CN111186902A - 一种生物巢水体净化系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生物巢水体净化系统及其方法，所述水体净化系统包括主体、浮体、潜水泵和动力装置，所述动力装置包括光伏阵列和光伏逆变器，所述光伏阵列、所述光伏逆变器和所述潜水泵通过导线相连接，所述主体分为配水区、填料区和扩增区，所述配水区内通过旋转扇叶推动水流，所述填料区内放置填料过滤净化水体，所述扩增区内放置微生物营养扩增固化剂，所述主体上方安装所述光伏阵列，所述主体四周安装浮体，所述潜水泵与所述光伏逆变器安装在所述主体下方重心上。整个水体净化系统实现能源自给，结构简单，安装方便，可实现水体中营养盐的高效去除，提高水体的净化效率。

Description

一种生物巢水体净化系统及其方法

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种生物巢水体净化系统及 其方法。

背景技术

随着经济快速发展及城市化进程加快，江河湖泊、景观水体等的 污染负荷日益增大，导致水体污染和富营养化问题日趋严重。过多的 氮磷等营养物质排入到自然水体中导致水体富营养化，富营养化造成 水体透明度降低，阳光难以穿透水层从而影响水体中植物的光合作用 和氧气的释放，同时浮游动植物的大量繁殖消耗了水中大量的氧，使 水中溶解氧严重不足，溶解氧的不足对水生生物有害，可导致其大量 死亡。富营养化水体底层堆积的有机物质在厌氧条件下分解产生的有 害气体，以及一些浮游生物产生的生物毒素，也会伤害水生生物，导 致水生生物种类减少，整个生态系统都受到破坏。

近年来，针对江河、湖泊等自然水体，世界各地开发了各种水体 净化技术，主要包括曝气、底泥疏浚、引水冲刷和送到污水处理厂处 理等技术。然后，现有的水体治理方法容易破坏原有的生态环境，占 用大量的土地资源，易产生二次污染。因此，针对污染水体的原位处 理装置，受到青睐。一般的浮岛式水体净化装置净化效率低，不能够 满足富营养化水体净化的需求，因此提供一整套高效的水生生物净化 系统能够有效的提高水体净化效率。

发明内容

本发明针对现有技术的诸多不足，提供一种应用于湖泊水体的生 物净化系统及其方法，利用太阳能作为能源，漂浮于水面之上，实现 整个装置的能源自给，形成一整套的水体生物净化系统，结构简单， 安装方便，可实现水体中营养盐的高效去除，提高水体的净化效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种生物巢水体净化系 统，包括主体、潜水泵和动力装置，所述动力装置包括光伏阵列和光 伏逆变器，所述光伏阵列、所述光伏逆变器和所述潜水泵通过导线相 连接，所述主体包括配水区、填料区和扩增区，所述配水区内通过旋 转扇叶推动水流，所述填料区内设置填料过滤净化水体，所述扩增区 内设置微生物营养扩增固化剂，所述主体上方安装所述光伏阵列，所 述主体四周安装浮体，所述潜水泵和所述光伏逆变器安装在所述主体 下方重心上，所述潜水泵通过进水管与所述主体的配水区一侧相连 接，所述主体的另外一侧安装有出水口。

进一步，所述光伏阵列安装在所述主体上方，与所述主体盖板相 连接(例如通过螺钉)，所述盖板盖在所述主体之上，所述盖板与所 述主体之间安放有防水胶圈(例如橡皮圈)。所述光伏阵列通过转化 太阳能为所述潜水泵的运转提供能量。

进一步，所述浮体通过连接装置与所述主体相连接，所述浮体上 侧为平面，下侧呈弧形，所述浮体厚度可以根据装置尺寸和重量进行 调节。

进一步，所述主体上方安装有四根出水管，所述出水管向上弯曲， 可以向四周喷水。

进一步，所述配水区内有四根旋转扇叶用于推动水流，通过一侧 持续进水提供动力。

进一步，所述填料区通过分隔板分为四个填料仓，可以分别装入 不同的填料用于净化水质，所述填料区底与所述配水区通过底板分 隔，所述隔板上均匀分布有孔洞，所述孔洞的孔径可以根据填料的粒 径大小进行调节。

进一步，填料区选用的填料可以是轻质沸石、陶粒等不同填料的 一种或几种，填料区填料在填料区二分之一到三分之二体积之间。填 料对配水区营通过对营养物质进行吸附从而对来水进行初步净化。

进一步，所述扩增区通过底板与所述填料区分隔，所述扩增区底 板呈向下的弧形，可以最大化的利用水流的边际效应，所述扩增区的 底板上均匀布满孔洞，所述孔洞的孔径可以根据微生物营养扩增固化 剂粒径大小进行调节。所述扩增区内设有微生物扩增固化剂，可以刺 激有益微生物快速生长，提高有益微生物活性，扩增后，通过水流喷 入自然水体可以快速净化水质。

进一步，微生物营养扩增固化剂微生物扩增固化剂是一种由有机 物、小分子有机酸、微量元素等多种成分组成的复合制剂，通过高分 子塑料注塑成型。微生物扩增固化剂可以缓慢释放营养物质促进有益 微生物的新陈代谢，提高其生化反应速度，增强活性。

进一步，微生物营养扩增固化剂包括如下重量组分：

进一步，所述微生物营养固化剂通过造粒机一次成型，微生物营 养扩增固化剂呈球形，直径小于5mm。

进一步所述聚合物(PHB)为高分子塑料颗粒。

进一步，所述麦芽糖为固体颗粒。

进一步，所述主体内壁设置有支撑角，用于支撑所述扩增区底板 和所述填料区底板，所述扩增区底板与所述填料区底板与所述主体不 相连接，可以自由取出。

进一步，所述潜水泵与所述光伏逆变器安装在所述主体底部，固 定在所述主体底部重心处(例如通过固定线圈)，所述潜水泵通过导 线与所述光伏逆变器连接，所述光伏逆变器通过导线与所述光伏阵列 相连接。

进一步，所述进水口通过管道与所述潜水泵相连接，所述管道上 安装有阀门用于控制水流。

进一步，所述放水口安装有阀门。

本发明还提供了使用本发明的水体生物净化系统进行水体净化 的方法，所述方法包括：

所述光伏逆变器从所述光伏阵列获得的电力，为所述动力装置供 电；

通过所述动力装置提供动力，所述潜水泵从外界水体中吸入水流 送入所述进水管中，所述配水区水流从所述进水口流入，推动所述旋 转扇叶沿旋转轴旋转带动水流旋转向上，

所述填料区位于所述配水区之上，所述填料区与所述扩增区之间 留有空间，所述扩增仓在所述扩增区底板之上，水流旋转向上，

通过所述填料区的初步过滤净化，经所述扩增区底板流入所述扩 增仓，与所述扩增仓内微生物营养扩增固化剂充分混合摩擦，继续向 上经出水管进入湖泊水体，净化水体水质。

本发明的上述技术方案具有如下优点：本水体净化系统利用太阳 能作为能源，实现整个装置的能源自给，使用成本低、廉价清洁。净 化系统使用浮体漂浮于水面之上，能够自由移动净化系统的位置，灵 活的布置在所需要的位置之上，提高了水体净化效率，步骤简单、易 于操作。主体内填料区可以填入不同填料对入水进行初步过滤净化， 扩增区填入微生物营养化扩增固化剂，可以有效提高微生物数量和活 性，通过出水管喷洒在水体中，净化水体水质。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技 术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的 其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步说 明。

附图说明

图1是本发明的一种生物巢水体净化系统的结构图。

图2是潜水泵及光伏逆变器的俯视图。

图3是旋转扇叶的俯视图。

图4是填料区底板的俯视图。

图5是扩增区底板的俯视图。

图中1是支撑腿，2是潜水泵，3是光伏逆变器，4是固定线圈， 5是进水管，6是进水口，7是旋转扇叶，8是旋转轴，9是填料区底 板，10是填料区，11是分隔板，12是导线，13是扩增区底板，14 是扩增仓，15是浮体，16是出水管，17是光伏阵列，18是盖板，19 是阀门，20是放水口，21是支撑角，22是支撑角。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结 合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不 是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没 有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明 保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电 连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个 元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理 解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图5所示，一种应用于湖泊水体的生物净化系统包括主 体，浮体15，潜水泵2和动力装置。主体包括分为配水区、填料区和 扩增区，配水区水流从一侧进水口6流入，推动旋转扇叶7沿旋转轴8 旋转带动水流旋转向上，放水口20位于另一侧。填料区位于配水区之 上，配水区底板9通过支撑角22支撑，隔板11把填料区分为四个仓室。 填料区与扩增区之间留有空间，填料区底板13被支撑角21支撑，扩增 仓在扩增区底板之上，水流旋转向上，通过填料区的初步过滤净化， 经扩增区底板13流入扩增仓，与扩增仓内微生物营养扩增固化剂充分 混合摩擦，继续向上经出水管16进入湖泊水体，净化水体水质。

填料区选用的填料可以是轻质沸石、陶粒等不同填料的一种或几 种，填料区填料在填料区二分之一到三分之二体积之间。填料对配水 区营通过对营养物质进行吸附从而对来水进行初步净化。

扩增仓内微生物营养扩增固化剂包括如下重量组分：

所述微生物营养固化剂通过造粒机一次成型，微生物营养扩增固 化剂呈球形，直径小于5mm；所述聚合物(PHB)为高分子塑料颗 粒；所述麦芽糖为固体颗粒。

潜水泵2位于主体之下，通过固定线圈4与主体相连接，潜水泵通 过进水管5与进水口6向连接，进水管6上安装有阀门19用于管道水流 的开启与闭合。通过动力装置提供动力，潜水泵2从外界水体中吸入 水流送入进水管5中，经过阀门19和进水口6进水主体配水区。

动力装置包括光伏阵列17和光伏逆变器3，两者通过导线12向连 接，光伏逆变器3通过导线12与潜水泵2相连接。光伏阵列17位于主体 盖板18之上，通过固定装置固定。光伏阵列17吸收太阳能转化为电能， 通过导线12传输到光伏逆变器3，电能经光伏逆变器转换流入潜水泵 2，带动其运转。

浮体15连接在主体上部，承担整体系统的浮力，使其漂浮于水面 之上。

实施例

2016年夏季采用本生物净化系统及方法于江苏省宜兴市市政府 一个800m²景观湖泊进行实验，设备安装前宜兴市政府景观湖泊水体 中TN含量平均值为1.81mg/L，氨氮含量平均值为0.39mg/L，硝氮含 量平均值为0.16mg/L，COD_Mn含量平均值为5.51mg/L。设备安装运行 一个月左右，池塘水体中TN含量平均值下降了23.76％，氨氮含量平 均值下降了42.11％，硝氮含量平均值下降了18.75％，CODMn含量平 均值下降了24.86％。

综上所述，本发明实施例提供的一种应用于湖泊水体的生物净化 系统，包括主体、浮体、潜水泵和动力装置，所述动力装置包括光伏 阵列和光伏逆变器，所述光伏阵列、所述光伏逆变器和所述潜水泵通 过导线相连接，所述主体分为配水区、填料区和扩增区，所述配水区 内通过旋转扇叶推动水流，所述填料区内放置填料过滤净化水体，所 述扩增区内放置微生物营养扩增固化剂，所述主体上方安装光伏阵 列，所述主体四周安装浮体，所述潜水泵与所述光伏逆变器安装在所 述主体下方重心上，所述潜水泵通过进水管与所述主体配水区一侧相 连接，所述主体另外一侧安装有出水口。本系统可以高效的净化水体水质，步骤简单，操作灵活。同时，本发明实施例的动力系统采用太 阳能供电，具有环保节能的效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而 非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领 域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技 术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修 改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方 案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种生物巢水体净化系统，包括主体、潜水泵和动力装置，所述动力装置包括光伏阵列和光伏逆变器，所述光伏阵列、所述光伏逆变器和所述潜水泵通过导线相连接，所述主体包括配水区、填料区和扩增区，所述配水区内通过旋转扇叶推动水流，所述填料区内设置填料过滤净化水体，所述扩增区内设置微生物营养扩增固化剂，所述主体上方安装所述光伏阵列，所述主体四周安装浮体，所述潜水泵和所述光伏逆变器安装在所述主体下方重心上，所述潜水泵通过进水管与所述主体的配水区一侧相连接，所述主体的另外一侧安装有出水口。

2.根据权利要求1所述的水体生物净化系统，所述光伏阵列安装在所述主体上方，与所述主体盖板相连接，所述盖板盖在所述主体之上，所述盖板与所述主体之间安放有防止胶圈。

3.根据权利要求1所述的水体生物净化系统，所述浮体通过连接装置与所述主体相连接，所述浮体上侧为平面，下侧呈弧形，所述浮体厚度可以根据装置尺寸和重量进行调节。

4.根据权利要求1所述的水体生物净化系统，所述主体上方安装有四根出水管，所述出水管向上弯曲，可以向四周喷水。

5.根据权利要求1所述的水体生物净化系统，所述配水区内有四根旋转扇叶用于推动水流，通过一侧持续进水提供动力。

6.根据权利要求1所述的水体生物净化系统，所述填料区通过分隔板分为四个填料仓，可以分别装入不同的填料用于净化水质，所述填料区底与所述配水区通过底板分隔，所述隔板上均匀分布有孔洞。

7.根据权利要求1所述的水体生物净化系统，所述扩增区通过底板与所述填料区分隔，所述扩增区底板呈向下的弧形，所述扩增区的底板上均匀布满孔洞，所述扩增区内设有微生物扩增固化剂。

8.根据权利要求7所述的水体生物净化系统，所述微生物扩增固化剂包括如下重量组分：

9.根据权利要求1-8任一项所述的水体生物净化系统，所述潜水泵与所述光伏逆变器安装在所述主体底部，固定在所述主体底部重心处，所述潜水泵通过导线与所述光伏逆变器连接，所述光伏逆变器通过导线与所述光伏阵列相连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的水体生物净化系统进行水体生物净化的方法，包括：

所述光伏逆变器从所述光伏阵列获得的电力，为所述动力装置供电；

通过所述动力装置提供动力，所述潜水泵从外界水体中吸入水流送入所述进水管中，所述配水区水流从所述进水口流入，推动所述旋转扇叶沿旋转轴旋转带动水流旋转向上，

所述填料区位于所述配水区之上，所述填料区与所述扩增区之间留有空间，所述扩增仓在所述扩增区底板之上，水流旋转向上，

通过所述填料区的初步过滤净化，经所述扩增区底板流入所述扩增仓，与所述扩增仓内微生物营养扩增固化剂充分混合摩擦，继续向上经出水管进入湖泊水体，净化水体水质。

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