CN111470635A - 一种改善城市景观水体的太阳能曝气浮岛一体机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改善城市景观水体的太阳能曝气浮岛一体机，具有浮箱，所述浮箱上方搭建支架，支架连接若干太阳能板，支架中部设有太阳能转换工作区，浮箱中心下方设置有升降台，升降台上放置有潜水泵，潜水泵配置有进气管向上穿过浮箱露出水面，潜水泵下方通过轴承连接涡壳，涡壳出水方向与涡壳相切，在潜水泵作用下，气水混合液在水平方向360°旋转喷出。浮箱外侧设置有生态浮板，生态浮板上方种植水生植物，下方悬挂有生态填料。本发明所构建的太阳能曝气浮岛一体机具有可调节性高，适用范围广，工艺集成化，去污能力强等优势，设备整体可观赏性强，有利于打造花园城市，美丽乡村，建设生态文明。

Description

一种改善城市景观水体的太阳能曝气浮岛一体机

技术领域

本发明涉及河道污染治理技术领域，特指一种改善城市景观水体的太阳能曝气浮岛一体机。

背景技术

水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河湖、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。

近20年来，我国对富营养化的治理方面研究的更多，有化学、物理以及生物方法进行生态修复。比如，挖掘底泥沉积物、进行水体深层曝气、投加化学药剂杀藻、投加适量微生物、培养功能性植物、建立人工生态体系等。

目前，现有的人工生浮岛结构大致有以下三种，具体缺点为：

（1）专利CN105776560 A公开了一种水生态修复移动式太阳能浮岛及水生态修复方法，采用压力软管进行曝气，浮岛采用竹支撑结构。但是采用该技术软管单靠重力球无法进行固定会随河道水流进行不定向摆动，曝气高度调节不方便；浮岛下方无悬挂填料，处理效率不高；竹制浮岛长年浸泡在水里易腐烂；

（2）专利CN208055032 U公开了组合式太阳能生态浮岛，在浮体圈底部中心设有导流管，导流管上下连接空气泵与曝气盘，浮体圈外围与浮岛相连，浮岛底部设置有网兜，网兜内填充有生物填料。但该仪器未配备有备用电池，在阴天光照不足的情况下无法正常运行；

（3）专利CN06538273 U公开了一种组合式河道太阳能曝气生态浮岛。采用管式曝气机进行曝气，外框架的上部中间安装有与曝气机连接的太阳能蓄电装置，生态浮岛下方悬挂有组合填料，管式曝气器悬挂在组合填料下方，生态浮岛上种植挺水植物。在一些SS较高的水体中，管式曝气器容易堵塞，维修不方便。

发明内容

本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种可调节性高，适用范围广，工艺集成化，去污能力强的太阳能曝气浮岛一体机。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明为一种改善城市景观水体的太阳能曝气浮岛一体机，具有浮箱，所述浮箱上方搭建支架，支架连接若干太阳能板，支架中部设有太阳能转换工作区，浮箱中心下方设置有升降台，升降台上放置有潜水泵，潜水泵配置有进气管向上穿过浮箱露出水面，所述潜水泵下方通过轴承连接涡壳，所述浮箱外侧设置有生态浮板，生态浮板上方种植水生植物，下方悬挂有生态填料。

上述方案中，若干太阳能板围绕支架上部边缘倾斜向下布置，太阳能板下端通过浮箱上的PVC管固定。

进一步的，太阳能转换工作区中配置有蓄电池，蓄电池与太阳能板、潜水泵电性连接，涡壳出水方向与涡壳相切，在潜水泵作用下，气水混合液在水平方向360°旋转喷出。

进一步的，生物填料的入水深度不超过轴承。

优选的，生物填料采用碳素纤维草。

进一步的，生态浮板为若干圆柱形的浮块绕于浮箱外侧组合而成，圆柱形浮块垂直悬浮于水中。

本发明的有益效果为：

1. 可调节性高，适用范围广。可根据治理水域的水深及水质调节涡壳式水力旋转推流曝气机的高度及功率大小，确保设备最佳的使用效率，同时该设备适用于湖泊、河道或者周边无电源点可接入的水域治理等；

2. 工艺集成一体，去污效率高。该设备集成了水生植物、微生物、生物填料和旋转推流曝气等多种工艺技术，通过涡壳式水力360°旋转推流曝气机均匀的为周围水生植物和生物填料上附着的微生物提供充足的氧气，强化了植物修复--生物处理的协同作用，大大提高设备对治理水域的污染物质及富营养化因子的去除效果；

3.节能降耗，稳定运行。在阳光充足的条件下，此设备通过太阳能板将太阳能转换为电能，便能提供整台设备的运行，无需配备电缆和额外电源，另外还配有临时供电装置，在阴天或者日照条件不足的情况下可手动配置蓄电池供机器运行以保证设备长期的正常运行。

附图说明：

附图1为本发明的侧视图；

附图2为本发明的侧部截面图；

附图3为本发明的俯视图；

附图4为本发明的俯面剖视图。

具体实施方式：

请参阅图1至图4所示，系为本发明之较佳实施例的结构示意图，本发明为一种改善城市景观水体的太阳能曝气浮岛一体机，具有浮箱1，所述浮箱1上方搭建支架9，支架9连接若干太阳能板2，若干太阳能板2围绕支架9上部边缘倾斜向下布置，太阳能板2下端通过浮箱1上的PVC管12固定。支架9中部设有太阳能转换工作区10，太阳能转换工作区10中配置有12V的盐酸蓄电池，浮箱1中心下方设置有升降台4，升降台4上放置有潜水泵7，潜水泵7配置有进气管5向上穿过浮箱1露出水面，所述潜水泵7下方通过轴承11连接涡壳8，蓄电池与太阳能板2、潜水泵7电性连接，具体由8块单晶硅材质的太阳能板2围绕支架9形成锥形八面体结构，通过吸收太阳光，在配有12V盐酸蓄电池的太阳能转换工作区10将太阳能转化为电能，为潜水泵7提供动力，进而推动涡壳形成旋转水力曝气增氧。

根据治理水域的水深，潜水泵7通过升降台4进行高度调节，涡壳8的出水口距底泥宜大于30cm，轴承11连接潜水泵7与涡壳8，在潜水泵7的内部利用液体产生回旋流，在离心作用下，使其内部形成负压区，空气通过进气管5进入负压区，在容器槽内部形成周边液体带和中心气体带，在高速叶轮的剪切力作用下，产生气水混合液从涡壳出水口高速喷出。

涡壳8出水方向与涡壳8相切，涡壳本身通过轴承可以360°自由旋转，在潜水泵7作用下，导致当水流从涡壳8喷出后便会产生与水流相反的推动力带动涡壳8旋转，气水混合液在水平方向360°自由旋转喷出，达到水力旋转推流曝气的效果，使曝气效果更加均匀，大大提升水中的溶解氧水平。

升降台4可以采用手动升降台或电动升降台，手动升降台可以通过多段金属连杆之间经过插销固定，即升降台4两侧对称设置有连杆与浮箱1底部连接，连杆至少两段配合可以进行伸缩，两侧的连杆手动调节伸缩至相同高度，通过插销固定即可；而电动升降台可以通过电机驱动，电机固定于浮箱1上，通过链条连接升降台4升降。升降台4的高度调节可以使涡壳8曝气处于合适位置，优选距离底泥大于30cm，且曝气形成的高速气水流的作用范围不能对生态填料6造成影响，避免影响微生动的生长、繁殖。

本发明的太阳能曝气浮岛一体机应用领域：

①应用于人工湖、水库等景观水体，可以有效改善河道、湖泊的水体质量，抑制藻类爆发，同时大幅度地消解底泥中的有机物，降低底泥厚度，提高水体自净化能力，加快生态系统的构建和恢复，同时美化环境，营造美丽的景观效果；

②在一些比较偏远电网难以覆盖的偏远河道，通过太阳能转化为电能，解决曝气设备用电的局限性。

浮箱1外侧设置有生态浮板13，生态浮板13为若干圆柱形的浮块绕于浮箱1外侧组合而成，圆柱形浮块垂直悬浮于水中。

生态浮板13上方种植水生植物3，水生植物3可选取圆币草、粉绿狐尾藻、黄花水龙等低矮浮水水生植物，一方面通过植物的吸收富集作用直接摄取水中的营养物质，另一方面又为微生物的吸附和代谢提供了良好的生存环境，且植物根部的分泌物还可以促进某些嗜磷、氮细菌的生长，促进氮、磷释放、转化、从而间接提高净化率。

生态浮板13下方悬挂有生态填料6，即各圆柱形浮块的表面悬挂生态填料6，生物填料6采用碳素纤维草，由活性碳纤维丝作为功能层，生物填料6的入水深度不得超过轴承11处，碳素纤维草具有很大的表面积，能吸收、吸附、截留水中溶解态和悬浮污染物，为各类微生物、藻类和微生动的生长、繁殖提供良好的着生、附着或穴居条件，最终在生物载体上开成薄层的具有很强净化活性功能的生物膜，通过涡壳8水力旋转推流曝气为其周围微生物提供充足的氧气，加速微生物分解污水中的有机物，形成小型强氧化区域，有效消解底泥中的有机物，降低底泥厚度，提高水体自净化能力，加快生态系统的构建和恢复。

本发明的太阳能曝气浮岛一体化使用太阳能发电驱动潜水泵7的运行，并使水流从涡壳8喷出后产生与水流相反的推动力带动涡壳360°自由旋转，形成小型强氧化区域，为周围的微生物的挂膜提供必要的条件，从而促进微生物的繁殖生长，加速微生物分解污水中的有机物，有效消解底泥中的有机物，提高水体自净化能力，加快生态系统的构建和恢复，生态浮岛上方种植水生植物3，通过植物的吸收、吸附和富集作用进一步去除水中的污染物质及富营养化因子。

当然，以上图示仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种改善城市景观水体的太阳能曝气浮岛一体机，具有浮箱（1），其特征在于：所述浮箱（1）上方搭建支架（9），支架（9）连接若干太阳能板（2），支架（9）中部设有太阳能转换工作区（10），浮箱（1）中心下方设置有升降台（4），升降台（4）上放置有潜水泵（7），潜水泵（7）配置有进气管（5）向上穿过浮箱（1）露出水面，所述潜水泵（7）下方通过轴承（11）连接涡壳（8），所述浮箱（1）外侧设置有生态浮板（13），生态浮板（13）上方种植水生植物（3），下方悬挂有生态填料（6）。

2.根据权利要求1所述的一种改善城市景观水体的太阳能曝气浮岛一体机，其特征在于：所述若干太阳能板（2）围绕支架（9）上部边缘倾斜向下布置，太阳能板（2）下端通过浮箱（1）上的PVC管（12）固定。

3.根据权利要求1或2所述的一种改善城市景观水体的太阳能曝气浮岛一体机，其特征在于：所述太阳能转换工作区（10）中配置有蓄电池，蓄电池与太阳能板（2）、潜水泵（7）电性连接，涡壳（8）出水方向与涡壳（8）相切，在潜水泵（7）作用下，气水混合液在水平方向360°旋转喷出。

4.根据权利要求3所述的一种改善城市景观水体的太阳能曝气浮岛一体机，其特征在于：所述生物填料（6）的入水深度不超过轴承（11）。

5.根据权利要求4所述的一种改善城市景观水体的太阳能曝气浮岛一体机，其特征在于：所述生物填料（6）采用碳素纤维草。

6.根据权利要求4所述的一种改善城市景观水体的太阳能曝气浮岛一体机，其特征在于：所述生态浮板（13）为若干圆柱形的浮块绕于浮箱（1）外侧组合而成，圆柱形浮块垂直悬浮于水中。

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