CN114804370B - 一种富营养化水体的水生植物净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水污染治理技术领域的一种富营养化水体的水生植物净化装置，包括漂浮在水面上的气囊，所述气囊的外壁上安装有用于固定气囊的安装架，安装架上安装有用于承载多株芦苇的固定座，固定座上还安装有多个分布均匀并均用于装载浮萍的浮萍篓，且固定座上还安装有可旋转升降并与固定座配合使用的密封转盘，以及用于驱动密封转盘转动的旋转组件，固定座的底部还安装有用于驱动气囊移动并控制气囊升降的气动组件。相较于现有技术，本申请能够根据水域中污染程度的轻重，实施“对点式”净化，减小富营养化的扩散速率，从而提高净化水域效果，此外还能携带植物进行水下转移，实现智能化净化水域。

Description

一种富营养化水体的水生植物净化装置

技术领域

本发明涉及水污染治理领域，具体为一种富营养化水体的水生植物净化装置。

背景技术

利用生态-生物修复技术是原位治理富营养化水体的新技术，利用植物吸收或微生物的生命活动，实现对水中污染物进行转移、转化及降解作用，主要包括生物膜法、水生植物系统、生物菌剂投放法和河道复氧法等。其中，浮萍与芦苇在水生植物系统中常用来净化水域。

现有技术中，公开号为CN104671416B的中国专利文献中提出了修复富营养化水体的装置，通过构建微生物系统为核心(水下部分)并辅助植物修复系统(水面部分)的复合植物-微生物修复系统，满负荷利用水体的立体结构，实现对富营养化水体的高效净化，然而，使用该类装置装载浮萍与芦苇净化水域时，不便于针对污染程度重的水域进行优先净化，导致水域内污染程度较大的区域污染物扩散速度快，进而降低水域的整体净化速率，此外，如何实现浮萍的稳定转移也是目前需要解决的问题之一。

基于此，本发明设计了一种富营养化水体的水生植物净化装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种富营养化水体的水生植物净化装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种富营养化水体的水生植物净化装置，包括漂浮在水面上的气囊，所述气囊的外壁上安装有用于固定所述气囊的安装架，所述安装架上安装有用于承载多株芦苇的固定座，所述固定座上还安装有多个分布均匀并均用于装载浮萍的浮萍篓，且所述固定座上还安装有可旋转升降并与所述固定座配合使用的密封转盘，以及用于驱动所述密封转盘转动的旋转组件，所述固定座的底部还安装有用于驱动所述气囊移动并控制所述气囊升降的气动组件。

作为本发明的进一步方案， 所述安装架包含套设在所述气囊上的多个分布均匀的限位环，多个所述限位环上还固定连接有高度相对应的外环与内环，且所述气囊套设在多个所述外环与所述内环内。

作为本发明的进一步方案， 所述安装架还包括固定连接在两个相对位置上的所述限位环上的多个水平连杆，且多个所述水平连杆的交叉位置上固定安装有圆盘，且所述圆盘与多个所述水平连杆为高度不同的两组，并分别与两个内环的高度相对应，所述固定座夹持安装在两个所述圆盘之间，且底部的所述圆盘直径大于顶部的所述圆盘直径。

作为本发明的进一步方案， 所述固定座上还开设有多个分布均匀的安装孔，多个所述浮萍篓分别挂设在对应的所述安装孔内，多个所述浮萍篓的底部均延伸至水面以下，且多个所述浮萍篓上均开设有多个分布均匀的进水孔。

作为本发明的进一步方案， 所述固定座上还开设有多组插孔，多株所述芦苇分别插接在对应的所述插孔内，且多株所述芦苇的底端均延伸至水面以下。

作为本发明的进一步方案， 位于顶部的所述圆盘上固定安装有与其同轴布置的螺柱，且所述螺柱的顶部设有与其同轴布置的顶座，所述顶座的直径大于所述螺柱的直径，且所述螺柱的顶端与所述顶座上均螺纹连接有同一个螺栓，所述螺栓的底端延伸至所述螺柱内，且所述螺栓的顶端位于所述螺栓内。

作为本发明的进一步方案， 所述密封转盘螺纹套接在所述螺柱上并未与所述顶座与所述固定座之间，所述密封转盘上还开设有多个分布均匀并分别与对应的多组所述插孔位置相适配的限位穿孔，多组所述芦苇的顶端分别贯穿对应的所述限位穿孔并延伸至所述密封转盘的顶部外，且所述固定座与所述密封转盘的间距大小等于所述限位穿孔的孔径大小的一半。

作为本发明的进一步方案， 所述旋转组件包含固定安装在所述顶座上的旋转电机，所述旋转电机的输出端通过联轴器固定连接有锥齿轮，所述密封转盘的顶部还固定连接有转筒，所述转筒上铺设有橡胶垫，所述橡胶垫的顶端固定安装有与所述锥齿轮保持啮合的旋转齿圈，且所述橡胶垫的形变量满足所述密封转盘的高度变化量；位于顶部的所述内环上还套设有与所述固定座相适配的密封垫。

作为本发明的进一步方案， 所述气动组件包含固定安装在位于底部所述圆盘上的空气泵，所述空气泵的进气端固定连通有进气管，且所述进气管的另一端通过安装块固定连接在所述安装架的外围，且所述进气管的顶端贯穿水面并延伸至环境空气中；所述空气泵的输出端固定连通有排气管，所述排气管的另一端与所述气囊的内部相连通，且所述进气管与所述排气管上分别设有与所述进气管及所述排气管相对应的进气单向阀和排气单向阀，所述气囊上还固定连通有一端延伸至水面上的泄压管，所述泄压管上设有与其相适配的泄压阀门，所述气囊内的气体含量变化用于促使所述气囊在水中升降。

作为本发明的进一步方案， 所述气动组件还包括固定安装在所述气囊外壁上的两个位置相对应的驱动管，两个所述驱动管的一端均与所述空气泵的输出端相连通，且两个所述驱动管上均设有驱动单向阀，对两侧所述驱动管同步排气时用于驱动所述气囊移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明结构合理，净化富营养化的水域时，通过多株芦苇与多处浮萍篓中浮萍的净化能力，对富营养化水域进行多重净化，并根据水域的污染程度，控制净化装置下潜，使得气囊完全淹没在水中，避免整个净化装置位移时，气囊与水面上的油污、漂浮物等污染物直接接触，既能降低装置在水中移动时的阻力，又能避免对气囊表面造成污染，下潜后的气囊，随即控制空气泵运转，推动整个净化装置在水下移动至相对重度污染区域，根据水域中污染程度的轻重，实施“对点式”净化，减小富营养化的扩散速率，从而提高净化水域效果；

本发明中，通过控制旋转电机运转，驱动密封转盘缓慢螺旋下降，进而使得密封转盘的边缘贴合在密封垫上，从而对多个浮萍篓中的浮萍进行密封处理，使得下潜转移过程中，浮萍不会出现漂浮泄露，减小净化过程中的植物投入，此外，密封转盘旋转下降时，使得限位穿孔偏转一定角度，进而配合对应的插孔对多株芦苇进行根部夹紧，以防止转移过程中发生芦苇漂浮遗漏，从而进一步提高转移时的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明第一视角立体结构示意图；

图2为本发明第二视角立体结构示意图；

图3为本发明部分立体结构示意图；

图4为本发明密封转盘剖开立体结构示意图；

图5为本发明固定座立体结构示意图；

图6为本发明安装架立体结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-气囊，2-外环，3-内环，4-限位环，5-水平连杆，6-固定座，7-安装孔，8-浮萍篓，9-插孔，10-芦苇，11-螺柱，12-顶座，13-螺栓，14-密封转盘，15-转筒，16-旋转齿圈，17-限位穿孔，18-旋转电机，19-锥齿轮，20-密封垫，21-空气泵，22-安装块，23-进气管，24-排气管，25-进气单向阀，26-排气单向阀，27-泄压管，28-驱动管，29-驱动单向阀。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种富营养化水体的水生植物净化装置，包括漂浮在水面上的气囊1，气囊1的外壁上安装有用于固定气囊1的安装架，安装架上安装有用于承载多株芦苇10的固定座6，固定座6上还安装有多个分布均匀并均用于装载浮萍的浮萍篓8，且固定座6上还安装有可旋转升降并与固定座6配合使用的密封转盘14，以及用于驱动密封转盘14转动的旋转组件，固定座6的底部还安装有用于驱动气囊1移动并控制气囊1升降的气动组件，净化水域时，将气囊1放置在水面上，并向多个浮萍篓8中装入浮萍，将多株芦苇10插接在固定座6上，使得芦苇10与浮萍的根部延伸至水下，芦苇10的根、茎和叶都有通气组织因此有着不错的净化污水作用，且浮萍是浮萍科浮萍属的漂浮植物，它可以吸收废水中重金属元素，可以分解废水里的营养盐类、多种有机污染物，从而对富营养化的水域进行植物净化，使用时，还能根据水域中营养化程度高的区域，控制气动组件运作，使得气囊1排气，实现整体下潜并移动至对应的净化位置，相较于现有技术，能够实现对水域的自主高效净化，此外，在气囊1移动过程中，通过旋转组件运转，驱动密封转盘14转动并配合固定座6对其中的浮萍进行密封转运，避免转运过程中发生浮萍漂浮泄漏，实现浮萍的稳定转移，无需在转运前后重复填充浮萍，实现充分智能化的同时减小浮萍投入，且密封转盘14旋转下移的同时还能对多组芦苇10进行夹持，以防止气囊1水下移动过程中发生芦苇10脱离，进一步提高整个植物净化装置的实用性。

作为本实施例中的一种优选实施方式，安装架包含套设在气囊1上的多个分布均匀的限位环4，多个限位环4上还固定连接有高度相对应的外环2与内环3，且气囊1套设在多个外环2与内环3内，安装架还包括固定连接在两个相对位置上的限位环4上的多个水平连杆5，且多个水平连杆5的交叉位置上固定安装有圆盘，且圆盘与多个水平连杆5为高度不同的两组，并分别与两个内环3的高度相对应，固定座6夹持安装在两个圆盘之间，且底部的圆盘直径大于顶部的圆盘直径，固定座6上还开设有多个分布均匀的安装孔7，多个浮萍篓8分别挂设在对应的安装孔7内，多个浮萍篓8的底部均延伸至水面以下，且多个浮萍篓8上均开设有多个分布均匀的进水孔，固定座6上还开设有多组插孔9，多株芦苇10分别插接在对应的插孔9内，且多株芦苇10的底端均延伸至水面以下，通过设置安装架，对气囊1收缩及膨胀时起到导向约束作用，同时方便安装其他组件及固定座6，通过安装多个水平连杆5，提高了安装架的稳定性与紧固性，此外，通过设置浮萍篓8，方便装载浮萍，避免浮萍在水面飘散开，从而确保浮萍对局部水域的净化效果。

作为本实施例中的一种优选实施方式，位于顶部的圆盘上固定安装有与其同轴布置的螺柱11，且螺柱11的顶部设有与其同轴布置的顶座12，顶座12的直径大于螺柱11的直径，且螺柱11的顶端与顶座12上均螺纹连接有同一个螺栓13，螺栓13的底端延伸至螺柱11内，且螺栓13的顶端位于螺栓13内，通过设置螺栓13的安装方式，能够实现螺柱11与顶座12的便捷拆装，从而将密封转盘14从螺柱11上螺旋取下，将多个浮萍篓8中的浮萍换成芦苇10或者荷花等其他植物（插接在对应的进水孔内），进而实现多种模式的植物净化，能够根据不同水域转换不同的净化方式，提高了整个净化装置的实用性。

作为本实施例中的一种优选实施方式，密封转盘14螺纹套接在螺柱11上并未与顶座12与固定座6之间，密封转盘14上还开设有多个分布均匀并分别与对应的多组插孔9位置相适配的限位穿孔17，多组芦苇10的顶端分别贯穿对应的限位穿孔17并延伸至密封转盘14的顶部外，正常状态下，限位穿孔17能够配合对应的插孔9对芦苇10保持竖直扶持作用，且固定座6与密封转盘14的间距大小等于限位穿孔17的孔径大小的一半，旋转组件包含固定安装在顶座12上的旋转电机18，旋转电机18的输出端通过联轴器固定连接有锥齿轮19，密封转盘14的顶部还固定连接有转筒15，转筒15上铺设有橡胶垫，橡胶垫的顶端固定安装有与锥齿轮19保持啮合的旋转齿圈16，且橡胶垫的形变量满足密封转盘14的高度变化量，位于顶部的内环3上还套设有与固定座6相适配的密封垫20，值得注意的是，此处的密封转盘14采用的是透光材质，正常净化状态下，密封转盘14与固定座6之间保持最大间隙，从而为浮萍篓8中的浮萍植物提高最佳的空气流通，确保植物的光合作用，当需要下潜转移整个净化装置时，控制旋转电机18运转，通过联轴器带动锥齿轮19转动，进而使得旋转齿圈16同步转动，从而通过带动橡胶垫驱动转筒15转动，进而在螺柱11的螺旋作用下，使得密封转盘14缓慢螺旋下降，进而使得密封转盘14的边缘贴合在密封垫20上，从而对多个浮萍篓8中的浮萍进行密封处理，使得下潜转移过程中，浮萍不会出现漂浮泄露，减小净化过程中的植物投入，此外，密封转盘14旋转下降时，使得限位穿孔17偏转一定角度，进而配合对应的插孔9对多株芦苇10进行根部夹紧，以防止转移过程中发生芦苇10漂浮遗漏，从而进一步提高转移时的稳定性。

作为本实施例中的一种优选实施方式，气动组件包含固定安装在位于底部圆盘上的空气泵21，空气泵21的进气端固定连通有进气管23，且进气管23的另一端通过安装块22固定连接在安装架的外围，且进气管23的顶端贯穿水面并延伸至环境空气中，空气泵21的输出端固定连通有排气管24，排气管24的另一端与气囊1的内部相连通，且进气管23与排气管24上分别设有与进气管23及排气管24相对应的进气单向阀25和排气单向阀26，气囊1上还固定连通有一端延伸至水面上的泄压管27，泄压管27上设有与其相适配的泄压阀门，气囊1内的气体含量变化用于促使气囊1在水中升降，气动组件还包括固定安装在气囊1外壁上的两个位置相对应的驱动管28，两个驱动管28的一端分别位于对应的排气单向阀26与空气泵21的输出端之间并均与空气泵21的输出端相连通，且两个驱动管28上均设有驱动单向阀29，对两侧驱动管28同步排气时用于驱动气囊1移动，净化富营养化的水域时，根据水域的污染程度，开启泄压阀门，使得气囊1内的部分气体排出，进而使得整个净化装置下潜，使得气囊1完全淹没在水中，避免整个净化装置位移时，气囊1与水面上的油污、漂浮物等污染物直接接触，既能降低装置在水中移动时的阻力，又能避免对气囊1表面造成污染，下潜后的气囊1，随即控制空气泵21运转，使其通过进气管23与排气管24，将外部空气输送至两侧的驱动管28内并在水下排出，从而推动整个净化装置在水下移动，根据水域中污染程度的轻重，实施“对点式”净化，从而最大程度上提高对富营养化水域的净化效果。

工作原理：净化富营养化的水域时，通过多株芦苇10与多处浮萍篓8中浮萍的净化能力，对富营养化水域进行净化，并根据水域的污染程度，开启泄压阀门，使得气囊1内的部分气体排出，进而使得整个净化装置下潜，使得气囊1完全淹没在水中，避免整个净化装置位移时，气囊1与水面上的油污、漂浮物等污染物直接接触，既能降低装置在水中移动时的阻力，又能避免对气囊1表面造成污染，下潜后的气囊1，随即控制空气泵21运转，使其通过进气管23与排气管24，将外部空气输送至两侧的驱动管28内并在水下排出，从而推动整个净化装置在水下移动至相对重度污染区域，根据水域中污染程度的轻重，实施“对点式”净化，减小富营养化的扩散速率，从而提高净化水域效果。

正常净化状态下，密封转盘14与固定座6之间保持最大间隙，从而为浮萍篓8中的浮萍植物提高最佳的空气流通，确保植物的光合作用，当需要下潜转移整个净化装置时，控制旋转电机18运转，通过联轴器带动锥齿轮19转动，进而使得旋转齿圈16同步转动，从而通过带动橡胶垫驱动转筒15转动，进而在螺柱11的螺旋作用下，使得密封转盘14缓慢螺旋下降，进而使得密封转盘14的边缘贴合在密封垫20上，从而对多个浮萍篓8中的浮萍进行密封处理，使得下潜转移过程中，浮萍不会出现漂浮泄露，减小净化过程中的植物投入，此外，密封转盘14旋转下降时，使得限位穿孔17偏转一定角度，进而配合对应的插孔9对多株芦苇10进行根部夹紧，以防止转移过程中发生芦苇10漂浮遗漏，从而进一步提高转移时的稳定性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种富营养化水体的水生植物净化装置，其特征在于：包括漂浮在水面上的气囊（1），所述气囊（1）的外壁上安装有用于固定所述气囊（1）的安装架，所述安装架上安装有用于承载多株芦苇（10）的固定座（6），所述固定座（6）上还安装有多个分布均匀并均用于装载浮萍的浮萍篓（8），且所述固定座（6）上还安装有可旋转升降并与所述固定座（6）配合使用的密封转盘（14），以及用于驱动所述密封转盘（14）转动的旋转组件，所述固定座（6）的底部还安装有用于驱动所述气囊（1）移动并控制所述气囊（1）升降的气动组件；

所述安装架包含套设在所述气囊（1）上的多个分布均匀的限位环（4），多个所述限位环（4）上还固定连接有高度相对应的外环（2）与内环（3），且所述气囊（1）套设在多个所述外环（2）与所述内环（3）内；

所述安装架还包括固定连接在两个相对位置上的所述限位环（4）上的多个水平连杆（5），且多个所述水平连杆（5）的交叉位置上固定安装有圆盘，且所述圆盘与多个所述水平连杆（5）为高度不同的两组，并分别与两个内环（3）的高度相对应，所述固定座（6）夹持安装在两个所述圆盘之间，且底部的所述圆盘直径大于顶部的所述圆盘直径；

位于顶部的所述圆盘上固定安装有与其同轴布置的螺柱（11），且所述螺柱（11）的顶部设有与其同轴布置的顶座（12），所述顶座（12）的直径大于所述螺柱（11）的直径，且所述螺柱（11）的顶端与所述顶座（12）上均螺纹连接有同一个螺栓（13），所述螺栓（13）的底端延伸至所述螺柱（11）内，且所述螺栓（13）的顶端位于所述螺栓（13）内；

所述旋转组件包含固定安装在所述顶座（12）上的旋转电机（18），所述旋转电机（18）的输出端通过联轴器固定连接有锥齿轮（19），所述密封转盘（14）的顶部还固定连接有转筒（15），所述转筒（15）上铺设有橡胶垫，所述橡胶垫的顶端固定安装有与所述锥齿轮（19）保持啮合的旋转齿圈（16），且所述橡胶垫的形变量满足所述密封转盘（14）的高度变化量；

位于顶部的所述内环（3）上还套设有与所述固定座（6）相适配的密封垫（20）。

2.根据权利要求1所述的一种富营养化水体的水生植物净化装置，其特征在于：所述固定座（6）上还开设有多个分布均匀的安装孔（7），多个所述浮萍篓（8）分别挂设在对应的所述安装孔（7）内，多个所述浮萍篓（8）的底部均延伸至水面以下，且多个所述浮萍篓（8）上均开设有多个分布均匀的进水孔。

3.根据权利要求2所述的一种富营养化水体的水生植物净化装置，其特征在于：所述固定座（6）上还开设有多组插孔（9），多株所述芦苇（10）分别插接在对应的所述插孔（9）内，且多株所述芦苇（10）的底端均延伸至水面以下。

4.根据权利要求3所述的一种富营养化水体的水生植物净化装置，其特征在于：所述密封转盘（14）螺纹套接在所述螺柱（11）上并未与所述顶座（12）与所述固定座（6）之间，所述密封转盘（14）上还开设有多个分布均匀并分别与对应的多组所述插孔（9）位置相适配的限位穿孔（17），多组所述芦苇（10）的顶端分别贯穿对应的所述限位穿孔（17）并延伸至所述密封转盘（14）的顶部外，且所述固定座（6）与所述密封转盘（14）的间距大小等于所述限位穿孔（17）的孔径大小的一半。

5.根据权利要求4所述的一种富营养化水体的水生植物净化装置，其特征在于：所述气动组件包含固定安装在位于底部所述圆盘上的空气泵（21），所述空气泵（21）的进气端固定连通有进气管（23），且所述进气管（23）的另一端通过安装块（22）固定连接在所述安装架的外围，且所述进气管（23）的顶端贯穿水面并延伸至环境空气中；

所述空气泵（21）的输出端固定连通有排气管（24），所述排气管（24）的另一端与所述气囊（1）的内部相连通，且所述进气管（23）与所述排气管（24）上分别设有与所述进气管（23）及所述排气管（24）相对应的进气单向阀（25）和排气单向阀（26），所述气囊（1）上还固定连通有一端延伸至水面上的泄压管（27），所述泄压管（27）上设有与其相适配的泄压阀门，所述气囊（1）内的气体含量变化用于促使所述气囊（1）在水中升降。

6.根据权利要求5所述的一种富营养化水体的水生植物净化装置，其特征在于：所述气动组件还包括固定安装在所述气囊（1）外壁上的两个位置相对应的驱动管（28），两个所述驱动管（28）的一端均与所述空气泵（21）的输出端相连通，且两个所述驱动管（28）上均设有驱动单向阀（29），对两侧所述驱动管（28）同步排气时用于驱动所述气囊（1）移动。

Images