入成熟阶段，太阳能供电的原理为太阳能板将光能转化为可用能源输入到太阳能控制器，控制器一端连接有蓄电池组，另一端连接需供电的设备，使设备正常运作，将太阳能电池和修复装置相结合可大大减少供电方式的能源消耗。

发明内容

本发明提出的是一种浮标式水体原位修复装置，其目的旨在弥补现有菌剂、除藻剂等微生物修复剂在水体原位修复中固定装置的欠缺，以解决现有技术中的不足。

本发明的技术解决方案：一种浮标式水体原位修复装置，其结构包括浮标体、供电系统、动力系统、菌剂仓4、水质探测器5；所述浮标体包括外壳体1、橡胶圈2；其中，橡胶圈2位于外壳体1下方，外壳体1两侧外表面对称设有两个拉环8，外壳体1内部设有浮体填充物13用于增强装置浮力，外壳体1顶部设有天线7，天线7与外壳体1内部的供电系统相连。

本发明的优点：

1）本发明以浮标体作为载体，在浮标体1底部固定有圆管状菌剂仓4，菌剂仓4可通过菌剂仓门10打开，将菌剂或除藻剂等水体修复剂通过菌剂仓门10放入菌剂仓4以达到固定修复剂的目的；此结构可有效替代人工多次向水体投加修复剂的繁琐方法，防止修复剂在水中漂散遗失对水体造成不必要的二次污染，也防止人员长期停留于受污染水域对身体带来不必要的损害，可使修复剂在水体中发挥最大作用的同时，节省人工投放方式所需的大量时间以及人力成本；

2）本发明采用太阳能供电装置，太阳能电池板3和蓄电池组1连接, 可加用光伏充电控制器来控制太阳能电池板3对蓄电池组1的输出电压, 同时保护电池不被过充,也防止夜晚蓄电池电倒流现象的发生，此结构代替普通电池作为电源，可有效避免普通电池对原材料和不可再生能源的浪费，同时大大减少电池对环境的污染危害，满足节能、环保的时代要求；

3）本发明所设计的动力系统目的为使浮标体1在静水中，如波动小的湖泊水体中，可完成装置自转的效果；为达成此目的，本发明采用双螺旋桨对称反向布设结构，当到达指定修复水域时，此结构可遥控开启，螺旋桨推进方向相反可使装置在指定水域自转，装置自转时，螺旋桨可引起水体波动从而使水体流经菌剂仓将修复剂中有效微生物菌群带入水体中，促使菌群在水体中扩散繁殖，达成修复水体的目的，此结构可有效解决静水中微生物无法良好扩散修复的现象，同时在静水水体污染较严重时（如湖泊富营养化导致的藻类大面积爆发），开启螺旋桨可达到改善水体空气含量的目的，具有对水体曝气的同等效果，从而增强对水体的修复效果；

4）本发明所设计的装置设有水质探测器5，水质探测器5与蓄电池组1相连，由太阳能电池板3供电，水质探测器可监测水体溶氧量，和各物质含量变化，从而监测水体修复前后水质的变化及修复情况，将修复与监测相结合，充分提高装置的功能性，使装置在水体中发挥最大作用；

5）本发明所设计的装置两侧对称分布有拉环8，当修复水体为具有一定流速的河流水体时，可将多个装置用绳索与拉环相连，并列排布于河流断面上，两端装置可用绳索固定于两侧河岸，从而避免水流流速过大将修复装置冲散的可能性，装置外壳体顶部天线中设有GPS天线，可实时确定装置位置，便于控制水体修复部位；

6）本发明一种基于太阳能供电的遥控浮标式水体原位修复装置，操作简单，可遥控开启螺旋桨动力系统；采用太阳能供电，设计菌剂仓结构节约成本，经济实用；设有水质探测器可同时监测水体环境质量；综上所述，本发明可有效应用于受污染的湖泊、河流水体的微生物原位修复中去。

附图说明

附图1是本发明的立体结构示意图。

附图2是本发明的纵向剖面示意图。

附图3是本发明的菌剂仓门示意图。

附图中1是外壳体，2是橡胶圈，3是太阳能电池板，4是菌剂仓，5是水质探测器，6是螺旋桨，7是天线，8是拉环，9是过水孔，10是菌剂仓门，11 是蓄电池组，12是集成控制器，13是浮体填充物。

具体实施方式

一种浮标式水体原位修复装置，其结构包括浮标体、供电系统、动力系统、菌剂仓4、水质探测器5；所述浮标体包括外壳体1、橡胶圈2；其中，橡胶圈2位于外壳体1下方，外壳体1两侧外表面对称设有两个拉环8，外壳体1内部设有浮体填充物13用于增强装置浮力，外壳体1顶部设有天线7，天线7与外壳体1内部的供电系统相连。

所述天线7包括GPS天线、遥控信号天线；GPS天线能够达成实时监控装置位置的目的，遥控信号天线能接收远程操控指令。

所述供电系统包括太阳能电池板3、蓄电池组11、集成控制器12；其中，太阳能电池板3位于外壳体1的顶部，蓄电池组11与集成控制器12位于外壳体1内部；太阳能电池板3的电输出端与集成控制器12的电输入端相连，集成控制器12的电输出端与蓄电池组11相连，集成控制器12的控制端口与装置内其它模块相连，使其它模块正常运作；所述太阳能电池板3使光能转化为电能储存于蓄电池组11中，蓄电池组11为整个装置供电，使装置其它模块正常运作。

所述动力系统包括两个对称分布的螺旋桨6，两个螺旋桨6位于橡胶圈2的下方，两个螺旋桨6布设方向相反，当两个螺旋桨6开启时可使装置在水体中自转，引起水体波动，促使菌群在水体中扩散繁殖；两个螺旋桨6与集成控制器12内的遥控电路板部分相连，能够遥控操纵两个螺旋桨6开启。

所述菌剂仓4为圆管状结构位于装置底部橡胶圈2的下方；所述菌剂仓4通过菌剂架固定在橡胶圈2的下方；所述菌剂仓4设有过水孔9，可使水流流通菌剂仓4；所述菌剂仓4底部设有菌剂仓门10，可将修复剂放入、取出。

所述菌剂仓4为直径0.2米～0.3米的管状圆环，菌剂仓门10尺寸容许修复剂放入即可，过水孔9的尺寸小于修复剂直径即可。

所述水质探测器5位于浮标体底部；所述水质探测器与集成控制器12相连，能够反馈水体溶氧量及各物质含量变化，从而监测水体修复前后水质的变化及修复情况，增强装置功能。

所述橡胶圈2凸出于外壳体1，为装置提供浮力并防止装置撞击损坏；所述外壳体1两侧对称设有的两个拉环8方便将多个装置相连。

所述外壳体1的材质优选为玻璃钢等强度较高、比重较小、建造成本低的材质；所述外壳体1最大直径处为0.4米～0.5米，所述橡胶圈直径在0.5米～0.6米。

本装置以浮标体作为载体，以太阳能作为电力来源，同时装有遥控装置，能够远程遥控其各部分工作。

实施例1

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

对照附图1，一种浮标式水体原位修复装置，其结构由浮标体、供电系统、动力系统、菌剂仓4、水质探测器5组成；所述浮标体包括外壳体1、橡胶圈2；其中，橡胶圈2位于外壳体1下方，外壳体1两侧外表面对称设有两个拉环8，外壳体1内部设有浮体填充物13用于增强装置浮力，外壳体1顶部设有天线7，天线7与外壳体1内部集成控制器12相连；所述天线7包括GPS天线、遥控信号天线；GPS天线能够达成实时监控装置位置的目的，遥控信号天线能接收远程操控指令。

对照附图2，所述供电系统由太阳能电池板3、蓄电池组11、集成控制器12组成；其中，太阳能电池板3位于外壳体1的顶部，蓄电池组11与集成控制器12位于外壳体1内部；太阳能电池板3的电输出端与集成控制器12的电输入端相连，集成控制器12的电输出端与蓄电池组11相连，集成控制器12的控制端口与装置内水质探测器5、螺旋桨6相连，使水质探测器5、螺旋桨6正常运作；所述太阳能电池板3使光能转化为电能储存于蓄电池组11中，蓄电池组11为整个装置供电，使装置其它模块正常运作。

对照附图1-2，所述动力系统由两个对称分布的螺旋桨6组成，两个螺旋桨6位于橡胶圈2的下方，两个螺旋桨6布设方向相反，当两个螺旋桨6开启时可使装置在水体中自转，引起水体波动，促使菌群在水体中扩散繁殖；两个螺旋桨6与集成控制器12内的遥控电路板部分相连，能够遥控操纵两个螺旋桨6开启。

对照附图1-3，所述菌剂仓4为圆管状结构位于装置底部橡胶圈2的下方；所述菌剂仓4通过菌剂架固定在橡胶圈2的下方；所述菌剂仓4设有过水孔9，方便使水流流通菌剂仓4；所述菌剂仓4底部设有菌剂仓门10，方便将修复剂放入、取出。

所述菌剂仓4为直径0.25米的管状圆环，菌剂仓门10尺寸容许修复剂放入即可，过水孔9的尺寸小于修复剂直径即可。

对照附图1、2，所述水质探测器5位于浮标体底部；所述水质探测器与集成控制器12相连，能够反馈水体溶氧量及各物质含量变化，从而监测水体修复前后水质的变化及修复情况，增强装置功能。

所述橡胶圈2凸出于外壳体1，为装置提供浮力并防止装置撞击损坏；所述外壳体1两侧对称设有的两个拉环8方便将多个装置相连。

所述外壳体1的材质为玻璃钢；所述外壳体1最大直径处直径为0.45米，所述橡胶圈直径为0.55米。

本装置以浮标体作为载体，以太阳能作为电力来源，同时装有遥控装置，能够远程遥控其各部分工作。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等方位名词，仅是为了便于描述本发明构造，而不是指示所指装置部件必须具有的特定位置，所以不能理解为对本发明的限制。

实施例2

针对富营养化藻类爆发的静水湖泊水域的浮标式水体原位修复装置的使用方法：

1）选用一种除藻剂，打开装置底部菌剂仓4的菌剂仓门10，根据水体污染情况放入适量除藻剂，关闭菌剂仓门10；

2）检查装置有无出现异常，无异常且可正常工作时，将装置投入待修复湖泊特定位置，远程遥控开启螺旋桨6，使装置在静水湖泊中自转以达到扰动水体的目的；

3）螺旋桨6引起的水体扰动促使水流通过过水孔9流经菌剂仓4，将除藻剂中有效微生物带入水体，并大量繁殖、扩散于受污染水体中从而达成减弱富营养化、修复水体的目的；

4）水质探测器5能反应出水体溶氧量、电导率、盐度、酸碱度等水体指标，从而监测水体修复前后水质变化及水体修复情况；

5）修复一段时间后，除藻剂效果下降，此时遥控停止螺旋桨6运作，将装置从水体中打捞取出，回收菌剂仓4中的除藻剂。

此为本实施例的一次工作流程，当待修复水域蓝藻爆发严重时，可多次使用多个装置同时进行修复工作，当装置工作时，由太阳能电池板3吸收光能转化为电能储存于蓄电池组11中，从而满足装置的电能需求，装置的实时位置，可由天线7传输到客户终端，防止装置丢失造成不必要的资源浪费。

实施例3

针对包含大量污染物质的动水河段，如城市黑臭河道、受农药污染的乡村河流等，可将修复剂放入菌剂仓4中，采用绳索通过装置两端拉环8将装置与河道两岸相固定，同时根据修复需要，将多个装置通过拉环8串联固定以达到修复要求，此过程不需要开启螺旋桨6，水流自身动力可将菌剂仓4中的微生物带入水体，使具有修复能力的微生物扩散于水体内，水质探测器5监测水质状况，太阳能电池板3为蓄电池组11提供电力，满足装置各部分电能需求，当装置放入水体修复一段时间后，可将装置从水体中取出，解开固定用绳索，更换修复剂。

综上，本发明一种基于太阳能供电的遥控浮标式水体原位修复装置，可有效替代人工多次投加修复剂，节约成本的基础上有效避免了修复剂非生物载体部分对水体的二次污染，装置的定位系统可快速准确确定装置所在位置，此装置可节省大量时间及人力成本，便于操纵，可良好的运用到静水和动水的水体修复工作中去。

Claims (4)

1.浮标式水体原位修复装置，包括浮标体、供电系统、动力系统、菌剂仓、水质探测器；其特征是所述浮标体包括外壳体、橡胶圈；其中，橡胶圈位于外壳体下方，外壳体两侧外表面对称设有两个拉环，外壳体内部设有浮体填充物用于增强装置浮力，外壳体顶部设有天线，天线与外壳体内部的供电系统相连；

所述菌剂仓为圆管状结构，菌剂仓通过菌剂架固定在橡胶圈的下方；

所述菌剂仓设有过水孔和菌剂仓门，菌剂仓门位于菌剂仓底部；

所述动力系统包括两个对称分布的螺旋桨，两个螺旋桨位于橡胶圈的下方，两个螺旋桨布设方向相反，当两个螺旋桨开启时可使装置在水体中自转，引起水体波动，促使菌群在水体中扩散繁殖；两个螺旋桨与集成控制器内的遥控电路板部分相连，能够遥控操纵两个螺旋桨开启。

2.根据权利要求1所述的浮标式水体原位修复装置，其特征是所述天线包括GPS天线和遥控信号天线。

3.根据权利要求1所述的浮标式水体原位修复装置，其特征是所述供电系统包括太阳能电池板、蓄电池组、集成控制器；其中，太阳能电池板位于外壳体的顶部，蓄电池组与集成控制器位于外壳体内部；太阳能电池板的电输出端与集成控制器的电输入端相连，集成控制器的电输出端与蓄电池组相连。

4.根据权利要求1所述的浮标式水体原位修复装置，其特征是所述水质探测器位于浮标体底部；所述水质探测器与集成控制器相连，能够反馈水体溶氧量及各物质含量变化，从而监测水体修复前后水质的变化及修复情况，增强装置功能。

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