CN108178347A - 一种用于水体生态修复的复合增氧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于水体生态修复的复合增氧装置，包括：浮体，由上部的蓄电池和下部的封闭空腔构成，浮体上方设有与蓄电池电连接的太阳能电池板，空腔剖面为倒置的“凹”形，空腔内延伸出的第一竖管的底端置于空腔外，顶端在空腔内与水泵连接，水泵还连接有延伸至空腔的空隙中的出水口，其下方设有多层阶梯状平板；与第一竖管相对设置的第二竖管的顶端设置在空腔的底部，靠近顶端的侧壁上开设有孔，第一竖管和第二竖管底端的下方分别设有第一电极板和第二电极板，且与蓄电池构成电解回路。本发明装置运行时，电解产生的氧气对水体充氧后，再经由水泵泵出和阶梯状平板跌落后，大大增加了河道水体中的溶解氧，从而有效改善河道水体。
Description
技术领域
本发明属于环境保护中污水处理技术领域，具体涉及一种用于水体生态修复的复合增氧装置。
背景技术
天然水体(例如河道水体)具有一定的自净能力，其中微生物的氧化分解是水体自净的主要途径。如果水体中溶解氧含量较低，好氧微生物将受到抑制，而厌氧微生物处于活跃状态。当进入水体中污染物总量超过水体自净能力时，水体中溶解氧会被好氧微生物消耗殆尽，导致水体呈现厌氧状态。同时，水分子同各种微生物的代谢产物结合成较大的聚合分子团，并进一步通过吸附的方式与水体中的污染物紧密结合，最终致使水体的自净能力丧失，并伴随着水体发黑变臭等现象的发生，对周围环境带来极大的影响。因此，衡量河道水质状况的一个重要指标是溶解氧含量，溶解氧含量越高，则河道的水生生长正常，好氧菌种群活跃，河道的自净能力强，河流水质较好。
在现有技术中，提高河道的溶解氧含量一般采用机械曝气增氧方式。传统的增氧曝气系统，普遍存在管线铺设错综复杂，维修检测困难，安装和拆卸费时费力，资源消耗大，运行和维护费用高等问题，不利于广泛推广。例如，在管线铺设改善河道水环境系统中，曝气盘是系统尾端的核心部件，用于增加水处理过程中污水的含氧量。曝气盘大多是由曝气盘支架和曝气管组成，曝气管通过绳索绑固在曝气盘支架上，安装、拆卸及更换曝气管都非常麻烦，绑得过松，曝气管位置不固定，绑得过紧，易导致曝气管受挤压而变形；曝气管上曝气微孔呈直线分布，通常曝气微孔朝上，曝气方向单一，曝气效果不理想，杂质进入曝气管后还容易造成堵塞；曝气盘支架结构复杂，制造成本高。
对于我国境内存在的数量众多的小微河道水体，迫切需要一种效果好、成本低、易维护、绿色低能耗的水体生态修复用的增氧装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于水体生态修复的复合增氧装置，利用太阳能绿色能源，有效增加水体的溶解氧，该装置结构简单、价格低廉、可移动、使用方便、维护成本低、无能耗。
一种用于水体生态修复的复合增氧装置，包括：
浮体，所述浮体由上部的蓄电池和下部的封闭空腔构成，所述空腔的剖面为倒置的“凹”形，其中，所述空腔的两端为向下延伸的第一竖直空心柱和第二竖直空心柱，第一竖直空心柱和第二竖直空心柱的底部各自封闭且互不连通，第一竖直空心柱和第二竖直空心柱之间为空隙；
太阳能电池板，所述太阳能电池板设置在所述浮体的上方，所述太阳能电池板与所述蓄电池电连接；
第一竖管和第二竖管，所述第一竖管的顶端设置在所述第一竖直空心柱内部，所述第一竖管向下延伸使得所述第一竖管的底端置于所述空腔外部，所述第一竖管的底端的下方设有第一电极板，所述第一电极板通过第一导线与所述蓄电池的正极电连接；所述第二竖管的顶端设置在所述第二竖直空心柱底部，所述第二竖管靠近顶端的侧壁上开设有一小孔，所述第二竖管向下延伸使得所述第二竖管的底端置于所述空腔下方，所述第二竖管的底端设有第二电极板，所述第二电极板通过第二导线与所述蓄电池的负极电连接；
水泵，所述水泵设置在所述空腔内并与所述蓄电池电连接，所述水泵的进水段与所述第一竖管的顶端连接，所述水泵的出水段连接有出水口，所述出水口的另一端延伸至所述第一竖直空心柱和所述第二竖直空心柱之间的空隙；
多层阶梯状平板，所述多层阶梯状平板设置在所述出水口的另一端的下方，所述多层阶梯状平板由平行设置的多层板构成，所述多层板沿水平方向的长度由上至下增加。
本发明的一具体实施例中，所述浮体的外表面涂覆有防水涂层，这样一来，即使将装置长期投入河道水体中使用，也不会有水渗透进入所述浮体内部。
本发明的一具体实施例中，所述第一竖管和第二竖管均采用PE管，成本低且不容易被腐蚀。
本发明的一具体实施例中，所述空腔的体积是所述蓄电池体积的10～20倍，从而更好地在水面上保持漂浮状态。
本发明的一具体实施例中，所述第一电极板为贵金属电极板，例如铂电极板或钯电极板。
本发明的一具体实施例中，所述第二电极板为不锈钢丝网、钛丝网或者钛合金丝网。
本发明的一具体实施例中，所述第二电极板的丝网中，网孔基本尺寸为1～10mm，丝直径为1～2mm。
本发明的一具体实施例中，所述多层阶梯状平板由至少三层阶梯状平板构成。
本发明中，整体装置中设有空腔部分，使得装置投入到河道后能够漂浮在水面上，这样，设置在浮体顶部(浮在水面以上的)上方的太阳能电池板在太阳光照下产生电力，并联合蓄电池的蓄电和供电功能，能够长期持续给水泵以及电解回路提供电力，从而无需额外提供动力设备；其中，第一电极板和第二电极板与蓄电池电连接后构成电解回路，与正极连接的第一电极板电解产生氧气，与负极连接的第二电极板电解产生氢气；由于第一电极板设置在第一竖管底端下方，其电解产生的纳米氧气气泡溶解在水中对水体充氧，在水泵运行时，充氧水体被抽上来后从出水口流出，流到多层阶梯状平板上后逐层跌落到河道水体中，在短时间内大大增加河道水体中的溶解氧的浓度，促进微生物及其他动植物生长。同时，由于第二电极板设置在第二竖管底端下方，其电解产生的氢气经由第二竖管上升并经由小孔自动溢出到水面，溶解于表面水体中，可以使水体表面的浮游生物延长寿命，促进生态多样性延长动植物寿命。这样，该装置无需外加动力，能够有效增加水体的溶解氧，改善河道水体的环境和河道水质。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
1)本发明装置利用太阳能绿色能源，无需配设动力装置，运行成本低，维护简便，适用范围广泛；
2)本发明装置通过巧妙的结构设计，利用电解产生的纳米氧气气泡对深层水体充氧和跌水结构对深层水体快速增氧，同时利用电解产生的氢气改善表面水体的生态环境，从而有效增加河道水体的溶解氧，改善河道水体的环境和河道水质。
3)本发明装置结构简单，制造容易，成本低廉，适合推广应用；
4)本发明装置占地小、可移动、使用方便、维护成本低，应用范围广。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。
附图说明
图1是本发明的用于水体生态修复的复合增氧装置的一具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行详细说明，以更清楚地理解本发明的技术内容。
如图1所示，本发明的一具体实施例中，一种用于水体生态修复的复合增氧装置，包括：浮体1、太阳能电池板2、第一竖管3和第二竖管4、水泵5、阶梯状平板7、第一电极板10和第二电极板11。
太阳能电池板2设置在浮体1的上方，用于将太阳能转换成电能；
浮体1由上部的蓄电池1-1和下部的封闭空腔1-2构成，蓄电池1-1与太阳能电池板2连接，并用于在有光照时太阳能电池板2产生的电能储存起来并在需要的时候再释放出来；空腔1-2的剖面为倒置的“凹”形，其中，空腔1-2的两端为向下延伸的第一竖直空心柱和第二竖直空心柱，第一竖直空心柱和第二竖直空心柱的底部各自封闭且互不连通，第一竖直空心柱和第二竖直空心柱之间为空隙；由于封闭空腔1-2的存在，浮体1能够漂浮在水面上；
第一竖管3的顶端设置在第一竖直空心柱内部，第一竖管3向下延伸使得第一竖管3的底端置于空腔1-2外部(装置置于水中时第一竖管3的底端位于浮体1下方的水体中)，第一竖管3的底端的下方设有第一电极板10，第一电极板10通过第一导线8与蓄电池1-1的正极电连接；第二竖管4的顶端设置在第二竖直空心柱底部，第二竖管4靠近顶端的侧壁上开设有一小孔12，第二竖管4向下延伸使得第二竖管4的底端置于空腔1-2下方(装置置于水中时第二竖管4的底端位于浮体1下方的水体中)，第二竖管4的底端设有第二电极板11，第二电极板11通过第二导线9与蓄电池1-1的负极电连接；
第一竖管3的顶端还与设置在空腔1-2内的水泵5的进水段连接，水泵5的出水段连接有出水口6，出水口6的另一端延伸至第一竖直空心柱和第二竖直空心柱之间的空隙，出水口6的另一端的下方设置有三层阶梯状平板7，阶梯状平板7的三层板平行设置且沿水平方向的长度由上至下增加；水泵5由蓄电池1-1供电，水泵5与蓄电池1-1电连接。
本发明的用于水体生态修复的复合增氧装置的上述具体实施方式中，浮体1的外表面可以涂覆防水涂层，这样一来，即使将装置长期投入河道水体中使用，也不会有水渗透进入浮体1内部。
本发明的用于水体生态修复的复合增氧装置的上述具体实施方式中，第一竖管3和第二竖管4均采用PE管，成本低且不容易被腐蚀。
本发明的用于水体生态修复的复合增氧装置的上述具体实施方式中，空腔1-2的体积是蓄电池1-1体积的10～20倍，从而更好地在水面上保持漂浮状态。
本发明的河道污染物生物处理装置装置的上述具体实施方式中，第一电极板10为贵金属电极板，例如铂电极板或钯电极板。
本发明的河道污染物生物处理装置装置的上述具体实施方式中，第二电极板11为不锈钢丝网、钛丝网或者钛合金丝网。
本发明的河道污染物生物处理装置装置的上述具体实施方式中，第二电极板11的丝网中，网孔基本尺寸为1～10mm，丝直径为1～2mm。
本发明的河道污染物生物处理装置装置的上述具体实施方式中，多层阶梯状平板7也可由多层(多于三层)阶梯状平板构成，
上述实施例中的用于水体生态修复的复合增氧装置的使用方法和工作原理如下：
将上述实施例中的用于水体生态修复的复合增氧装置投入到河道后，由于空腔1-2的存在，整个装置能够漂浮在水面上。由于浮体1顶部浮在水面以上，所以设在浮体1顶部的太阳能电池板2也在水面以上，在太阳光照下将太阳能转化为电能，产生的电力存储在蓄电池1-1中，蓄电池1-1向电解回路和水泵5供电。
电解回路中，与正极连接的第一电极板10电解产生氧气，溶入水中；与负极连接的第二电极板11电解产生氢气。
水泵5同时启动，将溶解有第一电极板10电解产生的氧气的充氧水体经由第一竖管3抽入，充氧水体经过水泵5后从出水口6流出，流到多层阶梯状平板7上后逐层跌落到河道水体中，在短时间内大大增加河道水体中的溶解氧的浓度，促进微生物及其他动植物生长。
水泵5持续运行，河道水体中的溶解氧溶解氧持续增加，河道水体的环境和河道水质得到有效改善。
此外，第二电极板11产生氢气，由第二竖管4上升并经由小孔12自动溢出到水面，在溶解于表面水体中，可以使水体表面的浮游生物延长寿命，促进生态多样性延长动植物寿命。
本发明中，整体装置中设有空腔1-2部分，使得装置投入到河道后能够漂浮在水面上，这样，设置在浮箱1顶部(浮在水面以上的)上方的太阳能电池板2在太阳光照下产生电力，并联合蓄电池1-1的蓄电和供电功能，能够长期持续给水泵5以及电解回路提供电力，从而无需额外提供动力设备；其中，第一电极板10和第二电极板11与蓄电池1-1电连接后构成电解回路，与正极连接的第一电极板10电解产生氧气，与负极连接的第二电极板11电解产生氢气；由于第一电极板10设置在第一竖管3底端下方，其电解产生的纳米氧气气泡溶解在水中对水体充氧，在水泵5运行时，充氧水体被抽上来后从出水口6流出，流到多层阶梯状平板7上后逐层跌落到河道水体中，在短时间内大大增加河道水体中的溶解氧的浓度，促进微生物及其他动植物生长。同时，由于第二电极板11设置在第二竖管4底端下方，其电解产生的氢气经由第二竖管4上升并经由小孔12自动溢出到水面，溶解于表面水体中，可以使水体表面的浮游生物延长寿命，促进生态多样性延长动植物寿命。这样，该装置无需外加动力，能够有效增加水体的溶解氧，改善河道水体的环境和河道水质。
由此可见，本发明的目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理的情况下，实施方式可作任意修改。所以，本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种用于水体生态修复的复合增氧装置，其特征在于，包括：
浮体，所述浮体由上部的蓄电池和下部的封闭空腔构成，所述空腔的剖面为倒置的“凹”形，其中，所述空腔的两端为向下延伸的第一竖直空心柱和第二竖直空心柱，第一竖直空心柱和第二竖直空心柱的底部各自封闭且互不连通，第一竖直空心柱和第二竖直空心柱之间为空隙；
太阳能电池板，所述太阳能电池板设置在所述浮体的上方，所述太阳能电池板与所述蓄电池电连接；
第一竖管和第二竖管，所述第一竖管的顶端设置在所述第一竖直空心柱内部，所述第一竖管向下延伸使得所述第一竖管的底端置于所述空腔外部，所述第一竖管的底端的下方设有第一电极板，所述第一电极板通过第一导线与所述蓄电池的正极电连接；所述第二竖管的顶端设置在所述第二竖直空心柱底部，所述第二竖管靠近顶端的侧壁上开设有一小孔，所述第二竖管向下延伸使得所述第二竖管的底端置于所述空腔下方，所述第二竖管的底端设有第二电极板，所述第二电极板通过第二导线与所述蓄电池的负极电连接；
水泵，所述水泵设置在所述空腔内并与所述蓄电池电连接，所述水泵的进水段与所述第一竖管的顶端连接，所述水泵的出水段连接有出水口，所述出水口的另一端延伸至所述第一竖直空心柱和所述第二竖直空心柱之间的空隙；
多层阶梯状平板，所述多层阶梯状平板设置在所述出水口的另一端的下方，所述多层阶梯状平板由平行设置的多层板构成，所述多层板沿水平方向的长度由上至下增加。
2.如权利要求1所述的用于水体生态修复的复合增氧装置，其特征在于，所述浮体的外表面涂覆有防水涂层。
3.如权利要求1所述的用于水体生态修复的复合增氧装置，其特征在于，所述第一竖管和第二竖管均采用PE管。
4.如权利要求1所述的用于水体生态修复的复合增氧装置，其特征在于，所述空腔的体积是所述蓄电池体积的10～20倍。
5.如权利要求1所述的用于水体生态修复的复合增氧装置，其特征在于，所述第一电极板为贵金属电极板。
6.如权利要求1所述的用于水体生态修复的复合增氧装置，其特征在于，所述第一电极板为铂电极板或钯电极板。
7.如权利要求1所述的用于水体生态修复的复合增氧装置，其特征在于，所述第二电极板为不锈钢丝网、钛丝网或者钛合金丝网。
8.如权利要求1所述的用于水体生态修复的复合增氧装置，其特征在于，所述第二电极板的丝网中，网孔基本尺寸为1～10mm，丝直径为1～2mm。
9.如权利要求1所述的用于水体生态修复的复合增氧装置，其特征在于，多层阶梯状平板由至少三层阶梯状平板构成。
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| CN (1) | CN108178347A (zh) |
Cited By (1)
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| CN111527910A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-08-14 | 广东石油化工学院 | 一种防腐蚀的滑道式太阳能河道充氧方法 |
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| CN105481119A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-13 | 徐德浩 | 一种增氧装置 |
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2018
- 2018-01-09 CN CN201810019831.1A patent/CN108178347A/zh not_active Withdrawn
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