CN113149241A - 一种功能性河道喷泉曝气装置及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功能性河道喷泉曝气装置，采用曝气设备以及在环境功能材料缓释投加模块中选用环境功能材料的组合，例如过氧化钙和膨润土的组合；将环境功能缓释材料结合喷泉曝气设备进行工作，使其能够均匀分散到水体中，能够充分发挥环境功能缓释材料对水质提升和生态改善的效果。进一步，本发明还提供了一种基于该装置的河流净化方法，对污染河流进行水质净化，并对水域中的pH、溶解氧、透明度、化学需氧量、氨氮、总氮及总磷等数据的分析评估。结果显示，根据本发明的装置及方法能够迅速提高河道的溶解氧、透明度和氧化还原电位，并快速削减水域中的氨氮和总磷含量，能够对污染河道进行极大的水质提升和生境改善，具有良好的净化效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种功能性河道喷泉曝气装置及其应用，属于环境科学与工程技术领域。特别地，本发明还涉及一种基于该功能性河道喷泉曝气装置的河流净化方法。
背景技术
随着经济的发展、城市化进程的加快以及流域开发的加剧，自然水生态系统遭到严重破坏，河流所接纳的污废水量成倍增长，严重超出生态系统的自净能力所能承受的上限。许多地区出现河湖水体富营养化以及水质恶化等问题，在水质高有机负荷和营养盐的条件下下水体耗氧及复氧过程失衡，导致水体溶解氧含量过低，水生态系统的自净作用受到严重影响。
采用人工曝气技术向被污染的黑臭河流通入空气或氧气，提高水中溶解氧含量，能够提高好氧微生物的繁殖能力同时抑制厌氧微生物及藻类的繁殖，增强水体的自净能力从而达到清除河流污染的效果。进一步，过氧化钙作为一种绿色环保的环境功能材料(释氧材料)，不仅能提高环境修复介质的溶解氧(DO)，同时能够抑制底泥中磷的释放，被广泛应用于水体生态修复和土壤修复。
然而，普通的曝气充氧装置只是简单的对河道通入空气或氧气，并不能将例如过氧化钙等释氧材料加入河流之中，对污染河流的水质进行改善并修复水体生态环境。进一步，由于传统的曝气充氧装置不能结合过氧化钙等释氧材料进行使用，从而也限制了各种环境功能材料的组合使用，以削减河道污染物，并提升河道生境。
发明内容
为了解决目前存在的上述问题，本发明提供一种功能性河道喷泉曝气装置，并通过喷泉曝气设备结合环境功能材料的使用，迅速削减河道污染物，提升河道生境。进一步，本发明还提供一种以过氧化钙和膨润土为组合的环境功能缓释材料，并且将该环境功能缓释材料结合喷泉曝气设备的工作，使其能够均匀分散到污染河流的水环境中，充分发挥环境功能缓释材料对水质提升和生态改善的效果。
根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置，其具体技术方案如下：
根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置包括三个模块：1)曝气模块；2)环境功能材料缓释投加模块；3)电气控制系统自动模块；其中，曝气模块设置于环境功能材料缓释投加模块的内部，并且电气控制系统自动模块与曝气模块相连接，并且对曝气模块进行电气控制。
根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置，可选地，环境功能材料缓释投加模块为双层套筒，双层套筒的外套筒壁上设置有进水口；双层套筒的外套筒和内套筒之间的环形空间构成环境功能材料的缓释间；缓释间在双层套筒的内部及底部为开放空间，与曝气模块相连通；双层套筒的上部设置有多个入药孔；并且在外套筒和内套筒之间设置有多个滤桶；多个滤桶能够通过多个入药孔置入所述缓释间；环境功能材料被置于所述多个滤桶中；双层套筒的内套筒内侧设置有卡座；曝气模块被设置于该卡座上。
根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置，可选地，环境功能材料选用过氧化钙和膨润土的组合。通过过氧化钙和膨润土的组合使用，不仅能够发挥过氧化钙在水质净化时对于除磷脱氮的作用，还可以通过膨润土的絮凝沉淀作用，进一步提升水体透明度，改善水体生境。
根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置，可选地，双层套筒上部设置有四个入药孔，并将四个滤桶分别置入缓释间；并且，环境功能材料选用过氧化钙和膨润土的组合；其中，过氧化钙被置于其中两个滤桶中，膨润土被置于其余的两个滤桶。
根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置，可选地，曝气模块能够采用浮筒式喷泉曝气设备。
根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置，可选地，环境功能材料缓释投加模块的双层套筒及滤桶能够为不锈钢材料。选用不锈钢材料能够减轻装置的重量，并且使该装置免于被河道污染物腐蚀，以保证该装置正常运行。
根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置，可选地，环境功能材料缓释投加模块的双层套筒上设置的入药孔和滤桶的数量能够根据环境功能材料及其组合的实际需要而设置，例如能够设置三个滤桶，其中两个滤桶中置入过氧化钙，其余的滤桶置入膨润土。
根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置，可选地，该装置能够借助于浮箱架、浮箱、浮岛以及水生植物等辅助工具被置入待净化河流的河道中。
根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置，可选地，该装置能够安装至待净化河流的河道中央，并将装置两端用绳子等辅助工具固定到河道岸边的构筑物或者植物上，以防止装置移动。进一步，该装置跟曝气设备相匹配地采用220V或者380V的电源，并通过电气控制系统自动模块对浮筒式喷泉曝气设备进行电气控制。在一个优选实施例中，电气控制系统自动模块就近安装在岸边的构筑物上。并且，在一个优选实施例中，电气控制系统自动模块能够控制曝气设备每天曝气12个小时，然后停止运行12小时。
根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置，可选地，当该装置被置入待净化的河流后，河水通过双层套筒外壁的进水口进入套筒内的缓释间，缓释间内部滤桶中的环境功能材料和河水接触并在缓释间内缓慢释放；由于双层套筒内部的缓释间为开放的空间，并且能够与曝气设备相连通，从而溶解进入缓释间的环境功能材料会迅速被喷泉曝气设备抽吸至曝气设备，并进一步由曝气设备顶部喷出并分散到河流的水环境中，从而削减河流中的污染物，净化水质并改善生境。
本发明还提供一种基于功能性河道喷泉曝气装置的河流净化方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤a)，采用辅助工具将功能性河道喷泉曝气装置置入待净化的河流；
步骤b)，将环境功能材料置入环境功能材料缓释投加模块；具体地，将环境功能材料置入环境功能材料缓释投加模块的多个滤桶中；
步骤c)，操作电气控制系统自动模块对浮筒式喷泉曝气设备进行电气控制，使曝气设备开始运行；
步骤d)，曝气设备运行稳定之后，对待净化河流中的水域进行采样，并做采样分析，对该装置对河流的净化效果进行评估。
根据本发明的河流净化方法，可选地，环境功能材料缓释投加模块的双层套筒上设置的入药孔和滤桶的数量能够根据环境功能材料的实际需要而设置，例如能够设置三个滤桶，其中两个滤桶中置入过氧化钙，其余的滤桶置入膨润土。
根据本发明的河流净化方法，可选地，环境功能材料的选用如下：选用过氧化钙和膨润土的组合。在例如环境功能材料缓释投加模块的多个滤桶为四个滤桶时，在两个滤桶中放入过氧化钙(纯度40％，湖北鑫润德化工有限公司)，另外两个滤桶中放入膨润土(石家庄旭昂矿产品加工有限公司)；并且对材料准确称重(在一个优选实施例中，称重1kg)后倒入滤桶中。
根据本发明的河流净化方法，可选地，环境功能材料的更换周期为15天更换一次，每个滤桶每次更换的材料量为1kg。
根据本发明的河流净化方法，可选地，电气控制系统自动模块控制曝气设备每天曝气 12个小时，然后停止运行12小时。
根据本发明的河流净化方法，可选地，针对该方法对河流净化效果的评估周期为一个月，采样频率为2天/次，采样点设置对照点及控制点。
本发明有益效果是：
根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置，采用环境功能材料缓释投加模块结合曝气设备，能够将过氧化钙等释氧材料加入河流之中进行河流水质的净化，能够迅速削减河流中的污染物，提升河道生境。
进一步，根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置，由于环境功能材料缓释投加模块中设置有多个滤桶，能够在河流净化过程中根据需要选用环境功能材料及其组合；并且，根据本发明提供的以过氧化钙和膨润土为组合的环境功能材料，将该环境功能材料结合喷泉曝气设备进行工作，使其能够均匀分散到水体中，充分发挥环境功能缓释材料对水质提升和生态改善的效果。
根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置，采用曝气设备以及在环境功能材料缓释投加模块中选用环境功能材料的组合，例如过氧化钙和膨润土的组合，并采用基于该装置的河流净化方法，对污染河流进行水质净化。进一步，针对本发明基于功能性河道喷泉曝气装置的河流净化方法的对水质净化的效果进行采样分析，并对水域中的pH、溶解氧、透明度、化学需氧量、氨氮、总氮及总磷等指标的分析评估显示，根据本发明的装置及方法能够迅速提高河道的溶解氧、透明度和氧化还原电位，并快速削减水域中的氨氮和总磷含量，能够对污染河道进行极大的水质提升和生境改善，具有良好的净化效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置及其辅助工具的总体示意图。
图2是根据本发明的装置，双层套筒及曝气模块的局部剖面的立体示意图。
图3是根据本发明的实施例一，双层套筒及曝气模块的结构主视图。
图4是根据本发明的实施例一，双层套筒及曝气模块的结构俯视图。
图5是根据本发明的实施例二，对待净化河流的试验河道采样点位的设置示意图。
图6(a)是根据本发明的实施例二，本发明的装置运行过程中，试验河道采样点的pH值随时间变化的示意图。
图6(b)是根据本发明的实施例二，本发明的装置运行过程中，试验河道采样点的平均 pH值变化的示意图。
图7(a)是根据本发明的实施例二，本发明的装置运行过程中，试验河道采样点的溶解氧随时间变化的示意图。
图7(b)是根据本发明的实施例二，本发明的装置运行过程中，试验河道采样点的透明度随时间变化的示意图。
图8是根据本发明的实施例二，本发明的装置运行过程中，对试验河道水质化学需氧量随时间变化的示意图。
图9(a)是根据本发明的实施例二，本发明的装置运行过程中，试验河道水质氨氮随时间变化的示意图。
图9(b)是根据本发明的实施例二，本发明的装置运行过程中，试验河道水质总氮随时间变化的示意图
图10是根据本发明的实施例二，本发明的装置运行过程中，试验河道水质总磷随时间变化的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一：
根据本优选实施例，根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置包括三个模块：曝气模块、环境功能材料缓释投加模块，及远程电气控制系统自动模块，如图1-4所示。
根据本优选实施例，参见图1-4，曝气模块采用浮筒式喷泉曝气设备1，环境功能材料缓释投加模块为双层套筒2，其中浮筒式喷泉曝气设备1设置于环境功能材料缓释投加模块的双层套筒2的内部，并且电气控制系统自动模块与曝气模块电气连接，并且对浮筒式喷泉曝气设备1进行电气控制。
根据本优选实施例，双层套筒2的外套筒壁上设置有进水口5；双层套筒2的外套筒和内套筒之间的环形空间构成环境功能材料的缓释间20；缓释间在双层套筒的内部为开放空间，具体为，该环形空间没有底部，并且双层套筒的内套筒可以设置为开放式，从而与浮筒式喷泉曝气设备1相连通；双层套筒的上部设置有多个入药孔4；并且在外套筒和内套筒之间设置有多个滤桶3；多个滤桶3能够通过多个入药孔4置入缓释间20；环境功能材料被置于多个滤桶中5；双层套筒的内套筒内侧设置有卡座11；浮筒式喷泉曝气设备1被设置于该卡座上。
根据本优选实施例，环境功能材料缓释投加模块的双层套筒2及多个滤桶3均选用不锈钢材料。选用不锈钢材料能够减轻装置的重量，降低将该装置置于河流中并使其平衡放置，及稳定工作的难度；并且使该装置免于被河道污染物腐蚀，以保证该装置正常运行。
根据本优选实施例，环境功能材料缓释投加模块的双层套筒上设置的入药孔和滤桶的数量能够根据环境功能材料及其组合的实际需要而设置，例如能够设置三个滤桶，其中两个滤桶中置入过氧化钙，其余的滤桶置入膨润土。
根据本优选实施例，本发明的装置能够通过双层套筒2外部的连接环10并且借助于浮箱架6、浮箱7、浮岛8以及水生植物9等辅助工具被置入待净化河流的河道中。
根据本优选实施例，在环境功能材料缓释投加模块的双层套筒2中，多个滤桶为四个滤桶时，根据本优选实施例，环境功能材料选用过氧化钙和膨润土的组合；并且，根据本优选实施例，能够将过氧化钙(纯度40％，湖北鑫润德化工有限公司)放入其中两个滤桶中，并在另外两个滤桶中放入膨润土(石家庄旭昂矿产品加工有限公司)；并且在放入之前对材料准确称重，在本优选实施例中，称重1kg，称重后倒入滤桶中。并且，在本优选实施例中，环境功能材料的更换周期为15天，每个滤桶每次更换的材料量为1kg。
根据本发明的优选实施例，将该装置安装至待净化河流的河道中央，并将装置两端位于套筒2外壁上的连接环10用绳子等辅助工具固定到河道岸边的构筑物或者植物上，以防止装置移动；并且，跟该装置的曝气设备匹配地采用220V或者380V的电源，并通过电气控制系统自动模块对曝气设备进行电气控制；在本优选实施例中，电气控制系统自动模块就近安装在岸边的构筑物上。并且，在本优选实施例中，电气控制系统自动模块的电气控制柜控制曝气设备每天曝气12个小时，然后停止运行12小时。
根据本优选实施例的功能性河道喷泉曝气装置，当该装置被置入待净化的河流后，河水通过双层套筒2的进水口5进入滤桶3中，在滤桶3中的环境功能材料和河水接触并在缓释间20内缓慢释放，由于缓释间20为开放空间，从而释放并溶解进入缓释间20的环境功能材料会迅速被曝气喷泉设备1抽吸至曝气设备并经由曝气设备1的上部喷出，分散到河流的水环境中。
根据本实施例的功能性河道喷泉曝气装置，根据上述设置，将由过氧化钙和膨润土组合的环境功能缓释材料结合喷泉曝气设备进行工作，使其能够均匀分散到水体中，能够充分发挥环境功能缓释材料对水质提升和生态改善的效果。
实施例二
本实施例中提供一种基于本发明的功能性河道喷泉曝气装置的河流净化方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤a)，采用辅助工具将本发明的功能性河道喷泉曝气装置置入待净化的河流；
步骤b)，将环境功能材料置入环境功能材料缓释投加模块；具体地，将环境功能材料置入环境功能材料缓释投加模块的多个滤桶中；
步骤c)，操作电气控制系统自动模块对浮筒式喷泉曝气设备进行电气控制，使曝气设备开始运行；
步骤d)，曝气设备运行稳定之后，对待净化的河流中的水域进行采样，并做采样分析，对该装置对河流的净化效果进行评估。
根据本发明的河流净化方法，可选地，环境功能材料缓释投加模块的双层套筒上设置的入药孔和滤桶的数量能够根据环境功能材料的实际需要而设置，例如能够设置三个滤桶，其中两个滤桶中置入过氧化钙，其余的滤桶置入膨润土。
根据本实施例的河流净化方法，环境功能材料的选用如下：选用过氧化钙和膨润土的组合。在例如环境功能材料缓释投加模块的多个滤桶为四个滤桶时，在两个滤桶中放入过氧化钙(纯度40％，湖北鑫润德化工有限公司)，另外两个滤桶中放入膨润土(石家庄旭昂矿产品加工有限公司)；并且对材料准确称重(在一个优选实施例中，称重1kg)后倒入滤桶中。
根据本实施例的河流净化方法，环境功能材料的更换周期为15天更换一次，每个滤桶每次更换的材料量为1kg。
根据本实施例的河流净化方法，电气控制系统自动模块控制曝气设备每天曝气12个小时，然后停止运行12小时。
根据本实施例的河流净化方法，针对该方法对试验河道的水质净化效果的评估周期为一个月，采样频率为2天/次，对试验河道的采样点设置对照点及控制点。
根据本实施例的河流净化方法，曝气设备稳定运行后，按照设施的服务范围，对待净化的试验河道水环境生境改善和水质提升效果进行综合评价，评估周期为一个月，采样频率为 2天/次，采样点位设置如下图5所示，具体而言：顺着水流方向，在上游10m处设置对照点(采样点1)，在上游5m到下游20m处设置5个控制点(采样点2-6)，考察根据本发明的装置对水环境生境改善和水质提升的效果。水样的采集取河道表面以下0.3-0.5m的水样。另外，采集采样点3在实验前期及实验过程中(第28天的)底泥沉积物进行高通量测序，分析其功能微生物群落。
根据本实施例的河流净化方法，对试验河道的采样点进行监测的水质指标包括：pH、溶解氧、透明度、化学需氧量、氨氮、总氮、总磷。pH、溶解氧采用多参数水质测定仪 (YSIpro1020，美国)直接测定。透明度、化学需氧量、氨氮、总氮、总磷采用国家标准方法测定。沉积物中微生物的鉴定和分析由上海美吉生物医药科技有限公司完成。
评估结果：
(1)对照点(采样点1)的水质情况
由于对照点位(采样点1)处于试验河道的上游，并位于本发明的装置上游10m处，认为该装置对于该位点的水质和水环境影响可以忽略，并由表1列出了试验河道对照点1在30天内的水质主要指标参数。由表1中对照点的数据可知，在试验河道中没有运行该装置进行水质净化的水域，河流的水质总体处于劣V类状态，其中氨氮和总磷是造成水质差的主要原因；另外，水体透明度整体处在较低的30-40cm之间，表明试验河道的生境较差。
表1待净化的试验河道对照点的水质数据
(2)根据本发明的装置采用的净化方法对水体生境的提升效果
1)对水体pH的影响
图6示出了是根据本实施例的河流净化方法，本发明的装置运行过程中，试验河道的采样点的pH值随时间的变化(图6(a))，以及各个采样点的平均pH值(图6(b))。
由图6(a)和图6(b)的数据可知，根据本发明的装置在运行过程中，由于有环境功能材料过氧化钙的溶解和作用，导致采样点2、3和4整体pH上升至8.0左右。随着河道自身的稀释和缓冲作用，采样点5、6的pH沿着河道水流方向，逐渐降低至对照点1的水平(平均 pH为7.6)。针对pH上升明显的采样点，进一步分析了其随时间变化的趋势。结果显示在使用环境功能材料对河流进行净化的初期，由于其溶解效率较高，导致pH快速上升至8.7 左右，然后缓慢下降至对照点1的水平(14天，pH为7.5)；并且，在第15天替换新的环境功能材料后，pH快速上升至8.6左右，然后缓慢下降。总体来说，河道pH的变化主要是由于环境功能材料的使用，但是对河道生境没有显著影响。
2)对水体溶解氧和透明度的作用
图7(a)示出了根据本发明的实施例二，本发明的装置运行过程中，试验河道采样点的溶解氧随时间的变化；图7(b)示出了根据本发明的实施例二，本发明的装置运行过程中，试验河道采样点的透明度随时间的变化。
由图7(a)和图7(b)的结果可知，在根据本发明的装置运行前，河道的溶解氧大约在3.5 mg/L左右，而在该装置运行后，河道溶解氧迅速提升至7.0mg/L以上(采样点2和3)，并且能够长效保持。这主要得益于喷泉曝气设备对于水体的复氧作用，过氧化钙的缓慢释氧作用也具有贡献。从采样点来看，采样点2、3的溶解氧提升最明显，随着采样点位离开装置距离的增加，溶解氧的提升逐渐变低，在采样点6(装置下游20m处)，溶解氧的平均值大约为5.9mg/L。同样，装置运行前河道的透明度平均为37cm，装置运行后，采样点2、 3和4的平均透明度上升至62cm(采样点2最高达到78cm)。上述结果表明，根据本发明的环境功能材料，即过氧化钙和膨润土的联合作用对河道中的疏水性颗粒物具有显著的絮凝沉淀效果，能够进一步提升水体透明度，改善水体生境。
3)河道功能微生物的变化
本发明的装置运行过程中，对试验河道底泥中微生物群落随时间的变化也进行了采样评定。并对试验河道采样点3在实验前期及实验第28天的底泥沉积物中微生物群落的变化进行比较。
结果显示，本发明的装置在运行28天后，河道底泥中的厌氧菌相对丰度明显下降，表明该装置能够明显降低底泥中厌氧菌群的相对丰度，防止底泥酸化。第28天底泥中热单胞菌属、脱氯单胞菌属和变形菌属微生物的相对丰度分别达到了4.19％、2.69％和2.65％。由此可见，本发明的装置的应用能够使河道底质的缺氧环境得到改善，有利于降低厌氧微生物相对丰度、激活脱氮除硫微生物，促进了间隙水污染物的去除。
(2)根据本发明的装置对化学需氧量去除的效果
图8示出了根据本发明的实施例二，本发明的装置运行过程中，对试验河道水质化学需氧量随时间的变化。
由图8可知，在本装置运行前，河道(对照点1)的平均化学需氧量为26.1mg/L，指标优于地表水环境质量Ⅳ类标准限值。并且，在装置运行过程中，各采样点位水质具有一定程度的波动，但是整体来讲也具有显著的效果。以各采样点位的平均化学需氧量浓度计算，采样点3和4相对于对照点1来说，其平均化学需氧量浓度分别降低了37.8％和29.2％。采样点2由于是在装置上游的缘故，其化学需氧量浓度削减23.9％。采样点5和6距离装置较远，其化学需氧量浓度分别降低了20.1％和15.1％。上述结果表明，根据本发明的装置对河道水质的化学需氧量也具有一定的削减作用。
(3)根据本发明的装置对氨氮和总氮的削减效果
图9(a)示出了根据本发明的实施例二，本发明的装置运行过程中，试验河道水质氨氮随时间的变化；图9(b)示出了根据本发明的实施例二，本发明的装置运行过程中，试验河道水质总氮随时间的变化。
由9(a)和图9(b)的数据可知，在该装置运行前，对照点1的水样的氨氮平均浓度为3.31 mg/L，属于劣V类水质；总氮的平均浓度为9.32mg/L(河道不考核该指标)，表明水质氮素含量较高，营养盐污染严重。在装置运行过程中，采样点2、3和4的氨氮浓度均取得了显著降低，并且随着运行时间的增加，削减效果越好。表明装置对河道中氨氮的去除具有良好的针对性。采样点5和6由于距离装置的距离较大，去除效果有所降低，但也具有33.2％和23.6％的氨氮去除效果。
并且，根据本发明的装置在运行过程中，对于总氮的削减效果明显低于对氨氮的作用，采样点5对于总氮的平均削减率为50.7％最高，采样点6对于总氮的削减率最低为22.2％。由此可见，本发明的装置对于河道中的氮的去除主要源自其微生物的降解效果，表明该装置能够有效提升河道生境，增强水体微生物活性，以此来削减河道水质中的氨氮和总氮。
(4)装备对总磷的去除效果
图10示出了根据本发明的实施例二，本发明的装置运行过程中，试验河道水质总磷随时间的变化。
由于待净化的试验河道营养盐含量比较高，在试验前，对照点1水质的总磷浓度为0.54 mg/L。由图10可知，在装置运行后，各采样点的总磷浓度迅速下降，并达到平衡。采样点 2、3和4的总磷去除率总体达到了65.3％、65.4％和63.7％，表明在装置附近的区域，总磷去除效果显著。这主要是因为过氧化钙和膨润土的投加，通过化学沉淀作用使水中的磷酸盐快速沉降并固化到底泥中。采样点5和6的总磷去除率分别为58.8％和31.7％，结果显示，距离本发明的装置越近，总磷去除的效果越好。
由此可见，本发明的装置对于试验河道中的磷的去除主要源自功能环境材料过氧化钙和膨润土的加入，表明该装置能够削减河道水质中的总磷，并净化水质，有效提升河道生境。
根据本发明的功能性河道喷泉曝气装置，采用曝气设备以及在环境功能材料缓释投加模块中选用环境功能材料的组合，例如过氧化钙和膨润土的组合，并采用基于该装置的河流净化方法，对污染河流进行水质净化，并对水域中的pH、溶解氧、透明度、化学需氧量、氨氮、总氮及总磷等数据的分析评估显示，根据本发明的装置及方法能够迅速提高河道的溶解氧、透明度和氧化还原电位，并快速削减水域中的氨氮和总磷含量，能够对污染河道进行极大的水质提升和生境改善，具有良好的净化效果。
本发明的功能性河道喷泉曝气装置能够应用于各种污染水域进行水质净化；并且，基于本发明的功能性河道喷泉曝气装置，所采用的上述河流净化方法也能够应用于各种复杂环境的污染水域的水质净化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
附图标号说明列表：
1 浮筒式喷泉曝气设备
2 双层套筒
3 滤桶
4 入药孔
5 进水口
6 浮箱架
7 浮箱
8 浮岛
9 水生植物
10 连接环
11 卡座
20 缓释间。
Claims (10)
1.一种功能性河道喷泉曝气装置，其特征在于，所述装置包括三个模块：曝气模块，环境功能材料缓释投加模块以及电气控制系统自动模块；其中，所述曝气模块被设置于所述环境功能材料缓释投加模块的内部，并且，所述电气控制系统自动模块与所述曝气模块电气连接，并且对所述曝气模块进行电气控制；
其中，所述环境功能材料缓释投加模块为双层套筒，所述双层套筒的外壁上设置有进水口；所述双层套筒的外套筒和内套筒之间的环形空间构成环境功能材料的缓释间；所述缓释间在所述双层套筒的内部为开放空间；所述双层套筒的上部设置有多个入药孔；并且在所述外套筒和所述内套筒之间设置有多个滤桶；所述多个滤桶通过所述多个入药孔被置入所述缓释间；所述环境功能材料被置于所述多个滤桶中；所述双层套筒的内套筒内侧设置有卡座；
所述曝气模块被设置于所述双层套筒的内套筒内侧的所述卡座上，并与所述缓释间相连通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环境功能材料选用过氧化钙和膨润土的组合。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述双层套筒的上部设置有四个入药孔，并且，四个滤桶分别通过每个入药孔被置入所述缓释间；并且
其中所述环境功能材料的组合中的过氧化钙被置于其中两个滤桶中，所述环境功能材料的组合中的膨润土被置于其余的两个滤桶中。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环境功能材料缓释投加模块的所述双层套筒选用不锈钢材料，并且，所述多个滤桶选用不锈钢材料。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置借助于浮箱架、浮箱、浮岛以及水生植物被置入待净化河流的河道中。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述装置被置入待净化的河流后，河水通过所述双层套筒外壁的进水口进入双层套筒内的所述缓释间，并且，所述缓释间顶部的滤桶中的所述环境功能材料和河水接触并在所述缓释间内缓慢释放；
由于所述缓释间在所述双层套筒内部及底部为开放空间，并且与曝气设备相连通，在所述缓释间内释放并溶解的环境功能材料被所述曝气模块抽吸至该曝气设备，并进一步由该曝气设备顶部喷出并分散到河流的水环境中。
7.一种基于权利要求1-6所述的功能性河道喷泉曝气装置的河流净化方法，其特征在于，所述河流净化方法具体包括如下步骤：
步骤a)，采用辅助工具将功能性河道喷泉曝气装置置入待净化的河流；
步骤b)，将环境功能材料置入环境功能材料缓释投加模块；具体地，将环境功能材料置入环境功能材料缓释投加模块的多个滤桶中；
步骤c)，操作电气控制系统自动模块对曝气模块进行电气控制，使该曝气设备开始运行；
步骤d)，所述曝气模块运行稳定之后，对待净化河流中的水域进行采样，并做采样分析，对该装置对河流的净化效果进行评估。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述环境功能材料的更换周期为15天，并且，每个滤桶每次更换的材料量为1kg。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电气控制系统自动模块控制曝气设备每天曝气12个小时，然后停止运行12小时。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，采用该方法对河流净化效果的评估周期为一个月，采样频率为2天/次，采样点设置对照点及控制点。
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