CN109052626B - 一种光能驱动三维水体净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光能驱动三维水体净化装置，其包括竖向固定轴、光能接收装置、漂浮平衡器、曝气装置以及多个生物巢装置。该曝气装置包括鼓风机、主曝气管道、多个曝气支管及多个曝气孔，主曝气管道容纳于所述竖向固定轴的中空腔体内，光能接收装置将转换的电能用于驱动鼓风机工作，主曝气管道上连通有多个曝气支管，多个曝气支管的曝气孔延伸至竖向固定轴的外部；多个生物巢装置沿着所述竖向固定轴的轴线方向交错排列于所述竖向固定轴的两侧，每个曝气孔用于给相邻的生物巢装置通氧。此装置主要用于黑臭水体的生物净化工程，具有成本低、维护低、效益高“两低一高”的特点，在黑臭水体治理及水域生态重构方面具有极高的应用价值。

Description

一种光能驱动三维水体净化装置

技术领域

本发明涉及水体净化装置，尤其涉及一种光能驱动三维水体净化装置。

背景技术

目前黑臭水体的生物处理多利用构建水下森林的方式进行长期的黑臭水体的治理。生态法长效去除水体黑臭，主要依赖于光合作用，具有效果长、成本低的优点。但是其后期维护与管理也相当关键，许多水体净化的水下森林，在一个生物生产季后，疏于管理，在水体中残留的植物就变成了需要被生态系统代谢的污染物，因这些植物的尸体主要组成是纤维素、纤维等一类物质，代谢较为困难，或者周期比较长，因此许多水体复黑或者返臭，这已经成为制约我们国家生态文明建设的一个关键因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光能驱动的三维水体净化装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光能驱动三维水体净化装置，其包括：

竖向固定轴，所述竖向固定轴为中空结构；

光能接收装置，所述光能接收装置包括光能板以及电力调节器；

漂浮平衡器，所述漂浮平衡器用于使光能驱动三维水体净化装置漂浮于水面；

曝气装置，所述曝气装置包括鼓风机、主曝气管道、多个曝气支管及多个曝气孔，所述主曝气管道容纳于所述竖向固定轴的中空腔体内，所述光能接收装置将转换的电能用于驱动鼓风机工作，所述主曝气管道上连通有多个曝气支管，所述多个曝气支管的曝气孔延伸至竖向固定轴的外部；以及

多个生物巢装置，所述多个生物巢装置沿着所述竖向固定轴的轴线方向交错排列于所述竖向固定轴的两侧，每个曝气孔用于给相邻的生物巢装置通氧。

上述方案中，所述主曝气管道的外径

内径

上述方案中，位于所述竖向固定轴同一侧的相邻两个曝气孔的间距≧3.0cm。

上述方案中，所述光能板接收光能波谱范围为300～1150nm。

上述方案中，每个生物巢装置包括生物巢以及用于固定所述生物巢的固定装置，所述生物巢为纤维错层网络结构，所述生物巢由强化有机材料利用热拉丝工艺制成，所述强化有机材料的组成为涤纶和丙纶合成丝。

上述方案中，所述生物巢的纤维错层网络结构中抗拉强度为每千丝强度P≧5KN，其层间距D≦0.2μm，单丝直径

错层率≧65％。

上述方案中，所述涤纶和丙纶合成丝中涤纶和丙纶的化学组成按照40％-45％与60％-55％的质量百分比设计。

上述方案中，所述固定装置包括至少一个固定环，所述固定环的材料为金属或者树脂，所述固定装置固定在所述生物巢的一个端部。

上述方案中，所述生物巢远离固定装置的另一端部的纵截面为梯形。

上述方案中，所述漂浮平衡器的L＝100.0cm，宽度W＝100.0cm，厚度H＝15.0cm。

上述方案中，所述竖向固定轴由中空钢质或者镀锌钢管制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本装置通过使用高效光能接收器将光能转化为动能以驱动曝气系统，为软体生物巢提供活力环境，促进微生物的生长，可以解决水体中光合作用条件较差时保持水体的高效率净化，同时不产生二次污染和动力消耗；而软体生物膜则由涤纶和丙纶复合强化纤维制成，提高了单丝抗拉强度，同时也提高了其耐温、耐腐蚀性能；采用错层网络结构大大提高微生物附着生长的物理空间的同时也大大强化了微生物的附着性能，可以有效的解决其生物群落成熟期脱落的问题，以及微生物膨胀指数SVI上升的问题，大大提升微生物对有机污染物的处理效果和效率。该系统不需要后期维护，可以自行运动和净化水质，对于黑臭水体微生物生态体系重构具有极高的应用价值。

附图说明

图1为本发明提供的光能驱动三维水体净化装置的立体示意图。

图2为图1中的生物巢装置的立体示意图。

图3为图2的俯视图。

图4为图2的主视图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

如图1至图4所示，其为本发明提供的一种光能驱动三维水体净化装置，其包括竖向固定轴1、光能接收装置2、漂浮平衡器3、曝气装置以及多个生物巢装置10。

竖向固定轴1为中空结构。竖向固定轴1是整个三维水体净化装置的结构稳定和附件固定，由中空钢质或者镀锌钢管制成。

光能接收装置2包括光能板4以及电力调节器5。光能板4接收光能波谱范围为300～1150nm。

漂浮平衡器3用于使光能驱动三维水体净化装置漂浮于水面。漂浮平衡器3的L＝100.0cm，宽度W＝100.0cm，厚度H＝15.0cm。其材质由轻质材料(泡沫)或者中空材质组成。

曝气装置包括鼓风机6、主曝气管道7、多个曝气支管8及多个曝气孔9。主曝气管道7容纳于竖向固定轴1的中空腔体内，光能接收装置2将转换的电能用于驱动鼓风机6工作。鼓风机6连接于主曝气管道7。主曝气管道7上连通有多个曝气支管8，多个曝气支管8的曝气孔9延伸至竖向固定轴1的外部。主曝气管道7的外径

内径

位于竖向固定轴1同一侧的相邻两个曝气孔9的间距≧3.0cm。曝气孔9外直径

内直径

多个生物巢装置10沿着竖向固定轴1的轴线方向交错排列于竖向固定轴1的两侧，每个曝气孔9用于给相邻的生物巢装置10通氧。

每个生物巢装置10包括生物巢11以及用于固定生物巢11的固定装置12。生物巢11为纤维错层网络结构，该错层网络结构是一种层间鳞次排列的空间网络结构，其具有孔隙率高、结构稳定的特点。生物巢11由强化有机材料利用热拉丝工艺制成。强化有机材料的组成为涤纶和丙纶合成丝13。在本实施例中，涤纶和丙纶合成丝中涤纶和丙纶的化学组成分别按照40％-45％与60％-55％的质量百分比来设计。涤纶含量低于40％其制造成本和工艺均需大幅度提高要求，而涤纶含量超过45％时其耐酸碱腐蚀指数下降较快。生物巢11的纤维错层网络结构中抗拉强度为每千丝强度P≧5KN，用于确保其抗拉强度，保持具有较高的抗冲刷特性。其层间距D≦0.2μm，错层率≧65％用于确保足够的层间距提高错层率，提升整体孔隙率为微生物的生长提供足够多的空间。单丝直径

确保微生物菌落能够附着生长。在本实施例中，生物巢1的长度L＝50.0cm，宽度W＝10.0cm，厚度H＝1.0cm，可以理解的是，整个装置的尺寸则可依据安装空间的大小进行灵活调节。

在本实施例中，固定装置12包括两个固定环。固定环的材料为金属或者树脂。固定装置12固定在生物巢11的一个端部。生物巢11远离固定装置12的另一端部的纵截面为梯形，这种设计是方便生物生长后期外逸气体的扩散，同时确保其不被其他水体中的生物附着。该固定环的内直径

外直径

相邻两个固定环之间的间距≧3.0cm。固定装置12用途是固定生物巢11，保持其处于伸展状态，以发挥最大的空间效率。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种光能驱动三维水体净化装置，其特征在于，其包括：

竖向固定轴，所述竖向固定轴为中空结构；

光能接收装置，所述光能接收装置包括光能板以及电力调节器；

漂浮平衡器，所述漂浮平衡器用于使光能驱动三维水体净化装置漂浮于水面；

曝气装置，所述曝气装置包括鼓风机、主曝气管道、多个曝气支管及多个曝气孔，所述主曝气管道容纳于所述竖向固定轴的中空腔体内，所述光能接收装置将转换的电能用于驱动鼓风机工作，所述主曝气管道上连通有多个曝气支管，所述多个曝气支管的曝气孔延伸至竖向固定轴的外部；以及

多个生物巢装置，所述多个生物巢装置沿着所述竖向固定轴的轴线方向交错排列于所述竖向固定轴的两侧，每个曝气孔用于给相邻的生物巢装置通氧,每个生物巢装置包括生物巢以及用于固定所述生物巢的固定装置，所述生物巢为纤维错层网络结构，所述生物巢由强化有机材料利用热拉丝工艺制成，所述强化有机材料的组成为涤纶和丙纶合成丝,所述生物巢的纤维错层网络结构中抗拉强度为每千丝强度P≥5KN，其层间距D≤0.2μm，单丝直径

错层率≥65％,所述生物巢远离固定装置的另一端部的纵截面为梯形，所述错层网络结构是一种层间鳞次排列的空间网络结构，所述涤纶和丙纶合成丝中涤纶和丙纶的化学组成按照40％-45％与60％-55％的质量百分比设计。

2.如权利要求1所述的光能驱动三维水体净化装置，其特征在于，所述主曝气管道的外径

内径

3.如权利要求1所述的光能驱动三维水体净化装置，其特征在于，位于所述竖向固定轴同一侧的相邻两个曝气孔的间距≧3.0cm。

4.如权利要求1所述的光能驱动三维水体净化装置，其特征在于，所述光能板接收光能波谱范围为300～1150nm。

5.如权利要求1所述的光能驱动三维水体净化装置，其特征在于，所述固定装置包括至少一个固定环，所述固定环的材料为金属或者树脂，所述固定装置固定在所述生物巢的一个端部。

6.如权利要求1所述的光能驱动三维水体净化装置，其特征在于，所述漂浮平衡器的L＝100.0cm，宽度W＝100.0cm，厚度H＝15.0cm。

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