CN113045132B - 一种水生态修复装置及其修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉公开一种水生态修复装置及其修复方法，包括下端开口的导流管，导流管顶部固定有生物修复组件，导流管两侧有正离子过滤组件和负离子过滤组件；导流管内有水泵，导流管内竖直设有正电极和负电极，正电极和负电极之间设置有隔板，隔板将导流管分隔为负离子区和正离子区，正电极和负电极底部连通有絮凝剂存放箱，导流管底部外侧有感应器；正离子区与正离子过滤组件连通，负离子区与负离子过滤组件连通，正离子过滤组件和负离子过滤组件连通有汇流箱，汇流箱与生物修复组件连通；第一管路、第二管路缠绕在外侧；生物修复组件端部固定有若干浮体。本发明提供一种修复效率高且可以同时修复重金属污染和氮、磷浓度高的污染的水生态修复装置。

Description

一种水生态修复装置及其修复方法

技术领域

本发明涉及水生态技术领域，尤其涉及一种水生态修复装置及其修复方法。

背景技术

水体富营养化是人类面临的主要环境问题之一。水体富营养化主要是由点源污染和面源污染中的氮、磷等有机物引起的。点源污染主要是由于目前我国的市政设施还不完善，城市污水处理厂的建设还不能适应经济社会发展的需要，很大一部分未经处理的污水直接排入河流、湖泊等受纳水体中，点源污染导致水体中含有大量的重金属污染物；面源污染主要是由于农业施用的氮肥、磷肥不能完全被植物所利用，在降水过程中随地表径流进入受纳水体中，引起水体氮、磷等有机物浓度升高，导致水体富营养化。

现有技术在水体修复过程中，仅单一的修复水体中的重金属或单一修复水体中的氮、磷浓度，并且这种修复方式修复速度慢且修复效果不好。

发明内容

本发明的目的是提供一种水生态修复装置及其修复方法，以解决上述问题，提供一种修复效率高且可以同时修复重金属污染和氮、磷浓度高的污染的水生态修复装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种水生态修复装置，包括下端开口的导流管，所述导流管顶部固定连接有生物修复组件，所述导流管两侧固定连接有正离子过滤组件和负离子过滤组件；

所述导流管内侧底部固定连接有水泵，所述导流管内竖直设置有正电极和负电极，所述正电极和负电极之间设置有隔板，所述隔板将所述导流管分隔为负离子区和正离子区，所述隔板底部位于所述正电极和负电极中部，所述正电极和负电极为中空结构且底部连通有絮凝剂存放箱，所述导流管底部外侧固定连接有感应器；

所述正离子区通过第一管路与所述正离子过滤组件连通，所述负离子区顶部通过第二管路与所述负离子过滤组件连通，所述正离子过滤组件和负离子过滤组件底部连通有汇流箱，所述汇流箱与所述生物修复组件侧壁连通；所述第一管路、第二管路缠绕在导流管、正离子过滤组件和负离子过滤组件外侧；

所述生物修复组件端部固定连接有若干浮体，所述生物修复组件顶部设置有电源组件和控制箱，所述水泵、感应器与所述控制箱电性连接, 所述正电极、负电极、水泵、感应器与所述电源组件电性连接。

优选的，所述正电极包括导电层，所述导电层内侧固定连接有绝缘层，所述导电层外侧周向等间隔固定连接有若干阻流板，位于同一平面的若干所述阻流板沿所述导电层轴向等间隔设置，相邻两个平面的若干所述阻流板交错设置，所述导电层与所述电源组件电性连接；所述负电极与所述正电极结构相同。

优选的，所述导流管顶部侧壁开设有正离子出水孔，所述正离子出水孔与所述负电极顶部相对应，所述正离子区通过所述正离子出水孔、第一管路与所述正离子过滤组件连通；

所述导流管顶部侧壁开设有负离子出水孔，所述负离子出水孔与所述正电极顶部相对应，所述负离子区通过所述负离子出水孔、第二管路与所述负离子过滤组件连通。

优选的，所述正离子过滤组件包括正离子过滤箱，所述正离子过滤箱内侧中部固定连接有第二滤网，所述正离子过滤箱顶部侧壁开设有正离子进水孔，所述正离子区通过所述第一管路、正离子进水孔与所述正离子过滤箱连通，所述正离子过滤箱底部与所述汇流箱连通；

所述负离子过滤组件包括负离子过滤箱，所述负离子过滤箱内侧中部固定连接有第三滤网，所述负离子过滤箱顶部侧壁开设有负离子进水孔，所述负离子区通过所述第二管路、负离子进水孔与所述负离子过滤箱连通，所述负离子过滤箱底部与所述汇流箱连通。

优选的，所述生物修复组件包括固定连接在所述导流管顶部的分水管，所述分水管内壁中部顶面固定连接有分水盘，所述分水管端部与所述浮体固定连接，所述浮体内栽培有生态修复水生植物，所述汇流箱底部连通有第三管路，所述汇流箱与所述分水管中部通过所述第三管路连通。

优选的，所述电源组件包括太阳能电池板，所述太阳能电池板电性连接有蓄电池，所述蓄电池设置在所述控制箱内，所述控制箱内设置有控制器；

所述水泵、感应器与所述控制器电性连接, 所述正电极、负电极、水泵、感应器与所述蓄电池电性连接。

优选的，所述絮凝剂存放箱固定连接在所述导流管侧壁上，所述絮凝剂存放箱内部包括阳离子腔和阴离子腔，所述阳离子腔与所述正电极底部连通，所述阴离子腔与所述负电极底部连通。

优选的，所述导流管底部的开口内固定连接有第一滤网，所述水泵外侧固定连接有水泵壳体，所述水泵壳体固定连接在所述导流管内，所述水泵壳体为棱锥结构。

一种水生态修复方法，包括如下步骤：

步骤一，将所述水生态修复装置放入至待修复水中；

步骤二，通过所述控制箱控制所述水泵运行，将深层水抽入至导流管内，经过所述正电极和负电极将水内的正离子和阴离子分离，并通过所述负离子区和正离子区分别将水送出，然后通过所述絮凝剂存放箱向水中注入絮凝剂，将正离子和阴离子分离分别进行絮凝后再经过正离子过滤组件和负离子过滤组件过滤并汇流至所述汇流箱；

步骤三，所述汇流箱送入至所述生物修复组件内再进行生物修复，完成水体的修复。

本发明具有如下技术效果：

通过控制箱控制水泵转动，水泵将待修复水从深层抽入至导流管内，水通过正电极和负电极，将水内的阴离子和阳离子分离开，并经过隔板将阳离子分隔在正离子区，将阴离子分隔在负离子区，然后经过负离子区和正离子区顶部分别输送至负离子过滤组件和正离子过滤组件，在输送过程中通过絮凝剂存放箱分别向两个不同离子的水体内添加负离子絮凝剂和正离子絮凝剂，将水体中的重金属离子进行絮凝，再经过正离子过滤组件和负离子过滤组件将絮凝后的絮凝物进行过滤，过滤后的水体经过汇流箱汇聚，再输送至生物修复组件将进行生物修复，生物修复可以吸收水中的氮、磷等物质，同时可以将水中未絮凝的重金属进一步的吸收，从而提升水体的修复效率，将第一管路和第二管路缠绕在整个装置的外侧，可以提升絮凝的时间，使絮凝效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明侧视结构示意图；

图3为本发明正电极结构示意图；

图4为本发明正电极端面结构示意图；

图5为絮凝剂存放箱与正电极、负电极连接结构示意图；

图6为本发明实施例二的结构示意图。

其中，1为导流管，101为水泵，102为水泵壳体，103为第一滤网，104为毛刷，2为隔板，3为正电极，301为阻流板，302为导电层，303为绝缘层，4为负电极，5为正离子出水孔，6为负离子出水孔，8为负离子进水孔，9为正离子进水孔，11为正离子过滤箱，1101为第二滤网，10为负离子过滤箱，1001为第三滤网，12为汇流箱，13为太阳能电池板，14为控制箱，15为丝杠，16为伺服电机，17为絮凝剂存放箱，1701为阳离子腔，1702为阴离子腔，18为感应器，19为分水管，1901为分水盘，20为浮体。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

参照图1-5所示，本实施例提供一种水生态修复装置，包括下端开口的导流管1，导流管1顶部固定连接有生物修复组件，导流管1两侧固定连接有正离子过滤组件和负离子过滤组件；

导流管1内侧底部固定连接有水泵101，导流管1内竖直设置有正电极3和负电极4，正电极3和负电极4之间设置有隔板2，隔板2将导流管1分隔为负离子区和正离子区，隔板2底部位于正电极3和负电极4中部，正电极3和负电极4为中空结构且底部连通有絮凝剂存放箱17，导流管1底部外侧固定连接有感应器18；

正离子区通过第一管路与正离子过滤组件连通，负离子区顶部通过第二管路与负离子过滤组件连通，正离子过滤组件和负离子过滤组件底部连通有汇流箱12，汇流箱12与生物修复组件侧壁连通；第一管路、第二管路缠绕在导流管1、正离子过滤组件和负离子过滤组件外侧；

生物修复组件端部固定连接有若干浮体20，生物修复组件顶部设置有电源组件和控制箱14，水泵101、感应器18与控制箱14电性连接, 正电极3、负电极4、水泵101、感应器18与电源组件电性连接。

通过控制箱14控制水泵101转动，水泵101将待修复水从深层抽入至导流管1内，水通过正电极3和负电极4，将水内的阴离子和阳离子分离开，并经过隔板2将阳离子分隔在正离子区，将阴离子分隔在负离子区，然后经过负离子区和正离子区顶部分别输送至负离子过滤组件和正离子过滤组件，在输送过程中通过絮凝剂存放箱17分别向两个不同离子的水体内添加负离子絮凝剂和正离子絮凝剂，将水体中的重金属离子进行絮凝，再经过正离子过滤组件和负离子过滤组件将絮凝后的絮凝物进行过滤，过滤后的水体经过汇流箱12汇聚，再输送至生物修复组件将进行生物修复，生物修复可以吸收水中的氮、磷等物质，同时可以将水中未絮凝的重金属进一步的吸收，从而提升水体的修复效率，将第一管路和第二管路缠绕在整个装置的外侧，可以提升絮凝的时间，使絮凝效果更好。

进一步优化方案，正电极3包括导电层302，导电层302内侧固定连接有绝缘层303，导电层302外侧周向等间隔固定连接有若干阻流板301，位于同一平面的若干阻流板301沿导电层302轴向等间隔设置，相邻两个平面的若干阻流板301交错设置，导电层302与电源组件电性连接；负电极4与正电极3结构相同。通过在正电极3内设置绝缘层303防止絮凝剂在输送过程中与电极产生反应，同时在正电极3外侧设置阻流板301可以减小水体在电机外侧的流动性，使离子更好的聚集在电极外侧，负电极4与正电极3的结构及原理相同。

进一步优化方案，导流管1顶部侧壁开设有正离子出水孔5，正离子出水孔5与负电极4顶部相对应，正离子区通过正离子出水孔5、第一管路与正离子过滤组件连通；

导流管1顶部侧壁开设有负离子出水孔6，负离子出水孔6与正电极3顶部相对应，负离子区通过负离子出水孔6、第二管路与负离子过滤组件连通。

进一步优化方案，正离子过滤组件包括正离子过滤箱11，正离子过滤箱11内侧中部固定连接有第二滤网1101，正离子过滤箱11顶部侧壁开设有正离子进水孔9，正离子区通过第一管路、正离子进水孔9与正离子过滤箱11连通，正离子过滤箱11底部与汇流箱12连通；

负离子过滤组件包括负离子过滤箱10，负离子过滤箱10内侧中部固定连接有第三滤网1001，负离子过滤箱10顶部侧壁开设有负离子进水孔8，负离子区通过第二管路、负离子进水孔8与负离子过滤箱10连通，负离子过滤箱10底部与汇流箱12连通。通过设置第二滤网1101和第三滤网1001将絮凝物进行过滤。

进一步优化方案，生物修复组件包括固定连接在导流管1顶部的分水管19，分水管19内壁中部顶面固定连接有分水盘1901，分水管19端部与浮体20固定连接，浮体20内栽培有生态修复水生植物，汇流箱12底部连通有第三管路，汇流箱12与分水管19中部通过第三管路连通。通过悬浮体20可以将整个装置悬浮在水体上，通过在悬浮体20内栽培生态修复水生植物，可以将未完全絮凝的重金属实现进一步的吸收，同时生态修复水生植物可以将水体中的氮、磷进行吸收。

进一步优化方案，电源组件包括太阳能电池板13，太阳能电池板13电性连接有蓄电池，蓄电池设置在控制箱14内，控制箱14内设置有控制器；

水泵101、感应器18与控制器电性连接, 正电极3、负电极4、水泵101、感应器18与蓄电池电性连接。

进一步优化方案，絮凝剂存放箱17固定连接在导流管1侧壁上，絮凝剂存放箱17内部包括阳离子腔1701和阴离子腔1702，阳离子腔1701与正电极3底部连通，阴离子腔1702与负电极4底部连通。将絮凝剂存放箱17分为阳离子腔1701和阴离子腔1702可以分别向正电极3和负电极4内输送不同性质的絮凝剂，与通过电机分离后的重金属离子产生絮凝反应，避免了不同重金属离子在混合状态下絮凝效果不好的问题。

进一步优化方案，导流管1底部的开口内固定连接有第一滤网103，水泵101外侧固定连接有水泵壳体102，水泵壳体102固定连接在导流管1内，水泵壳体102为棱锥结构。通过设置棱锥结构的水泵壳体102，使水流过水泵101使更好的流入导流管1的顶部，通过设置第一滤网103可以避免大颗粒物进入导流管1内，保证装置的良好运行。

一种水生态修复方法，包括如下步骤：

步骤一，将水生态修复装置放入至待修复水中；

步骤二，通过控制箱14控制水泵101运行，将深层水抽入至导流管1内，经过正电极3和负电极4将水内的正离子和阴离子分离，并通过负离子区和正离子区分别将水送出，然后通过絮凝剂存放箱17向水中注入絮凝剂，将正离子和阴离子分离分别进行絮凝后再经过正离子过滤组件和负离子过滤组件过滤并汇流至汇流箱12；

步骤三，汇流箱12送入至生物修复组件内再进行生物修复，完成水体的修复。

实施例二：

参照图6所示，本实施例的水生态修复装置与实施例一的区别仅在于，水泵101为轴水泵，水泵101未固定叶片的一端穿过第一滤网103并轴接有毛刷104，正离子过滤箱11、负离子过滤箱10轴心转动分别连接有丝杠15，丝杠15外侧套接有丝杠螺母，丝杠螺母与第二滤网1101、第三滤网1001中心与丝杠螺母固定连接，丝杠15轴接有伺服电机16，过滤时通过控制箱14控制伺服电机16转动，带动丝杠15转动，使第二滤网1101、第三滤网1001实现在正离子过滤箱11、负离子过滤箱10内部的上下移动，从而使过滤效率提升。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种水生态修复装置，其特征在于：包括下端开口的导流管（1），所述导流管（1）顶部固定连接有生物修复组件，所述导流管（1）两侧固定连接有正离子过滤组件和负离子过滤组件；

所述导流管（1）内侧底部固定连接有水泵（101），所述导流管（1）内竖直设置有正电极（3）和负电极（4），所述正电极（3）和负电极（4）之间设置有隔板（2），所述隔板（2）将所述导流管（1）分隔为负离子区和正离子区，所述隔板（2）底部位于所述正电极（3）和负电极（4）中部，所述正电极（3）和负电极（4）为中空结构且底部连通有絮凝剂存放箱（17），所述导流管（1）底部外侧固定连接有感应器（18）；

所述导流管（1）顶部侧壁开设有正离子出水孔（5），所述正离子出水孔（5）与所述负电极（4）顶部相对应，所述正离子区通过所述正离子出水孔（5）、第一管路与所述正离子过滤组件连通；

所述导流管（1）顶部侧壁开设有负离子出水孔（6），所述负离子出水孔（6）与所述正电极（3）顶部相对应，所述负离子区通过所述负离子出水孔（6）、第二管路与所述负离子过滤组件连通；

所述絮凝剂存放箱（17）固定连接在所述导流管（1）侧壁上，所述絮凝剂存放箱（17）内部包括阳离子腔（1701）和阴离子腔（1702），所述阳离子腔（1701）与所述正电极（3）底部连通，所述阴离子腔（1702）与所述负电极（4）底部连通；

所述正离子区通过第一管路与所述正离子过滤组件连通，所述负离子区顶部通过第二管路与所述负离子过滤组件连通，所述正离子过滤组件和负离子过滤组件底部连通有汇流箱（12），所述汇流箱（12）与所述生物修复组件侧壁连通；所述第一管路、第二管路缠绕在导流管（1）、正离子过滤组件和负离子过滤组件外侧；

所述生物修复组件端部固定连接有若干浮体（20），所述生物修复组件顶部设置有电源组件和控制箱（14），所述水泵（101）、感应器（18）与所述控制箱（14）电性连接, 所述正电极（3）、负电极（4）、水泵（101）、感应器（18）与所述电源组件电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种水生态修复装置，其特征在于：所述正电极（3）包括导电层（302），所述导电层（302）内侧固定连接有绝缘层（303），所述导电层（302）外侧周向等间隔固定连接有若干阻流板（301），位于同一平面的若干所述阻流板（301）沿所述导电层（302）轴向等间隔设置，相邻两个平面的若干所述阻流板（301）交错设置，所述导电层（302）与所述电源组件电性连接；所述负电极（4）与所述正电极（3）结构相同。

3.根据权利要求1所述的一种水生态修复装置，其特征在于：所述正离子过滤组件包括正离子过滤箱（11），所述正离子过滤箱（11）内侧中部固定连接有第二滤网（1101），所述正离子过滤箱（11）顶部侧壁开设有正离子进水孔（9），所述正离子区通过所述第一管路、正离子进水孔（9）与所述正离子过滤箱（11）连通，所述正离子过滤箱（11）底部与所述汇流箱（12）连通；

所述负离子过滤组件包括负离子过滤箱（10），所述负离子过滤箱（10）内侧中部固定连接有第三滤网（1001），所述负离子过滤箱（10）顶部侧壁开设有负离子进水孔（8），所述负离子区通过所述第二管路、负离子进水孔（8）与所述负离子过滤箱（10）连通，所述负离子过滤箱（10）底部与所述汇流箱（12）连通。

4.根据权利要求1所述的一种水生态修复装置，其特征在于：所述生物修复组件包括固定连接在所述导流管（1）顶部的分水管（19），所述分水管（19）内壁中部顶面固定连接有分水盘（1901），所述分水管（19）端部与所述浮体（20）固定连接，所述浮体（20）内栽培有生态修复水生植物，所述汇流箱（12）底部连通有第三管路，所述汇流箱（12）与所述分水管（19）中部通过所述第三管路连通。

5.根据权利要求1所述的一种水生态修复装置，其特征在于：所述电源组件包括太阳能电池板（13），所述太阳能电池板（13）电性连接有蓄电池，所述蓄电池设置在所述控制箱（14）内，所述控制箱（14）内设置有控制器；

所述水泵（101）、感应器（18）与所述控制器电性连接, 所述正电极（3）、负电极（4）、水泵（101）、感应器（18）与所述蓄电池电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种水生态修复装置，其特征在于：所述导流管（1）底部的开口内固定连接有第一滤网（103），所述水泵（101）外侧固定连接有水泵壳体（102），所述水泵壳体（102）固定连接在所述导流管（1）内，所述水泵壳体（102）为棱锥结构。

7.一种水生态修复方法，其特征在于：此水生态修复方法基于权利要求1-6任一项所述水生态修复装置，包括如下步骤：

步骤一，将所述水生态修复装置放入至待修复水中；

步骤二，通过所述控制箱（14）控制所述水泵（101）运行，将深层水抽入至导流管（1）内，经过所述正电极（3）和负电极（4）将水内的正离子和阴离子分离，并通过所述负离子区和正离子区分别将水送出，然后通过所述絮凝剂存放箱（17）向水中注入絮凝剂，将正离子和阴离子分离分别进行絮凝后再经过正离子过滤组件和负离子过滤组件过滤并汇流至所述汇流箱（12）；

步骤三，所述汇流箱（12）送入至所述生物修复组件内再进行生物修复，完成水体的修复。

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