CN113735369A - 一种水体增氧活化的生态修复装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水体增氧活化的生态修复装置，包括拦污框架，所述拦污框架包括至少两个固定钢筋，两所述固定钢筋相对一面的底部设有长方形的网框一，所述网框一内铺设有块石层；所述网框一的上方沿轴线设有至少两组网框二，所述网框二内部设有沉水植物层；两所述网框二之间设有曝气框架，所述曝气框架包括安装在所述固定钢筋上的下板体与上板体，所述下板体与所述上板体之间设有转动机构，所述转动机构上连接有曝气组件，解决了现有的生态修复设备，供氧效率较低，且控制人员无法远程对设备进行控制，对于水质的净化效果较差，不能构建良好的生态平衡，从根源上解决水质的问题。

Description

一种水体增氧活化的生态修复装置

技术领域

本发明涉及生态修复技术领域，具体为一种水体增氧活化的生态修复装置。

背景技术

生态修复是在生态学原理指导下，以生物修复为基础，结合各种物理修复、化学修复以及工程技术措施，通过优化组合，使之达到最佳效果和最低耗费的一种综合的修复污染环境的方法；河流生态修复是指利用生态系统原理，采取各种方法修复受损伤的水体生态系统的生物群体及结构，重建健康的水生生态系统，修复和强化水体生态系统的主要功能，并能使生态系统实现整体协调、自我维持、自我演替的良性循环；河流生态修复主要分为物理、化学、生物三种方法；天然水体黑臭、富营养化等问题是河流破坏的关键问题之一，主要是由于外来的污染物质在自然降解过程中消耗了水体中大量的溶解氧，造成厌氧状态，从而使水体中原有的水生植物、动物等灭绝，曝气充氧技术作为物理法恢复生态的方法之一可以有效地改变水体中的氧分布情况，提高水体中的溶解氧浓度；

在中国发明专利申请CN107572672A提出“一种太阳能供电的微氧丝增氧活化的水体生态修复装置”，该装置在高效节能曝气、微氧丝组件、循环螺旋盘、以及集好氧、兼氧、厌氧各种不同微生物的协调作用下，分解有害物质，抑制有害藻类及菌类的繁殖，间接为水体增氧，多重作用使水体中溶解氧量增高，去除水体中有毒有害及富营养化物质，去除水中异味，净化水质，实现对污染水体的生态修复；

在中国发明专利申请CN111547859A提出“一种新型的水体生态修复装置”，该装置改变了现有水体净化设备功能单一，效果欠缺的问题，将微孔曝气增氧、微生物菌剂释放、水生植物净化等技术集成一体，达到系统的进行水体生态修复的目的，提高了水体净化效率；为全气候太阳能供电，绿色、环保、节能；该发明改变了以往人工投菌的方式，通过缓慢的菌剂释放装置可实现均匀满速的投菌；

虽然以上两个申请文件都公开了生态修复装置，但是以上两个文件中的供氧设备，供氧效率较低，主要体现在曝气供氧过程中，氧气不能快速融入水中，导致水中氧气含量得不到提升，且控制人员无法远程对设备进行控制，对于水质的净化效果较差，不能构建良好的生态平衡，从根源上解决水质问题。

为此，我们提出一种水体增氧活化的生态修复装置。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供一种水体增氧活化的生态修复装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水体增氧活化的生态修复装置，包括拦污框架，所述拦污框架包括至少两个固定钢筋，两所述固定钢筋相对一面的底部设有长方形的网框一，所述网框一内铺设有块石层；所述网框一的上方沿轴线设有至少两组网框二，所述网框二内部设有沉水植物层；两所述网框二之间设有曝气框架，所述曝气框架包括安装在所述固定钢筋上的下板体与上板体，所述下板体与所述上板体之间设有转动机构，所述转动机构上连接有曝气组件，所述曝气组件的一端延伸至所述上板体外并连接有动力组件；所述上板体的上端面设有与所述曝气组件配合的供氧机构；所述上板体上还设有控制系统和光伏板，所述控制系统上连接有用于检测水氧的氧气浓度检测器。

本发明中通过设置网框一和块石层，可以在河流内投放肉食性鱼苗，通过块石层之间的缝隙，给水生生物栖息、繁殖提供生产空间，同时，在暴雨量冲刷较大的季节，有效地域外界流速变化对鱼类等水生生物造成的危害，可以提供一个避难场所；而转动机构、供氧机构和曝气组件，则是可以在进行供氧的同时，对河流内部进行搅动，从而促使氧气融入水中，实现水体的曝气复氧，且通过氧气浓度检测器，可以实时检测水里氧气浓度情况，并及时将检测数据反馈至控制系统中，通过控制系统发送至控制中心，方便科研人员了解的同时，远程控制动力组件；且该设备利用光伏板，将太阳能转换为电能，环保效果更好。

优选的，所述转动机构包括转动连接在所述下板体上的搅动轴，所述搅动轴上固定有齿轮二，所述齿轮二上啮合有所述曝气组件。

通过搅动轴的搅动，可以使得在供氧过程中，氧气能够更加快速的容易水中，从而提高曝气供氧的效率，且曝气组件上连接有与齿轮二配合的齿轮一。

优选的，所述上板体的两端均铰接有连接线，所述连接线之间连接有若干漂浮拦污组件，所述漂浮拦污组件包括可充气式漂浮垫，所述漂浮垫的两侧均设有连接孔，所述连接孔内设有连接线；所述漂浮垫的上端面设有中空的框体，所述框体内设有密封袋，所述密封袋内分别设有土壤层和净水植物；所述框体的上端面设有可拆卸的隔板。

通过设置漂浮拦污组件，可以有效拦截河面漂浮垃圾，以达到净化水质的效果，其中通过可充气式漂浮垫和中空的框体，方便生态袋漂浮在河流上，而设置隔板，则是可以避免密封袋，被河流冲走。

优选的，所述曝气组件包括安装在所述上板体下端面的若干曝气管，若干所述曝气管的上端面贯穿所述上板体并一体成型有连接端，所述连接端连接有动力组件；所述曝气管上固定有齿轮一，所述齿轮一啮合连接有所述转动机构。

其中曝气管上开设有若干曝气孔，用于进行曝气，且连接端与曝气管连通，连接端的外表面设有与动力组件配合的齿槽，使得动力组件能够带动曝气管进行旋转，且曝气管上还连接有齿轮一，并与齿轮二啮合，当曝气管转动时，可以带动搅动轴运转，并对河流进行搅动，使得氧气能够快速融入水中。

优选的，所述动力组件包括安装在所述上板体的电机，所述电机的输出端连接有齿轮三，所述齿轮三上设有齿链，所述齿链上啮合有所述曝气组件。

通过电机带动齿轮三运转，齿轮带动齿链传动，通过齿链带动曝气管上的连接端进行转动，当曝气管转动时，齿轮一带动齿轮二进行旋转，从而使得搅动轴也开始转动。

优选的，所述供氧组件包括安装在所述上板体上的鼓风机，所述鼓风机的出气端连接有导气管，所述导气管的末端连接有分气管，所述分气管的一端延伸至所述曝气组件中且保持间隙。

通过供氧组件中的鼓风机，将氧气导入至导气管中，通过导气管和分气管的配合，将氧气带入每个曝气组件中，从而完成曝气供氧的效果。

优选的，所述控制系统包括安装在所述上板体的壳体，所述壳体内依次设有单片机、数据对比器和无线收发器；所述单片机分别与氧气浓度检测器、数据对比器、无线收发器、供氧机构、动力组件和光伏板电连接。

其中单片机，用以控制设备的运行；而氧气浓度检测器，用以检测水中氧气含量，并将检测数据传输至单片机中，通过单片机将数据导入数据对比器中，数据对比器中预设有数值，当氧气含量检测器检测到数值较低时，则供氧机构开始供氧，反之则停止，且通过无线收发器，可将数据传输至控制中心方便工作人员的查看，控制中心工作人员也可远程控制该设备的运行。

优选的，所述块石层为包括若干粒径为20-30cm的石块，将若干石块摆放在所述网框一内，并肉食性鱼苗投放在石块之间。

优选的，所述沉水植物层为刺苦草、马来眼子菜和篦齿眼子菜一种或多种。

其中刺苦草、马来眼子菜和篦齿眼子菜可以有效对水质进行改善；

优选的，所述生态修复装置的操作方法，包括以下步骤：

S1、工作人员在河道中预设多个所述固定钢筋，并将所述拦污框架置于多个所述固定钢筋之间，在所述网框一中填充块石层，并在其缝隙之间投放肉食性鱼苗，用于改善河流生态环境；在所述网框二中种植刺苦草、马来眼子菜和篦齿眼子菜一种或多种植物，用于改善河流环境；

S2、在所述固定钢筋之间分别安装所述下板体和所述上板体，在所述下板体上设置多个搅动河流的转动机构，并在所述转动机构上方设置与其数量相匹配的所述曝气组件，用以曝气增氧；

S3、在所述上板体的上方设有所述动力组件，用以驱动所述曝气组件转动，且所述上板体的上方还设置有供氧机构和所述控制系统，用以控制该装置运行；其中所述转动机构、所述曝气组件、所述动力组件、所述供氧机构和所述控制系统构成一个修复单元；在河道中可以根据实际情况安装多个该修复单元；

S4、通过所述控制系统中的的氧气浓度检测器，实时检测水中的氧气浓度，并通过所述控制系统中的无线收发器，将检测数据传输至控制中心，工作人员可通过所述无线收发器远程操控所述控制系统中的单片机与数据对比器对检测数值进行对比，当检测数值低于所述数据对比器中的预设值60％时，所述单片机控制所述动力组件与所述供氧机构运转，对河道内部进行供氧；

S5、且在所述上板体的两端通过连接线用以连接多个漂浮拦污组件，用以拦截河流上漂浮的污染物，以达到净化河流河面污染的效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过供氧机构和曝气组件的配合，来对河流进行曝气，且通过动力组件与曝气组件的配合，可以带动转动机构进行旋转，从而快速使得氧气容易水中；2、本发明通过氧气浓度检测器的配合，实时检测水质含氧量，并同无线收发器，进行信息传输，方便控制中心的控制人员了解；3、本发明通过设置光伏板，可以有效将太阳能转换为电能。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中图1右面示意图；

图3为本发明中曝气框架结构示意图；

图4为本发明中图1俯视图；

图5为本发明中生态袋结构示意图；

图6为本发明中控制系统内部示意图；

图7为本发明中分气管与连接端结构示意图；

图8为本发明中网框一内部示意图；

图9为本发明控制原理框图。

图中：1、拦污框架；11、网框一；12、固定钢筋；13、块石层；14、网框二；15、沉水植物层；2、曝气框架；21、下板体；22、上板体；221、连接线；222、漂浮拦污组件；3、转动机构；31、搅动轴；32、齿轮二；4、供氧机构；41、鼓风机；42、导气管；43、分气管；5、曝气组件；51、曝气管；52、连接端；53、齿轮一；6、控制系统；61、氧气浓度检测器；62、壳体；63、单片机；64、数据对比器；65、无线收发器；8、电机；81、齿轮三；82、齿链；9、光伏板。

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。

实施例一

请参阅图1-图9，一种水体增氧活化的生态修复装置，包括拦污框架1，拦污框架1包括至少两个固定钢筋12，两固定钢筋12相对一面的底部设有长方形的网框一11，网框一11内铺设有块石层13；网框一11的上方沿轴线设有至少两组网框二14，网框二14内部设有沉水植物层15；两网框二14之间设有曝气框架2，曝气框架2包括安装在固定钢筋12上的下板体21与上板体22，下板体21与上板体22之间设有转动机构3，转动机构3上连接有曝气组件5，曝气组件5的一端延伸至上板体22外并连接有动力组件；上板体22的上端面设有与曝气组件5配合的供氧机构4；上板体22上还设有控制系统6和光伏板9，控制系统6上连接有用于检测水氧的氧气浓度检测器61。

其中拦污框架1包括两个固定钢筋12安装在河道之中，并从下至上依次设置有网框一11和网框二14，网框一11中设有块石层13，用于鱼苗栖息；而在网框二14中，种植大量的沉水植物，用以改善水质；

在网框二14之间且在网框一11的顶部固定有曝气框架2，即下板体21和上板体22；在下板体21上设有若干可以转动的搅动轴31，且搅动轴31上连接有齿轮二32，齿轮二32与曝气管51上的齿轮一53啮合连接，而曝气管51上设有连接端52，连接端52上啮合连接有齿链82，当电机8带动齿轮一53旋转时，可以同步带动曝气管51运转，且曝气管51的内腔设有不与其接触的分气管43，用以提供氧气；

在上板体22上还设有控制系统6，其中控制系统6上连接有氧气浓度检测器61，用以检测水质中的氧气含量，并通过数据对比器64中的预设值与检测值进行对比，从而控制鼓风机41的运转，且通过无线收发器65，方便工作人员远程了解检测数据。

优选的，转动机构3包括转动连接在下板体21上的搅动轴31，搅动轴31上固定有齿轮二32，齿轮二32上啮合有曝气组件5。

通过搅动轴31的搅动，可以使得在供氧过程中，氧气能够更加快速的容易水中，从而提高曝气供氧的效率，且曝气组件5上连接有与齿轮二32配合的齿轮一53。

优选的，曝气组件5包括安装在上板体22下端面的若干曝气管51，若干曝气管51的上端面贯穿上板体22并一体成型有连接端52，连接端52连接有动力组件；曝气管51上固定有齿轮一53，所述齿轮一53啮合连接有所述转动机构3。

其中曝气管51上开设有若干曝气孔，用于进行曝气，且连接端52与曝气管51连通，连接端52的外表面设有与动力组件配合的齿槽，使得动力组件能够带动曝气管51进行旋转，且曝气管51上还连接有齿轮一53，并与齿轮二32啮合，当曝气管51转动时，可以带动搅动轴31运转，并对河流进行搅动，使得氧气能够快速融入水中。

优选的，动力组件包括安装在上板体22的电机8，电机8的输出端连接有齿轮三81，齿轮三81上设有齿链82，齿链82上啮合有曝气组件5。

通过电机8带动齿轮三81运转，齿轮带动齿链82传动，通过齿链82带动曝气管51上的连接端52进行转动，当曝气管51转动时，齿轮一53带动齿轮二32进行旋转，从而使得搅动轴31也开始转动。

优选的，供氧组件包括安装在上板体22上的鼓风机41，鼓风机41的出气端连接有导气管42，导气管42的末端连接有分气管43，分气管43的一端延伸至曝气组件5中且保持间隙。

通过供氧组件中的鼓风机41，将氧气导入至导气管42中，通过导气管42和分气管43的配合，将氧气带入每个曝气组件5中，从而完成曝气供氧的效果。

优选的，控制系统6包括安装在上板体22的壳体62，壳体62内依次设有单片机63、数据对比器64和无线收发器65；单片机63分别与氧气浓度检测器61、数据对比器64、无线收发器65、供氧机构4、动力组件和光伏板9电连接。

其中单片机63，用以控制设备的运行；而氧气浓度检测器61，用以检测水中氧气含量，并将检测数据传输至单片机63中，通过单片机63将数据导入数据对比器64中，数据对比器64中预设有数值，当氧气含量检测器检测到数值较低时，则供氧机构4开始供氧，反之则停止，且通过无线收发器65，可将数据传输至控制中心方便工作人员的查看，控制中心工作人员也可远程控制该设备的运行。

优选的，块石层13为包括若干粒径为20-30cm的石块，将若干石块摆放在网框一11内，并肉食性鱼苗投放在石块之间。

优选的，沉水植物层15为刺苦草、马来眼子菜和篦齿眼子菜一种或多种。

其中刺苦草、马来眼子菜和篦齿眼子菜可以有效对水质进行改善；

实施例二

本实施例在实施例一的基础上；

一种水体增氧活化的生态修复装置的操作方法，包括以下步骤

S1、工作人员在河道中预设多个固定钢筋12，并将拦污框架1置于多个固定钢筋12之间，在网框一11中填充块石层13，并在其缝隙之间投放肉食性鱼苗，用于改善河流生态环境；在网框二14中种植刺苦草、马来眼子菜和篦齿眼子菜一种或多种植物，用于改善河流环境；

S2、在固定钢筋12之间分别安装下板体21和上板体22，在下板体21上设置多个搅动河流的转动机构3，并在转动机构3上方设置与其数量相匹配的曝气组件5，用以曝气增氧；

S3、在上板体22的上方设有动力组件，用以驱动曝气组件5转动，且上板体22的上方还设置有供氧机构4和控制系统6，用以控制该装置运行；其中转动机构3、曝气组件5、动力组件、供氧机构4和控制系统6构成一个修复单元；在河道中可以根据实际情况安装多个该修复单元；

S4、通过控制系统6中的的氧气浓度检测器61，实时检测水中的氧气浓度，并通过控制系统6中的无线收发器65，将检测数据传输至控制中心，工作人员可通过无线收发器65远程操控控制系统6中的单片机63与数据对比器64对检测数值进行对比，当检测数值低于数据对比器64中的预设值60％时，单片机63控制动力组件与供氧机构4运转；单片机63控制电机8运转，电机8带动齿轮三81和齿链82进行转动，从而带动曝气管51旋转，其中供氧机构4中的鼓风机41和导气管42进行导气，并通过分气管43，延伸至曝气管51中，且与曝气管51之间保持间隙，使得旋转的曝气管51不会与导气管42发生碰撞，当曝气管51进行供氧旋转时，曝气管51上的齿轮一53带动齿轮二32和搅动轴31进行旋转，从而使得氧气充分且快速容易水中，以达到曝气增氧的效果；

S5、且在上板体22的两端通过连接线221用以连接多个漂浮拦污组件222，用以拦截河流上漂浮的污染物，以达到净化河流河面污染的效果。

实施例三

本实施例在实施一的基础上，优选的，上板体22的两端均铰接有连接线221，连接线221之间连接有若干漂浮拦污组件222，通过设置漂浮拦污组件222，可以有效拦截河面漂浮垃圾，以达到净化水质的效果，上板体22的两端均铰接有连接线221，连接线221之间连接有若干漂浮拦污组件222，漂浮拦污组件222包括可充气式漂浮垫，漂浮垫上设有充气孔，漂浮垫的两侧均设有连接孔，连接孔内设有连接线221；漂浮垫的上端面设有中空的框体，框体内设有密封袋，密封袋内分别设有土壤层和净水植物；框体的上端面设有可拆卸的隔板。

通过设置漂浮拦污组件222，可以有效拦截河面漂浮垃圾，以达到净化水质的效果，其中通过可充气式漂浮垫和中空的框体，方便生态袋漂浮在河流上，而设置隔板，则是可以避免密封袋，被河流冲走；

其中密封袋为生态合成材料层，由抗老化、抗腐蚀和耐酸碱的材料编制而成，可以有效延长其使用寿命，同时袋体内部填充有养分基质，可以为植物的生长发育提供基本条件，且袋体的顶部设有开口，方便放入植物，其中植物主要为狐尾藻，在实际使用过程中，既可以净化污染物，对水质进行改善，同时也能营造良好的生态景观，使得生态系统得以保护和恢复。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种水体增氧活化的生态修复装置，包括拦污框架，所述拦污框架包括至少两个固定钢筋，其特征在于：两所述固定钢筋相对一面的底部设有长方形的网框一，所述网框一内铺设有块石层；所述网框一的上方沿轴线设有至少两组网框二，所述网框二内部设有沉水植物层；两所述网框二之间设有曝气框架，所述曝气框架包括安装在所述固定钢筋上的下板体与上板体，所述下板体与所述上板体之间设有转动机构，所述转动机构上连接有曝气组件，所述曝气组件的一端延伸至所述上板体外并连接有动力组件；所述上板体的上端面设有与所述曝气组件配合的供氧机构；所述上板体上还设有控制系统和光伏板，所述控制系统上连接有用于检测水氧的氧气浓度检测器。

2.根据权利要求1所述的一种水体增氧活化的生态修复装置，其特征在于：所述转动机构包括转动连接在所述下板体上的搅动轴，所述搅动轴上固定有齿轮二，所述齿轮二上啮合有所述曝气组件。

3.根据权利要求1所述的一种水体增氧活化的生态修复装置，其特征在于：所述上板体的两端均铰接有连接线，所述连接线之间连接有若干漂浮拦污组件，所述漂浮拦污组件包括可充气式漂浮垫，所述漂浮垫的两侧均设有连接孔，所述连接孔内设有连接线；所述漂浮垫的上端面设有中空的框体，所述框体内设有密封袋，所述密封袋内分别设有土壤层和净水植物；所述框体的上端面设有可拆卸的隔板。

4.根据权利要求1所述的一种水体增氧活化的生态修复装置，其特征在于：所述曝气组件包括安装在所述上板体下端面的若干曝气管，若干所述曝气管的上端面贯穿所述上板体并一体成型有连接端，所述连接端连接有动力组件；所述曝气管上固定有齿轮一，所述齿轮一啮合连接有所述转动机构。

5.根据权利要求1所述的一种水体增氧活化的生态修复装置，其特征在于：所述动力组件包括安装在所述上板体的电机，所述电机的输出端连接有齿轮三，所述齿轮三上设有齿链，所述齿链上啮合有所述曝气组件。

6.根据权利要求1所述的一种水体增氧活化的生态修复装置，其特征在于：所述供氧组件包括安装在所述上板体上的鼓风机，所述鼓风机的出气端连接有导气管，所述导气管的末端连接有分气管，所述分气管的一端延伸至所述曝气组件中且保持间隙。

7.根据权利要求1所述的一种水体增氧活化的生态修复装置，其特征在于：所述控制系统包括安装在所述上板体的壳体，所述壳体内依次设有单片机、数据对比器和无线收发器；所述单片机分别与氧气浓度检测器、数据对比器、无线收发器、供氧机构、动力组件和光伏板电连接。

8.根据权利要求1所述的一种水体增氧活化的生态修复装置，其特征在于：所述块石层为包括若干粒径为20-30cm的石块，将若干石块摆放在所述网框一内，并将肉食性鱼苗投放在石块之间。

9.根据权利要求1所述的一种水体增氧活化的生态修复装置，其特征在于：所述沉水植物层为刺苦草、马来眼子菜和篦齿眼子菜一种或多种。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种水体增氧活化的生态修复装置，其特征在于：所述生态修复装置的操作方法，包括以下步骤：

S1、工作人员在河道中预设多个所述固定钢筋，并将所述拦污框架置于多个所述固定钢筋之间，在所述网框一中填充块石层，并在其缝隙之间投放肉食性鱼苗，用于改善河流生态环境；在所述网框二中种植刺苦草、马来眼子菜和篦齿眼子菜一种或多种植物，用于改善河流环境；

S2、在所述固定钢筋之间分别安装所述下板体和所述上板体，在所述下板体上设置多个搅动河流的转动机构，并在所述转动机构上方设置与其数量相匹配的所述曝气组件，用以曝气增氧；

S3、在所述上板体的上方设有所述动力组件，用以驱动所述曝气组件转动，且所述上板体的上方还设置有供氧机构和所述控制系统，用以控制该装置运行；其中所述转动机构、所述曝气组件、所述动力组件、所述供氧机构和所述控制系统构成一个修复单元；在河道中可以根据实际情况安装多个该修复单元；

S4、通过所述控制系统中的的氧气浓度检测器，实时检测水中的氧气浓度，并通过所述控制系统中的无线收发器，将检测数据传输至控制中心，工作人员可通过所述无线收发器远程操控所述控制系统中的单片机与数据对比器对检测数值进行对比，当检测数值低于所述数据对比器中的预设值60％时，所述单片机控制所述动力组件与所述供氧机构运转，对河道内部进行供氧；

S5、且在所述上板体的两端通过连接线用以连接多个漂浮拦污组件，用以拦截河流上漂浮的污染物，以达到净化河流河面污染的效果。

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