CN109354198B - 一种应用于富营养化河流入海口的污水净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水处理技术领域，公开了一种应用于富营养化河流入海口的污水净化装置，包括浮床框架和动力机构，浮床框架上设置有曝气机以及与曝气机连通的导气管，浮床框体的内侧连接有多根相互平行的PVC管，PVC管均与导气管连通，PVC管之间间隔设置有养殖网格，养殖网格上种植有耐盐碱植物，养殖网格的下方间隔设置有曝气管，曝气管的一端与PVC管连通，另一端系有配重球；浮床框架的四角均设置有支柱，支柱连接有绳索，绳索的自由端固定在河岸。本发明主要通过生物修复和曝气的技术解决河流入海口水体富营养化的问题；本装置结构简单、质量轻、防腐蚀性能好，框体能随着潮汐的涨落一起变化，能自行转动和移动；利用太阳能和雨水发电，节能环保。

Description

一种应用于富营养化河流入海口的污水净化装置

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种应用于富营养化河流入海口的污水净化装置。

背景技术

富营养化是指生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶氧量下降，鱼类及其它生物大量死亡的现象。

水体富营养化是全球性的水环境问题，在中国，其90％以上的水域污染是因水体中的N、P含量过高而引起的富营养化造成的，N、P则是植物生长最基本的必需营养元素。生态浮岛技术是以可漂浮材料为基质或载体，将高等水生植物或陆生植物栽植到富营养化水域中，通过植物的根系吸收或吸附作用，以及和生物挂膜技术的配合，削减水体中的氮、磷及有机污染物质，从而净化水质的生物防治法，同时通过收获植物的方法将水体中的富营养物质搬离水体，改善水质，创造良好的水环境。

现有人工湿地净化装置均是针对于淡水富营养化处理，其框体结构的抗腐蚀和抗风浪能力无法适应河流入海口的环境，浮床框体大多无法随着潮汐的变化适应河流的深度和复杂的河底环境，淡水人工浮岛植物无法在淡水与海水混合的盐度变化较大的环境中生存。

发明内容

本发明意在提供一种应用于富营养化河流入海口的污水净化装置，以解决河流入海口的水体富营养化问题。

本发明提供基础方案是：一种应用于富营养化河流入海口的污水净化装置，包括浮床框架，所述浮床框架的中部连接有漂浮板，所述漂浮板上设置有曝气机和与曝气机连通的导气管，所述浮床框架的内侧连接有多根相互平行的PVC管，所述PVC管均与导气管连通，每两个所述PVC管之间间隔设置有养殖网格，所述养殖网格上种植有耐盐碱且根系发达的植物，所述养殖网格的下方间隔的设置有曝气管，所述曝气管的一端与PVC管连通，另一端系有配重球；所述浮床框架上设置有动力机构，所述动力机构用于利用波浪能带动本装置在水面移动或转动。

基础方案的工作原理：将污水净化装置放置在富营养化的河流入海口，浮床框架浮于水面并通过弹性绳索与河流两侧固定连接，在装置上的养殖网格上种植耐盐碱植物；控制开启曝气机，曝气机的产生氧气通过导气管和PVC管进入曝气管，并对本装置下方的水体进行曝气以增加水体的含氧量，同时耐盐碱植物的根系形成的生物膜吸收养分促其成长，并通过定期对所种植的植物收割和再次栽种，以达到对富营养化的水体净化的目的。

基础方案的有益效果是：与现有技术相比，本装置所设置的网状结构使其本身避免了承受过大的水流冲击，增强了本装置的稳固性；网状结构不会阻挡水下生物的活动，还能对水流分流以避免本装置的植物根系受到直接冲击，达到了保护生态环境的效果；养殖网格上的植物既美化环境，又能适应海水浓度变化，其根系还能在水中形成浓密的网，吸附水体中大量的悬浮物，并逐渐在植物根系表面形成生物膜吸收水体的养分促其生长，并通过收割和反复种植，不仅净化了富营养化的水体，同时还增加了一定的经济收益，增强了本装置的实用性；多根曝气管形成网状结构并在水下进行微孔爆气，提高了曝气面积，加大水体中溶解氧的浓度，与植物根系的生物膜构成脱碳、硝化、反硝化微生物的生态结构，完成COD净化、氨的转化和脱氮，提高了本装置净化水体的效率；本装置在配重球的作用下能稳定的漂浮在水中，避免了曝气管因受到水流冲击而相互晃动并缠绕在一起的情况，提高了本装置的使用寿命；本装置只需要定期简单的清理维护，极大程度上减少了人工资源，降低了维护成本。

进一步，所述动力机构包括固定在浮床框架上的支撑座，所述支撑座的上端转动连接有第二转轴，所述第二转轴套设有与支撑座固定连接的圆管，所述第二转轴远离支撑座的端部设置有连接杆，所述连接杆连接有内棘轮，所述内棘轮外表面设置有第二叶片；所述圆管外表面套接有摇，所述摇杆的下端设置有配重块，所述配重块上铰接有与内棘轮相匹配的棘爪。

通过上述设置，水面的波浪会引起配重块的摇摆，摆动的配重块通过棘爪带动内棘轮转动，使第二叶片在水面划动，使本装置能进行移动和转动，能够增大净化水体的面积，提高了净化富营养化水体的效率；河流入海口流速慢，河沙沉积且水面聚集有漂浮物，本装置的转动避免了植物根系和曝气管被漂浮物和泥沙堵塞和缠挂，提高了本装置的使用寿命；利用了波浪能进行移动和转动，节能环保。

进一步，所述浮床框架周围设置有拦截网，所述拦截网的下端系有配重球。

通过上述设置，拦截网能拦截水中的漂浮物，只需定期清理拦截网上挂的漂浮物，既能保护了河流环境，又保护本装置免受漂浮物的冲击，提高了装置的使用寿命。

进一步，所述浮床框架的四角均设置有支柱，所述支柱连接有弹性绳索，所述弹性绳索远离支柱的端部固定在河岸。

在河流入海口流速和流水量随时变化的复杂环境中，装置受力也随之变化，通过上述设置，能够缓冲绳索对本装置的拉力，提高了本装置的使用寿命。

进一步，所述支柱上设置有太阳能电池板，所述漂浮板上设置有蓄电池，所述太阳能电池板与蓄电池电连接，所述蓄电池与曝气机电连接。

通过上述设置，利用太阳能发电，节能环保。

进一步，所述支柱内部中空，所述浮床框架的相邻两个支柱之间均转动连接有第一转轴，第一转轴的端部均设置有锥齿轮，所述第一转轴的端部均位于支柱的空腔内，所述第一转轴通过锥齿轮的相互啮合首尾连接，所述第一转轴上设置有第一叶片；所述太阳能电池板有四块，分别位于浮床框架四侧的上方，所述太阳能电池板均向浮床框架内倾斜，所述阳能电池板的倾斜设置用于使雨水流向其所在一侧的第一叶片；所述漂浮板的任一端上设置有发电机，所述发电机的轴上设置有第一齿轮，所述发电机所在一侧的第一转轴上设置有与第一齿轮相匹配的第二齿轮，所述发电机与蓄电池电性连接。

通过上述设置，利用雨水对第一转轴的第一叶片的冲击，带动第一转轴转动，并通过齿轮带动发电机转动发电，使本装置在晴天和雨天均能实现能源的供应自给，节能环保。

进一步，太阳能电池板的径向两侧设置有挡条。

通过上述设置，使落在太阳能电池板上的雨水集中的流向其下方的第一转轴的第一叶片。

进一步，所述浮床框架、漂浮板、曝气管、支柱、挡条、第一转轴、锥齿轮、齿轮、第一叶片和动力机构均以聚氨酯为原料制成，所述PVC管外表面包裹有聚氨酯泡沫。

通过上述设置，使本装置的质量轻，浮力大，并且耐腐蚀，降低了成本。

进一步，所述养殖网格采用轻质尼龙材料制成。

通过上述设置，减轻了养殖网格的重量，降低了成本。

附图说明

图1为本发明一种应用于富营养化河流入海口的污水净化装置的俯视图；

图2为本发明一种应用于富营养化河流入海口的污水净化装置的主视图；

图3为图2中I的局部放大图；

图4为图2中II的局部放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：浮床框架1、曝气机2、漂浮板3、导气管4、PVC管5、养殖网格6、曝气管7、配重球8、支柱9、弹性绳索10、拦截网11、太阳能电池板12、挡条13、第一转轴14、锥齿轮15、第一叶片16、发电机17、第一齿轮18、第二齿轮19、蓄电池20、动力机构21、支撑座22、圆管23、第二转轴24、棘轮25、连接杆26、摇杆27、配重块28、棘爪29、第二叶片30。

实施例基本如图1和图2所示，一种应用于富营养化河流入海口的污水净化装置，包括曝气机2和浮床框架1，浮床框架1的中部固定连接有漂浮板3，曝气机2固定放置在漂浮板3的中间，曝气机2的后侧还放置有蓄电池20，漂浮板3的下侧固定连接有与曝气机2连通的导气管4，浮床框架1的左右两侧之间还固定连接有五根相互平行的PVC管5，PVC管5均与导气管4连通，PVC管5的外表面包裹有一层聚氨酯泡沫。

五根PVC管5之间间隔的连接有三排养殖网格6，养殖网格6采用轻质尼龙制成，以降低重量和成本，养殖网格6上种植有红树林草本植物或海草，既美化环境，又能适应的海水，其根系还能在水中形成浓密的网，吸附水体中大量的悬浮物，逐渐在植物根系表面形成生物膜，生物膜中微生物吞噬和代谢水中的污染物成为无机物，使其成为植物的营养物质，促其生长，并通过对红树林草本植物或海草反复的种植与收割，不仅净化了富营养化的水体，还增加了一定的经济收益，增强了本装置的实用性。

养殖网格6的下方间隔的设置有十根曝气管7，曝气管7的上端与PVC管5连通，下端系有配重球8，多根曝气管7在水下进行微孔爆气，提高了曝气面积，加大水体中溶解氧的浓度，与植物根系的生物膜构成脱碳、硝化、反硝化微生物的生态结构，完成COD净化、氨的转化和脱氮，提高了处理水体富营养化的效率，而配重球8使曝气管处于竖直状态，避免了曝气管7相互缠绕而损坏，提高了本装置的使用寿命，曝气管7以及PVC管5和养殖网格6所形成的网状结构，使其本身避免承受过大的水流冲击，增强了本装置的稳固性，同时网状结构既不会阻挡水下生物的生存活动，还能对水流分流以避免红树林草本植物的根系受到直接冲击，达到了保护生态环境的效果。

浮床框架1的四角均固定连接有内部中空的支柱9，支柱9固定连接连接有弹性绳索10，弹性绳索10的自由端固定在河岸，弹性绳索10可以缓冲对本装置的拉力，提高了本装置的使用寿命。浮床框架1的四周还固定连接有尼龙绳编制的拦截网11，拦截网11的下端也系有配重球8，拦截网11能拦截水中的漂浮物，只需定期清理拦截网11上挂的漂浮物，既保护了河流环境，又保护了本装置免受漂浮物的冲击，提高了装置的使用寿命。

浮床框架1的每两个相邻的支柱9上均固定连接有一块太阳能电池板12，太阳能电池板12向浮床框架1的内侧倾斜，太阳能电池板12的自由端距离支柱9的高度大于太阳能电池板12的固定端距离支柱9的高度，太阳能电池板12径向的两侧连接有挡条13，太阳能电池板12与蓄电池20电性连接；浮床框架1的相邻两个支柱9之间转动连接有第一转轴14，第一转轴14的端部均位于支柱9的空腔内，第一转轴14的端部均设置有能相互啮合的锥齿轮15，四根第一转轴14通过锥齿轮15的啮合首尾连接，第一转轴14的外周面沿其轴向固定连接有第一叶片16；漂浮板3的后端固定放置有发电机17，发电机17的轴上固定连接有第一齿轮18，浮床框架1后侧的第一转轴14上固定连接有与第一齿轮18相匹配的第二齿轮19，发电机17与蓄电池20电性连接，蓄电池20与曝气机2电性连接，通过上述设置，能充分利用河流入海口的丰富的太阳能和充沛的雨水，使本装置在晴天和雨天均能实现能源的供应自给，节能环保。

请参考图3和图4，浮床框架1的四侧均设置有动力机构21，四个动力机构21两两对称，动力机构21包括支撑座22和第二转轴24，支撑座22螺纹连接在浮床框架上，支撑座22的上端固定连接有圆管23，第二转轴24穿过圆管与支撑座22的上端转动连接，第二转轴24的右端沿径向还固定连接有三根连接杆26，三根连接杆26固定连接有内棘轮25，内棘轮25外表面沿轴向设置有第二叶片30；圆管23外表面套接有摇杆27，所述摇杆27的下端固定连接有配重块28，配重块28的前侧壁铰接有与内棘轮相匹配的棘爪29，棘爪29匹配的插入内棘轮25的齿内。动力机构21能使本装置自由的移动或转动，增加了净化水体的面积，提高了净化富营养化水体的效率；河流入海口流速慢，河沙沉积，有漂浮物，本装置借助波浪不停的转动避免了植物根系和曝气管被漂浮物和泥沙堵塞和缠挂，提高了本装置的使用寿命，节能环保。

本装置的浮床框架1、漂浮板3、曝气管7、支柱9、挡条13、第一转轴14、锥齿轮15、第一齿轮18、和第二齿轮19、第一叶片16和动力机构21均是由聚氨酯为原料制成，以使本装置质量轻，浮力大，并且耐海水腐蚀，降低了生产和运输成本。

具体工作时，将污水净化装置放置在富营养化的河流入海口，因其结构和材料而具有浮力漂浮在水面，控制开启曝气机2，曝气机2产出的氧气通过导气管4和PVC管5进入曝气管7，对本装置下方的水体进行微孔曝气。晴天时，太阳能电池板12将吸收的太阳能转换成电能输入蓄电池20，下雨时，雨水从倾斜的太阳能电池板12的上表面流向其下方的第一转轴14的第一叶片16上，雨水对第一叶片16的冲击力使第一转轴14转动，四根第一转轴14之间通过锥齿轮15首尾连接且能够传递动力，并通过相啮合的第一齿轮18和第二齿轮19带动发动机的轴转动，使发动机发电，发动机产生的电输入蓄电池20，蓄电池20提供电能以驱动曝气机2。水面有波浪时，波浪使带有配重块28的摇杆27摆动，并使与配重块28铰接的棘爪29带动内棘轮25顺时针转动，内棘轮25外表面的第二叶片30划水，两两对称的四个动力机构21划水使本装置保持逆时针转动，而波浪的无规律性使本装置的四个动力机构21的摇杆27的摆动不一致，四个动力机构21的划水效率不同，使本装置产生移动。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种应用于富营养化河流入海口的污水净化装置，其特征在于：包括浮床框架(1)，所述浮床框架(1)的中部连接有漂浮板(3)，所述漂浮板(3)上设置有曝气机(2)和与曝气机(2)连通的导气管(4)，所述浮床框架(1)的内侧连接有多根相互平行的PVC管(5)，所述PVC管(5)均与导气管(4)连通，每两根所述PVC管(5)之间间隔的设置有养殖网格(6)，所述养殖网格(6)上种植有耐盐碱植物，所述养殖网格(6)的下方间隔的设置有曝气管(7)，所述曝气管(7)的一端与PVC管(5)连通，另一端系有配重球(8)；

所述浮床框架(1)的四侧均设置有动力机构(21)，四个动力机构(21)两两对称，所述动力机构(21)用于利用波浪能带动本装置在水面移动或转动，所述动力机构(21)包括固定在浮床框架(1)上的支撑座(22)，所述支撑座(22)的上端转动连接有第二转轴(24)，所述第二转轴(24)套设有与支撑座(22)固定连接的圆管(23)，所述第二转轴(24)远离支撑座(22)的端部设置有连接杆(26)，所述连接杆（26）连接有内棘轮(25)，所述内棘轮(25)外表面设置有第二叶片(30)；所述圆管(23)外表面套接有摇杆(27)，所述摇杆(27)的下端设置有配重块(28)，所述配重块(28)上铰接有与内棘轮(25)相匹配的棘爪(29)；

所述浮床框架(1)周围设置有拦截网(11)，所述拦截网(11)的下端系有配重球(8)；

所述浮床框架(1)的四角均设置有支柱(9)，所述支柱(9)连接有弹性绳索(10)，所述弹性绳索(10)远离支柱的端部固定在河岸。

2.根据权利要求1所述的一种应用于富营养化河流入海口的污水净化装置，其特征在于：所述支柱(9)上设置有太阳能电池板(12)，所述漂浮板(3)上设置有蓄电池(20)，所述太阳能电池板(12)与蓄电池(20)电性连接，所述蓄电池(20)与曝气机(2)电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种应用于富营养化河流入海口的污水净化装置，其特征在于：所述支柱(9)内部中空，所述浮床框架(1)的相邻两个支柱(9) 之间均转动连接有第一转轴(14)，第一转轴(14)的端部均设置有锥齿轮(15)，所述第一转轴(14)的端部均位于支柱(9)的空腔内，所述第一转轴(14)通过锥齿轮(15)的相互啮合首尾连接，所述第一转轴(14)上设置有第一叶片(16)；所述太阳能电池板(12)有四块，分别位于浮床框架(1)四侧的上方，所述太阳能电池板(12)均向浮床框架(1)内倾斜，所述阳能电池板(12)的倾斜设置用于使雨水流向其所在一侧的第一叶片(16)；所述漂浮板(3)的任一端上设置有发电机(17)，所述发电机(17)的轴上设置有第一齿轮(18)，所述发电机(17)所在一侧的第一转轴(14)上设置有与第一齿轮(18)相匹配的第二齿轮(19)，所述发电机(17)与蓄电池(20)电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种应用于富营养化河流入海口的污水净化装置，其特征在于：所述太阳能电池板(12)的径向两侧均设置有挡条(13)。

5.根据权利要求4所述的一种应用于富营养化河流入海口的污水净化装置，其特征在于：所述浮床框架（1）、漂浮板(3)、导气管(4)、曝气管（7）、支柱(9)、挡条(13)、第一转轴(14)、锥齿轮(15)、第一齿轮(18)、和第二齿轮(19)、第一叶片(16)和动力机构(21)均以聚氨酯为原料制成，所述PVC管(5)的外表面包裹有聚氨酯泡沫。

6.根据权利要求1所述的一种应用于富营养化河流入海口的污水净化装置，其特征在于：所述养殖网格(6)采用轻质尼龙材料制成。

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