CN202717603U - 一种太阳能水质改良机 - Google Patents

Abstract

一种太阳能水质改良机，所述太阳能水质改良机包括太阳能动力组件和底层絮状污泥吸取施放组件，以及分别用于承载两组件的浮体和移动及控制组件，两浮体之间通过连接杆连接为一体。本实用新型通过利用太阳能光伏动力，将太阳能光伏动力组件和底层絮状污泥吸取施放组件等组装到一起，利用太阳能光伏动力将水体底层的絮状底泥吸收施放到水体表层，并以光照度为调控指标，控制底层絮状污泥的施放数量，达到降低水体底泥沉积，促进污泥中有机物分解和营养盐释放，调节水体营养盐平衡，改良水质，降低沉积污染，提高水体生产力水平的目的。

Description

一种太阳能水质改良机

技术领域

本实用新型涉及水污染控制领域，尤其涉及一种水体底质改良调控设备。 

背景技术

研究发现，水体中投入的氮、磷等营养物质，除20%～30%被水生生物吸收利用外，其余的全部进入水体环境中，其中约60～70%沉积到底泥中。一方面，水体底泥中大量有机物的存在，不仅导致底泥沉积，还会产生氨氮、亚硝酸盐、甲烷、硫化氢等还原态物质，引起水质恶化，严重影响到水环境安全。另一方面，水体底泥也是营养库，水体初级生产力需要的大量营养盐来自底泥，合理的释放和利用底泥中的富营养物质是改善底质环境、提高水体生产力的重要途径。 

目前，国内外对水体底泥的处理方法主要有机械清淤、微生物改良、化学药物调剂等。机械清淤主要是利用水力挖塘机组等清除水体底部的淤泥，该方法无法做到对底泥中营养物质的再利用；微生物方法虽然提高了底泥中富营养物质的资源化利用，但由于无法控制微生物的生长条件，其效果无法稳定；化学方法虽然见效快，但容易造成化学品残留，存在的问题很多，无法从根本上解决问题。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种太阳能水质改良机，能够根据太阳光照情况对水体底质和水质进行调控处理，达到降低底泥沉积污染，促进有机物分解和营养盐释放，肥水调水，改良水质，降低沉积污染，提高水体生产力水平的目的。 

本实用新型是通过以下技术方案实现的： 

一种一种太阳能水质改良机，其特征在于： 

所述太阳能水质改良机包括太阳能动力组件和底层絮状污泥吸收施放组件，以及分别用于承载太阳能动力组件的第一浮体和底层絮状污泥吸收施放组件的第二浮体，两浮体之间通过连接杆连接为一体，其中： 

太阳能动力组件由安装在第一浮体上的太阳能光伏板、稳压器、光照度控 制器、立式的导向架和用于驱动第一浮体的电动马达组成， 

导向架上固定套环，套环位于第一浮体的顶部，套环内穿入一根导向绳，其两端分别固定在水体两侧的坡埂上，导向绳上间隔安装2个接触开关，接触开关与电动马达信号连接，第一浮体可在水面上沿2个接触开关之间的导向绳往返运动； 

底层絮状污泥吸收施放组件由底层絮状污泥吸收施放腔和涡流泵组成， 

底层絮状污泥吸收施放腔为可伸缩弯折的长形管道，底泥吸收施放腔安装在底泥吸收施放第二浮体底部、位于水面下方，其出口端与水面平行并靠近水面，涡流泵安装在出口端内侧，底泥吸收施放腔其进口端端口向下伸向养殖池塘底部，靠近底泥表面； 

连接杆一端与第一浮体转动连接，一端与第二浮体固定连接，连接杆和第二浮体可绕第一浮体水平旋转； 

太阳能光伏板的输出端连接稳压器和光照度控制器后、再通过相互独立的控制电路分别连接电动马达和涡流泵。 

本实用新型将太阳能动力组件和底泥吸收施放组件等组装到一起，利用太阳能动力将水体底层的絮状底泥吸收施放到水体表层，利用表层水体光合作用产生的氧气等满足底层絮状污泥中的菌团生长需要，达到分解有机物、释放营养盐、肥水调水、降低沉积污染、提高水体的生产力水平的目的。第一浮体承载太阳能动力组件在水体内沿导向绳往复运行，同时第二浮体承载底泥吸收释放组件绕第一浮体旋转，因此太阳能水质改良机可轻松达到水体底部的任何角落，均匀吸收底部的絮状污泥。另外，系统的运行以光照度为控制指标，可以根据光照强度自动调节运行时间和速度，控制底泥吸收施放数量，充分利用光合作用，防止底泥施放过量和不足，达到降低底泥沉积，促进有机物分解和营养盐释放，肥水调水，降低养殖污染，提高池塘水体的生产力水平和养殖效率的目的。 

具体操作时，首先，根据水体的实际水面高度调整底泥吸收释放腔的伸缩高度，使其与水体的水体高度相匹配；然后，将导向绳穿入套环内，将导向绳两端固定在水体坡埂上，并在导向绳上安装接触开关，接触开关的安装位置以 太阳能水质改良机在两接触开关之间运行时，不与坡埂和底泥发生干涉为限；接着，分别将承载太阳能动力组件和底泥吸收释放组件的浮体下水；在光照度满足预定数值的情况下，一方面，太阳能光伏板输出的电流驱动电动马达带动整套太阳能水质改良机沿导向绳方向在两个接触开关之间往返运动；另一方面，太阳能光伏板输出的电流，通过稳压器、光照度控制器控制底泥吸收释放腔内涡流泵的运转。 

涡流泵具有两个作用： 

一是通过底泥吸收释放腔内部的水流运动将水体底部的絮状底泥吸收施放到水体表层，利用表层的富氧水体，氧化底泥絮状物中的有毒有害物质，并为活性污泥中的硝化菌和消化菌等提供氧气、碱度，使絮状污泥中的氮、磷、硫等物质向氧化态形式转化。 

二是为底泥吸收施放浮体提供了一个反向推动力，使第二浮体在水体中运动，由于连接杆的存在，第二浮体围绕第一浮体做环形旋转运动，可以吸附水体任一位置的底泥。 

光照度控制器根据光照情况控制太阳能光伏板的电流输出，使水体底泥吸收施放腔的涡流泵只能在一定的光照度情况下运行，没有阳光的情况下不运行，以确保底泥在光照充分、表层水体含氧量较高的情况下被吸收施放到水体表层。 

实验表明，可将光照度控制器的启闭临界光照度设定为500lux，在光照度达到500lux时，光照度控制器打开，太阳能光伏板输出的电流通过稳压器稳定电压后输出给底泥吸收施放组件的涡流泵；低于500lux时，光照度控制器关闭，太阳能光伏板不输出电流，底泥吸收释放组件不工作。 

进一步的，浮体分别由两条并列船形注塑浮体组成，船形注塑浮体之间通过安装支架连为一体，第一浮体和第二浮体垂直布置。两条船形注塑浮体的并列结构有利于保持浮体平衡。 

再进一步，太阳能光伏板为两块12v，150w的太阳能光伏板，分别安装在两个船形注塑浮体上方的安装支架上，稳压器、光照度控制器、电动马达和立式的导向架安装在两个船形注塑浮体之间的安装支架上，利于保持第一浮体平 衡。 

再进一步，底泥吸收施放腔安装在船形注塑浮体之间的安装支架下部，底泥吸收释放腔的轴线与船形注塑浮体长度方向平行，利于保持第二浮体平衡。 

再进一步，底泥吸收施放腔为多段式套装管结构，便于伸缩和控制高度。一种优选结构是，底泥吸施放腔由3段首尾相连的直管道组成，三者的轴线位于同一垂直截面上，首段直管道固定在船形注塑浮体之间的安装支架下部，涡轮泵安装在首段直管道内部，涡轮泵的轴线与首段直管道轴线平行，直管道的进口端为斜切端，与水面成一锐角夹角α，端口上安装隔网，以防止树枝、鱼虾等吸入。首段直管段的出口端端面与水面垂直，除首段直管道外的其它直管道出口端端面向下90度弯折至与水面平行，后段直管道的出口端伸入前段直管道进口端内，两者的底部转动连接，除首段直管道外的其它直管道可绕连接部位垂直翻转，其最大翻转角度与α角相匹配，翻转过程中，直管道可定位在任一翻转位置。 

再进一步，连接杆优选为可伸缩的套杆，包括外套筒和套装在外套筒内的内套杆，内套杆一端伸出外套筒外，其外套筒一端转动连接第一浮体，内套杆的伸出端通过动力元件固定连接第二浮体，内套杆在动力元件推动下在外套筒内滑动，套杆的伸缩长度区间为1.0～3.0m。第二浮体在绕第一浮体转动的同时，内套杆在动力元件推动下在外套筒内滑动，使第二浮体围绕第一浮体呈螺旋型旋转，保证底泥吸收释放组件可达到水体的各个角落。 

再进一步，动力元件可以为电动液压油缸或者直行电机。动力元件由太阳能光伏板驱动，太阳能光伏板的输出端连接稳压器和光照度控制器后，通过控制电路连接动力元件。 

再进一步，套环为间隔配置的两个，两套环的中心线重合，第一浮体的两个船形注塑浮体关于套环中心线左右对称，导向性能更好。 

再进一步，考虑到水体的通常深度，底层絮状污泥吸收施放腔的伸缩高度在0.3-1.5m之间。 

本实用新型的有益效果在于： 

1）本太阳能水质改良机可以根据光照度控制池塘底泥释放量。太阳能水 质改良机根据上层水体光合作用的强度，控制底层絮状污泥施放到水体表层的数量，即可保证底泥施放后被氧化，又不会使底泥过度施放造成水体缺氧和污染。 

2）本太阳能水质改良机充分利用表层水体光合作用产生的氧气等满足絮状污泥需要，有利于促进上浮底泥中粪便、饵料等有机物的分解，并为水体中的浮游生物提供营养物质，从而达到改善池塘底质，调控水质的效果，可提高水体环境内营养物质的再利用和水体生产力水平。 

3）本太阳能水质改良机具有光控、自运行特点，底泥吸收施放装置可沿导绳螺旋运动，能够使底泥吸附装置运行到水体的各个角落，使水体中的底泥都能够得到处理。 

附图说明

图1为本实用新型在水体中的运行位置示意图 

图2为图1中太阳能水质改良机的部分放大示意图 

图3为图2的俯视图 

图4～6为底泥吸收施放腔不同的变形结构示意图 

图1～6中：1为太阳能动力组件，2为底泥吸收施放组件，3为第一浮体，4为第二浮体，5为安装支架，6为太阳能光伏板，7为稳压器，8为光照度控制器，9为电动马达，10为导向架，11为套环，12为导向绳，13为接触开关，14为底泥吸收施放腔，1401为首段直管道，1402为尾段直管道，1403为中间直管道，15为涡流泵，16为连接杆，17为动力元件。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。 

太阳能水质改良机包括太阳能动力组件1和底泥吸收施放组件2，以及分别用于承载两组件的第一浮体3和第二浮体4，两浮体3、4之间通过连接杆16连接，每个浮体3、4包括两条并列的船形注塑浮体，船形注塑浮体之间通过安装支架5连为一体，第一浮体3和第二浮体4相互垂直布置。 

太阳能动力组件1包括安装在第一浮体3上的太阳能光伏板6、稳压器7、光照度控制器8、电动马达9和立式的导向架10；稳压器7、光照度控制器8、 电动马达9和立式的导向架10安装在第一浮体3的两个船形注塑浮体之间的安装支架5上。 

太阳能光伏板6为两块12v，150w的太阳能光伏板，分别安装在两个船形注塑浮体上方的安装支架5上。 

导向架10顶部安装固定一对套环11，套环11内穿入一根导向绳12，其两端分别固定在水体两侧的坡埂上，导向绳12上间隔安装2个接触开关13，接触开关13与电动马达9信号连接，第一浮体3可在水面上沿2个接触开关13之间的导向绳12往返运动。 

底泥吸收施放组件2包括底泥吸收施放腔14和涡流泵15。底泥吸收施放腔位于水面下方，其出口端与水面平行并靠近水面，其进口端端口向下伸向水体底部，靠近底泥表面。 

底泥吸收施放腔14由3段首尾相连的直管道1401，1402，1403组成，三者的轴线位于同一垂直截面上，首段直管道1401固定在船形注塑浮体之间的安装支架5下部，涡轮泵15安装在首段直管道1401内部，涡轮泵15的轴线与首段直管道1401轴线平行。直管道1401、1402和1403的进口端为斜切端，与水面成一锐角夹角α，端口上安装隔网，以防止树枝、鱼虾等吸入。 

首段直管段1401的出口端端面与水面垂直，除首段直管道1401外的其它直管道1402、1403出口端向下90度弯折至端面与水面平行， 

后段直管道的出口端伸入前段直管道进口端内，两者的底部转动连接，直管道1402、1403可绕连接部位垂直翻转，其最大翻转角度与α角相匹配，翻转过程中，直管道1402、1403可定位在任一翻转位置，如图4～6所示。 

连接杆16垂直于底泥吸收施放腔14的出口端，连接杆16一端转动在第一浮体3上，一端固定在第二浮体4上，连接杆16和第二浮体4可绕第一浮体3旋转。连接杆16为可伸缩的套杆，包括外套筒和套装在外套筒内的内套杆，内套杆一端伸出外套筒外，伸出端上配置动力元件17，内套杆在动力元件7推动下在外套筒内滑动。 

太阳能光伏板6的输出的电流通过稳压器7和光照度控制器8后、分别通过独立的电路控制电动马达9、涡流泵15和动力元件17。 

具体操作时，首先，根据水体污染的实际水面高度调整底泥吸收释放腔14的整体高度，使其与水体的水体高度相匹配，如图6所示；然后，将导向绳12穿入套环11内，将导向绳两端固定在水体坡埂上，并在导向绳上安装接触开关，接触开关的安装位置以太阳能水质改良机在两接触开关之间运行时，不与坡埂和底泥发生干涉为限；接着，将第一浮体3和第二浮体下水；在光照度大于等于500lux的情况下，一方面，太阳能光伏板6输出的电流驱动电动马达9带动整套太阳能水质改良机沿导向绳11在两个接触开关13之间往返运动；另一方面，太阳能光伏板6输出的电流输送给底泥吸收施放腔14内的涡流泵15运转。 

涡流泵15具有两个作用： 

一是通过底泥吸收施放腔14内部的水流运动将水体底部的絮状底泥吸收施放到水体表层，利用表层的富氧水体，氧化底泥絮状物中的有毒有害物质，并为活性污泥中的硝化菌落和消化菌落等提供氧气、碱度，使絮状污泥中的氮、磷、硫等物质向氧化态形式转化。 

二是为第二浮体4提供了一个反向推动力，使第二浮体4在水体中运动，由于可伸缩的连接杆16的存在，第二浮体2的围绕太阳能动力组件浮体作螺旋形运动，可以使底泥吸收施放腔14的进口端覆盖到水体底部的各个角落。 

Claims (10)

1.一种太阳能水质改良机，其特征在于：

所述太阳能水质改良机包括太阳能动力组件（1）和底层絮状污泥吸收施放组件（2），以及分别用于承载太阳能动力组件的第一浮体（3）和底层絮状污泥吸收施放组件的第二浮体（4），两浮体（3，4）之间通过连接杆（16）连接为一体，其中：

太阳能动力组件（1）由安装在第一浮体（3）上的太阳能光伏板（6）、稳压器（7）、光照度控制器（8）、立式的导向架（10）和用于驱动第一浮体（3）的电动马达（9）组成，

导向架（10）上固定套环（11），套环（11）位于第一浮体（3）的顶部，套环（11）内穿入导向绳（12），其两端分别固定在水体两侧的坡埂上，导向绳（12）上间隔安装2个接触开关（13），接触开关（13）与电动马达（9）信号连接，第一浮体（3）可在水面上沿2个接触开关（13）之间的导向绳（12）往返运动；

底层絮状污泥吸收施放组件（2）由底层絮状污泥吸收施放腔（14）和涡流泵（15）组成，

底层絮状污泥吸收施放腔（14）为可伸缩弯折的长形管道，底泥吸收施放腔（14）安装在底泥吸收施放第二浮体（4）底部、位于水面下方，其出口端与水面平行并靠近水面，涡流泵（15）安装在出口端内侧，底泥吸收施放腔（14）其进口端端口向下伸向养殖池塘底部，靠近底泥表面；

连接杆（16）一端与第一浮体（3）转动连接，一端与第二浮体（4）固定连接，连接杆（16）和第二浮体（4）可绕第一浮体（3）水平旋转；

太阳能光伏板（6）的输出端连接稳压器（7）和光照度控制器（8）后、再通过相互独立的控制电路分别连接电动马达（9）和涡流泵（15）。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能水质改良机，其特征在于：浮体（3，4）分别由两条并列船形注塑浮体组成，船形注塑浮体之间通过安装支架（5）连为一体，第一浮体（3）和第二浮体（4）垂直布置。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能水质改良机，其特征在于：所述太阳能光伏板（6）为两块12v，150w的太阳能光伏板，分别安装在两个船形注 塑浮体上方的安装支架（5）上，稳压器（7）、光照度控制器（8）、电动马达（9）和立式的导向架（10）安装在两个船形注塑浮体之间的安装支架（5）上。

4.根据权利要求2所述的一种太阳能水质改良机，其特征在于：所述底泥吸收施放腔（14）安装在船形注塑浮体之间的安装支架（5）下部，底泥吸收释放腔（14）的轴线与船形注塑浮体长度方向平行。

5.根据权利要求4所述的一种太阳能水质改良机，其特征在于：

所述底泥吸施放腔（14）由3段首尾相连的直管道（1401，1402，1403）组成，三者的轴线位于同一垂直截面上，

首段直管道（1401）固定在船形注塑浮体之间的安装支架（5）下部，涡轮泵（15）安装在首段直管道（1401）内部，涡轮泵（15）的轴线与首段直管道（1401）轴线平行，直管道（1401，1402，1403）的进口端为斜切端，与水面成一锐角夹角α，端口上安装隔网，

首段直管段（1401）的出口端端面与水面垂直，除首段直管道（1401）外的其它直管道（1402，1403）出口端端面向下90度弯折至端面与水面平行，

后段直管道的出口端伸入前段直管道进口端内，两者的底部转动连接，除首段直管道（1401）外的其它直管道（1402，1403）可绕连接部位垂直翻转，其最大翻转角度与α角相匹配，翻转过程中，直管道（1402，1403）可定位在任一翻转位置。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能水质改良机，其特征在于：所述连接杆（16）为可伸缩的套杆，包括外套筒和套装在外套筒内的内套杆，内套杆一端伸出外套筒外，其外套筒一端转动连接第一浮体（3），内套杆的伸出端通过动力元件（17）固定连接第二浮体（4），内套杆在动力元件（7）推动下在外套筒内滑动。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能水质改良机，其特征在于：所述动力元件（17）为电动液压油缸或直流电机。

8.根据权利要求6所述的一种太阳能水质改良机，其特征在于：所述太阳能光伏板（6）的输出端连接稳压器（7）和光照度控制器（8）后，通过控制电路连接动力元件（17）。 

9.根据权利要求1所述的一种太阳能水质改良机，其特征在于：所述套环（11）为间隔配置的两个，两套环（11）的中心线重合，第一浮体（3）的两个船形注塑浮体关于套环（11）中心线左右对称。

10.根据权利要求1所述的一种太阳能水质改良机，其特征在于：所述底层絮状污泥吸收施放腔（14）的伸缩高度在0.3-1.5m之间。 

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