CN109704464B - 一种改善富氧化水体的生态处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善富氧化水体的生态处理装置，主要涉及生态治理领域。包括中心浮岛、连接装置和周围浮岛；所述中心浮岛和周围浮岛均包括有中部岛体和曝气管；所述中部岛体上设有曝气装置，所述曝气装置与曝气管相连通；所述中心浮岛和周围浮岛上还设有生物生态处理围腔；所述中心浮岛和周围浮岛之间通过连接装置连接。本发明的有益效果在于：能够方便的实现多个浮岛的聚散，多个浮岛聚在一起后便于集中的日常管理，而且多个浮岛聚在一起后使浮岛浮力增大种植、采收工作在湖内即可完整，大大提高种植、采收效率；而且本装置能够稳定的固定在湖内的某处，受大风、大雨及大浪的影响小。

Description

一种改善富氧化水体的生态处理装置

技术领域

本发明涉及生态治理领域，具体涉及一种改善富氧化水体的生态处理装置。

背景技术

由于人类将大量工业废料和生活污水以及农田中的植物营养物质排入湖泊、水库、河口、海湾等区域，致使水体富营养化，浮萍大面积泛滥，水质受到影响，浮萍的大面积繁殖犹如水面铺上了地毯，大量的浮萍吸收了水体中绝大多数的氧气，使水生植物以及鱼类缺氧而死，水体周边的植物也会枯死，浮萍堵塞河道、影响航运、阻碍排灌、降低水产品产量，给农业、水产养殖业、旅游业、发电等带来了极大地经济损失。

浮萍泛滥是由于水体的富营养化，水中存在大量的氮和磷，氮和磷会使水中的浮萍大量繁殖，而解决这一问题的根本途径在于对水中氮和磷含量加以控制。

现有技术中是采用生态浮岛的方式来治理水体富营养化的问题，但是现有的生态浮岛还存在很多不足：1、现有生态浮岛难以推行机械化操作。多个生态浮岛互不干涉的漂浮在水面上，日常的管理均在水面上完成，现今其管理操作大多采用人工完成，在小面积的试验示范中尚可，若大面积推广，需要经常、及时采收，人工操作就不能满足需要，限制其发展。

2、对于大面积使用浮岛的湖泊而言，多个生态浮岛互不干涉的漂浮在水面上，多个生态浮岛会自由、不定向的无规则游动，很难对浮岛进行定位控制。

3、生态浮岛上的植物大多数不能过冬，尤其在冬季天气较冷的北方地区植物需要在第二年春天重新种植，由于单个浮岛的体积小，浮力有限，种植过程一般在岸边进行。所以在种植前需要采用小船将浮岛拉到岸边聚集后才能进行种植，种植后再将浮岛拖拉到湖内的规定位置，这种植方式的效率很低下。

4、现有生态浮岛多数采用大型水生植物及水生蔬菜难以抵抗大风、大雨及大浪，会随风逐流聚集。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善富氧化水体的生态处理装置，能够方便的实现多个浮岛的聚散，便于日常管理；多个浮岛聚在一起后浮岛浮力增大，使种植、采收工作在湖内即可完成，大大提高种植、采收效率；而且本装置能够稳定的固定在湖内的某处，受大风、大雨及大浪的影响小。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种改善富氧化水体的生态处理装置，包括中心浮岛、连接装置和周围浮岛；所述中心浮岛和周围浮岛的大小相等、形状一致；所述中心浮岛和周围浮岛均包括有中部岛体和曝气管；所述曝气管设置在中部岛体的外围，所述中部岛体上设有曝气装置，所述曝气装置与曝气管相连通；所述中心浮岛和周围浮岛上均设有生物生态处理围腔，所述生物生态处理围腔包括用于放置漂浮水生植物的上层植物腔和用于放置蚌类生物的下层动物腔；所述中心浮岛和周围浮岛之间通过连接装置连接，所述连接装置包括伺服电机、绕绳轮和拉绳；所述拉绳一端与周围浮岛连接，所述拉绳另一端与绕绳轮连接，所述伺服电机与绕绳轮传动连接。

进一步的，所述中部岛体的底部设有微生物挂膜装置，所述微生物挂膜装置包括多根聚丙烯细线。

进一步的，所述曝气管包括外围管、连接管和内围管，所述内围管设置在中部岛体的周边，所述外围管围合在所述内围管的外侧，所述外围管和内围管之间通过连接管连通。

进一步的，所述生物生态处理围腔设置在所述外围管、连接管和内围管之间。

进一步的，所述外围管、连接管和内围管上均设有竖直向下延伸的竖向曝气支管，所述竖向曝气支管上设有曝气孔。

进一步的，固设在所述外围管上的竖向曝气支管的曝气孔的曝气方向为水平朝向外围管外侧。

进一步的，所述中部岛体底部设有抛锚。

进一步的，所述中心浮岛和周围浮岛上均设有太阳能电池板，所述伺服电机和曝气装置通过太阳能电池板供电。

进一步的，所述中部岛体上还设有控制中部岛体前进的螺旋桨。

进一步的，所述中心浮岛和周围浮岛的周边上均设有用于对所述拉绳形成限位的绳环。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、通过连接装置能够方便实现中心浮岛和周围浮岛之间的聚散，浮岛聚集在一起后形成一个大面积的浮岛总体，使浮岛的日常管理可以高效率的集中进行。多个浮岛聚在一起可使浮岛整体的浮力增大，减轻在浮岛上进行工作时浮岛的晃动，大大提高了稳定性，从而使浮岛种植、采收工作在湖内即可完成，工作完成后再通过曝气装置的推力和连接装置的限位，使周围浮岛再次散开，无需采用小船将浮岛拉到岸边聚集后才能进行种植，种植后再将浮岛拖拉到湖内的规定位置，大大提高种植、采收效率。

2、中心浮岛的中部岛体上设有抛锚，抛锚沉底后能够将中心浮岛稳定的固定在湖内的某处，使装置受大风、大雨及大浪的影响小，使整个装置不会不定向的无规则游动，便于对浮岛进行定位控制。

3、本装置上设有生物生态处理围腔，生物生态处理围腔包括上层植物腔和下层动物腔；上层植物腔内可设置漂浮水生植物，其在生长过程中能够吸收大量的氨氮、硝铵及无机磷等，从而大大降低富营养化水体中的氮磷水平，使引起富营养化的浮萍等由于失去赖以生存的高营养条件而无法在水体中大量繁殖，达到以藻治藻的目的。下层动物腔内放置河蚌等蚌类生物；水层吊养了蚌类生物后，蚌壳上很快会附着丝状藻类、原生动物、腔肠动物、多孔动物等，附着的藻类直接吸收营养盐，原生动物中的固着纤毛虫和低等多细胞动物(腔肠动物、多孔动物)均可以滤食浮游植物和有机碎屑。在水层20~40厘米之间形成这一生物新群落，参与了吸收水体营养盐、滤食藻类的生物净化作用，使水体透明度、营养盐结构发生变化，使大湖区、大库区的水体富营养化得到有效预防。中部岛体的底部设有由多根聚丙烯细线组成的微生物挂膜装置，生长在膜上的微生物(主要是脱氮菌、除磷菌)对水体中的氮化合物以及磷化合物进行吸收、转化和代谢，从而降低了水体中氮、磷化合物浓度，从而抑制了藻类的大量繁殖，达到了治理水体富营养化的目的。

4、曝气装置与曝气管连通进行曝气处理，从而对水体进行充氧。此外，如图5所示，外围管上竖向曝气支管的曝气孔曝气方向为水平朝向外围管的外侧，当中心浮岛、周围浮岛上的曝气装置开启后，周围浮岛上有一条外围管与中心浮岛上的一条外围管相对，曝气产生的暗流方向相对立，从而保证中心浮岛与周围浮岛之间的间隔，避免中心浮岛与周围浮岛在水流或波浪等的作用下聚集。

附图说明

图1是本发明中中心浮岛与周围浮岛散开状态结构示意图。

图2是图1中I部放大图。

图3是图1中II部放大图。

图4是本发明中中心浮岛剖面视图。

图5是本发明中曝气装置工作时水波暗流相互作用结构示意图。

图6是本发明中中心浮岛与周围浮岛聚集状态结构示意图。

图中所示标号：

1、中心浮岛；2、周围浮岛；3、中部岛体；4、曝气管；5、曝气装置；6、生物生态处理围腔；7、上层植物腔；8、下层动物腔；9、伺服电机；10、绕绳轮；11、拉绳；12、微生物挂膜装置；13、外围管；14、连接管；15、内围管；16、竖向曝气支管；17、曝气孔；18、抛锚；19、绳环。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

请参考图1至图6，本发明所述是一种改善富氧化水体的生态处理装置，主要包括中心浮岛1、连接装置和周围浮岛2；中心浮岛1和周围浮岛2为大小相等、形状一致，本实施例中，中心浮岛1和周围浮岛2优选使用正六边形。中心浮岛1和周围浮岛2均包括有中部岛体3和曝气管4。曝气管4设置在中部岛体3的外围，中部岛体3上设有曝气装置5，该曝气装置5与曝气管4相连通。

中心浮岛1和周围浮岛2上设有生物生态处理围腔6，生物生态处理围腔6包括上层植物腔7和下层动物腔8。上层植物腔7内可设置漂浮水生植物，下层动物腔8内可放置河蚌等蚌类生物。

其中，漂浮水生植物可以种植水网藻或高等水生植物，水网藻繁殖能力强，在生长过程中能够吸收大量的氨氮、硝铵及无机磷等，从而大大降低富营养化水体中的氮磷水平，使引起富营养化的浮萍等由于失去耐以生存的高营养条件而无法在水体中大量繁殖，达到以藻治藻的目的。而且水网藻在冬季也能正常生长，只是生长效率降低，但对氨氮、硝铵及无机磷等仍有较大的去除效果。高等水生植物包括挺水植物、漂浮植物、根生浮叶植物和沉水植物。水生植物在富营养化水体的净化中起着十分重要的作用,其对水体的净化是吸附沉淀、吸收代谢、富集浓缩等各种综合作用的结果。一方面,水生植物自身能吸收一部分营养物质以供植物体本身的生长发育,同时,植物根区为微型生物的生存及其降解营养物质提供了必要的场所环境。水生高等植物重要的功能之一就是将氧气从上部输送至根部,使根区形成一种好氧环境,从而刺激有机物质的分解和硝化细菌的生长。所述下层动物腔8内放置河蚌等蚌类生物；水层吊样了蚌类生物后，蚌壳上很快会附着丝状藻类、原生动物、腔肠动物、多孔动物等，附着的藻类直接吸收营养盐，原生动物中的固着纤毛虫和低等多细胞动物(腔肠动物、多孔动物)均可以滤食浮游植物和有机碎屑。在水层20~40厘米之间形成这一生物新群落，参与了吸收水体营养盐、滤食藻类的生物净化作用，使水体透明度、营养盐结构发生变化，使大湖区、大库区的水体富营养化得到有效预防。

请参考图4，中心浮岛1和周围浮岛2之间通过连接装置连接，连接装置包括伺服电机9、绕绳轮10和拉绳11。拉绳11一端与周围浮岛2连接，另一端与绕绳轮10连接，伺服电机9与绕绳轮10传动连接。中心浮岛1和周围浮岛2上均设置绳环19，拉绳11均穿过绳环19，通过绳环19限位，当需要将周围浮岛2向中心浮岛1拉拢聚集时，首先将曝气装置5关闭，避免曝气装置5产生的暗流影响。然后伺服电机9转动，伺服电机9的转动会将拉绳11缠绕在绕绳轮10上，从而将周围浮岛2向中心浮岛1拉拢聚集。当当需要将周围浮岛2远离中心浮岛1分散开时，首先将中部岛体3进行抛锚18，使中部岛体3位置固定，然后通过启动周围浮岛2上中部岛体3的螺旋桨，将周围浮岛2远离中心浮岛1分散开，然后再开启曝气装置5。

中部岛体3的底部设有由多根聚丙烯细线组成的微生物挂膜装置12，该微生物挂膜装置12有利于微生物的生长。生长在膜上的微生物(主要是脱氮菌、除磷菌)对水体中的氮化合物以及磷化合物进行吸收、转化和代谢，从而降低了水体中氮、磷化合物浓度，从而抑制了藻类的大量繁殖，达到了治理水体富营养化的目的。

请同时参考图2、图3和图4，曝气管4包括外围管13、连接管14和内围管15，内围管15设置在中部岛体3的周边，外围管13围合在内围管15的外侧，外围管13和内围管15之间通过连接管14连通。生物生态处理围腔6设置在外围管13、连接管14和内围管15之间形成的空腔。外围管13、连接管14和内围管15上均设有竖向曝气支管16，竖向曝气支管16上设有曝气孔17，外围管13上竖向曝气支管16的曝气孔17曝气方向为在水面以下水平向外，连接管14和内围管15上竖向曝气支管16的曝气孔17曝气方向为在水面以下四周曝气。曝气装置5与曝气管4连通进行曝气处理，从而对水体进行充氧。

请参考图4和图5，外围管13上竖向曝气支管16的曝气孔17曝气方向为水平朝向外围管13的外侧，中心浮岛1、周围浮岛2上的曝气装置5开启后，周围浮岛2上有一条外围管13与中心浮岛1上的一条外围管13相对，曝气产生的暗流方向相对立，这就能很好的保证中心浮岛1与周围浮岛2之间的间隔，使周围浮岛2能够散开，曝气装置5工作后，中心浮岛1与周围浮岛2之间就不会聚集。连接管14和内围管15用于对中部岛体3底部进行曝气。

本实施例中，中部岛体3底部设有抛锚18。抛锚18沉底后能够将中心浮岛1稳定的固定在湖内的某处，使装置受大风、大雨及大浪的影响小，使整个装置不会不定向的无规则游动，便于对浮岛进行定位控制。

作为一种优选的实施方式，中心浮岛1和周围浮岛2上均设有太阳能电池板，伺服电机9和曝气装置5通过太阳能电池板供电。

作为一种优选的实施方式，中部岛体3上还设有控制中部岛体3前进的螺旋桨。螺旋桨用于驱动中心浮岛1和周围浮岛2的位置移动，使中心浮岛1和周围浮岛2类似于电动船体。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (1)

1.一种改善富氧化水体的生态处理装置，其特征在于，包括中心浮岛（1）、连接装置和周围浮岛（2）；所述中心浮岛（1）和周围浮岛（2）的大小相等、形状一致；

所述中心浮岛（1）和周围浮岛（2）均包括有中部岛体（3）和曝气管（4）；所述曝气管（4）设置在中部岛体（3）的外围，所述中部岛体（3）上设有曝气装置（5），所述曝气装置（5）与曝气管（4）相连通；

所述曝气管（4）包括外围管（13）、连接管（14）和内围管（15），所述内围管（15）设置在中部岛体（3）的周边，所述外围管（13）围合在所述内围管（15）的外侧，所述外围管（13）和内围管（15）之间通过连接管（14）连通；所述外围管（13）、连接管（14）和内围管（15）上均设有竖直向下延伸的竖向曝气支管（16），所述竖向曝气支管（16）上设有曝气孔（17），与所述外围管（13）连接的竖向曝气支管（16）上的曝气孔（17）曝气方向为水平朝向外围管（13）外侧；

所述中心浮岛（1）和周围浮岛（2）上均设有生物生态处理围腔（6），所述生物生态处理围腔（6）设置在所述外围管（13）、连接管（14）和内围管（15）之间，所述生物生态处理围腔（6）包括用于放置漂浮水生植物的上层植物腔（7）和用于放置蚌类生物的下层动物腔（8）；

所述中心浮岛（1）和周围浮岛（2）之间通过连接装置连接，所述连接装置包括伺服电机（9）、绕绳轮（10）和拉绳（11）；所述拉绳（11）一端与周围浮岛（2）连接，所述拉绳（11）另一端与绕绳轮（10）连接，所述中心浮岛（1）和周围浮岛（2）的周边上均设有用于对所述拉绳（11）形成限位的绳环（19）；所述伺服电机（9）与绕绳轮（10）传动连接；所述中心浮岛（1）和周围浮岛（2）上均设有太阳能电池板，所述伺服电机（9）和曝气装置（5）通过太阳能电池板供电；

所述中部岛体（3）的底部设有抛锚（18）和微生物挂膜装置（12），所述微生物挂膜装置（12）包括多根聚丙烯细线；所述中部岛体（3）上还设有用于控制中部岛体（3）前进的螺旋桨。

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