CN205061667U - 微曝气水质净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微曝气水质净化装置，包括设置于水面下的曝气管，在曝气管的上方布置有多个纵向的填料束，填料束包括纵向设置的挂绳，在挂绳上连接有立体弹性填料，挂绳的底部设置有配重，挂绳的顶部与水面上的一个框架连接，框架通过多根插入河底的桩固定于水面上。本实用新型能够有效地去除水中BOD₅、氮、磷等污染物，净化水体水质，改善河道生态系统，帮助恢复水体自净能力，并具有一定的美化环境作用。

Description

微曝气水质净化装置

[技术领域]

本实用新型涉及一种水质净化装置，具体涉及一种微曝气水质净化装置。

[背景技术]

水资源是重要的经济社会资源，而作为水资源载体的河道则是城市赖以生存和发展的重要基础设施。近年来，随着我国经济的快速发展，人们的生活水平不断提高，我国的水资源环境污染情况不断恶化。据调查显示，我国七大水系、主要湖泊、近岸海域及部分地区的地下水均受到不同程度的污染。因此对城市河道水生态环境保护和修复、水污染治理已迫在眉睫。

目前，用于河道原位修复的技术已有很多，如：王磊(CN203959932U)设计了一种包括储气罐、支架、曝气管、溶解氧检测仪、太阳能板在内的用于治理河道污水的太阳能自动曝气装置，该装置充分利用太阳能环保节能，可根据水中溶解氧自动控制曝气量大小，有效地控制水中溶解氧浓度。但是这些方法均存在着很多不足，具有局限性：单一的曝气设备只能简单的向水体里充氧，氧气利用效率不高，对水质的处理效果不是很好，而且见效很慢；增氧机噪音较大，不能使充入水体的氧气均匀扩散，影响鱼类正常活动，也不利于河道美观；普通曝气器产生的气泡较大，增氧效果较差，且不能启闭、易堵塞。

综上所述，城市河道水污染治理方面缺乏一种增氧效果好、易于控制且不影响河道景观的处理装置。

[发明内容]

本实用新型的主要目的在于提高水质净化装置的氧气利用率。

为了实现上述目的，提供一种微曝气水质净化装置，包括设置于水面下的曝气管，在曝气管的上方布置有多个纵向的填料束，填料束包括纵向设置的挂绳，在挂绳上连接有立体弹性填料，挂绳的底部设置有配重，挂绳的顶部与水面上的一个框架连接，框架通过多根插入河底的桩固定于水面上。

上述装置还具有如下优化结构：

所述的框架底部为镂空的网格结构，该网格结构上铺设有种植网，种植网上种植有浮叶植物。

所述的浮叶植物种植密度为5～10株/m²。

所述的曝气管通过连接管与一气泵的出口连接。

所述的气泵由太阳能发电装置供电。

所述的框架中部开设有孔，气泵设置在框架上该孔的周围，所述的连接管底端与曝气管连接，顶端穿过所述的孔与气泵出口连接。

所述的曝气管为环形或方形结构。

在挂绳上连接有立体弹性填料，挂绳设置密度30～50束/m²。

所述的曝气管采用纳米曝气管。

本实用新型在现有技术的基础上，主要增加了立体弹性填料和纳米曝气管的使用。利用立体弹性填料既能挂膜，又能有效切割气泡的优点，提高氧的转移速率和利用率，使水、气、生物膜得到充分交换，极大的提高了对严重富营养化河道水体的治理效果；利用纳米曝气管能启闭、孔小、气泡小、防堵性好的优点，有效的提高了氧的利用率，可使缺氧的水体下层充分增氧，对生物降解和鱼类活动起到了显著的辅助作用。

本实用新型能够将纳米曝气增氧和微生物降解有机结合，有效降低水体污染负荷，高效去除水中BOD₅、氮、磷等营养物质及其它污染物，净化水体水质，改善河道生态系统，帮助恢复水体自净能力，并具有一定的美化环境作用，能够使受污染河道水体恢复到V类、甚至IV类水质水平。

[附图说明]

图1是太阳能微曝气水质净化装置的结构示意图；

图2是平面示意图；

图3是实施例中的水质监测对比图；

图中1.太阳能光伏板2.气泵3.控制转换器4.连接管5.曝气管6.植物种植网7.生物填料框8.浮叶植物9.填料10.重物11.支撑杆12.固定桩。

[具体实施方式]

以下，结合实施例和附图对于本实用新型做进一步的说明，实施例和附图仅用于解释说明而不用于限定本实用新型的保护范围，实施例中的上、下、左、右均为相对位置而不是决定位置，实施例中描述的形状可以存在一定的偏差。

本实施例的太阳能微曝气水质净化装置结构如下：

如图1所示，该装置以生物填料框为基座，框体材料为PVC管，型号为DN110，管内有漂浮填充物，转角处通过弯管连接，形成浮力框架；生物填料框为长方形，浮于水面之上，长度视河道断面宽度而定，一般设置为河道断面宽度的1/5～1/3，最大不超过5米；在PVC管道上绑有直径为3mm的过塑钢丝绳，用以悬挂弹性填料，形成填料束；太阳能光伏板设置于生物填料框上面的中央部位，并通过其下面的支撑杆与生物填料框固定；太阳能光伏板产生的电能通过控制转换器后驱动气泵工作，气泵的出气口与连接管相连后穿过生物填料框与曝气管相连通；

在生物填料框表面设置植物种植网，其中种植有浮叶植物；所述浮叶植物选用具有良好水体净化效果及景观效果的浮叶植物，为大聚藻、香菇草、水葫芦中的一种或两种，起到美化环境和吸收氮磷的双重作用，并用框体将其进行围隔，防止其在水面上泛滥，种植密度为5～10株/m²。

在生物填料框的下面悬挂有填料，下端设置有铅锤，均匀悬挂于生物填料框的下面；所述生物填料为立体弹性填料，有效长度视河道水深情况而定，一般设置为河道水深的1/3～1/2，但一般不超过1.5m，填料串密度设置为30～50串/m²。

生物填料框的四角设置有固定桩，固定桩为4根杉木桩，长度根据河道水深确定，垂直打入生物填料框四周，并用绳索将框体和杉木桩连接，对框体位置进行相对固定。所述固定桩为4根杉木桩，长度为4m，垂直打入生物填料框四周，露出常水面的距离为0.3m～0.5m，并用绳索将框体和杉木桩连接，对框体位置进行相对固定，以保证装置的稳定性。

本实用新型将太阳能微曝气增氧系统、生态浮床系统和生物填料系统相结合，组合成一种新型一体式装置。针对原有的单一曝气设备来讲，本实用新型优化组合了工艺；将太阳能纳米曝气管曝气增氧系统与生物、生态治理方法相结合，提高了水体水质，改善了生态环境，不仅可以有效提高水体中溶解氧的浓度，而且可以有效地去除水中BOD₅、氮、磷等营养物质及其它污染物，改善河道生态系统，总体治理效果较单一曝气设备好，能够帮助水体恢复自净能力，并具有一定的美化环境作用。

微曝气增氧系统由太阳能光伏板、支撑杆、气泵、控制转换器、连接管和曝气管等构成。

太阳能光伏板设置于生物填料框上面的中央部位，并通过其下面的支撑杆与生物填料框固定，光照时将太阳能转化为电能，电能通过控制转换器后驱动气泵工作，用于曝气。由于在光照条件下，太阳能光伏板将太阳能不断转化为电能并贮存于蓄电池中，因此在阴雨天或夜晚无光照的情况下，蓄电池中的电能可以支持曝气机工作一段时间，水中的溶解氧含量在短时期内并不会影响动植物、微生物的生理活动。现有的曝气增氧技术，均需耗费大量电能，须配套有电力系统才能保证系统的正常运行，且维护管理难度大，严重限制了曝气增氧技术的发展。本实用新型以太阳能为能源，使太阳能光伏板呈一定角度设置，能够充分将太阳能转化为电能，满足曝气充氧需求，维持装置的正常运行。该装置无须配备电力系统，不仅大大增加了装置应用范围、减少了运行成本、降低了操作管理难度，而且符合清洁能源节能环保的环境保护理念。同时，采用纳米曝气管可有效控制曝气启闭，提高氧利用率，有效节能、省成本；使缺氧的水体下层充分增氧，减少噪音对鱼类正常活动的干扰。

生态浮床系统由植物种植网、生物填料框和浮叶植物构成。

在生物填料框中设置植物种植网，在植物种植网上种植浮叶植物，通过浮叶植物对污染物的拦截作用、植物根系形成的微生物膜对有机质的降解作用和植物本身对营养盐的吸收作用而去除水中的污染物，如氮、磷等营养元素。同时，浮叶植物具有良好的遮光作用，可有效抑制藻类的增殖。浮叶植物选用具有良好水体净化效果及景观效果的浮叶植物，为大聚藻、香菇草、水葫芦中的一种或两种，起到美化环境和吸收氮磷的双重作用，并用框体将其进行围隔，防止其在水面上泛滥。植物的种植密度设置为5～10株/m²。

生物填料系统由生物填料框和填料构成，是本实用新型的重要组成部分之一，为微生物和鱼类提供附着基质和栖息场所，与微生物共同形成具有高效快速净化污染物的生物膜，主要去除河道水体中的BOD₅。填料作为微生物栖息的场所，是生物膜的载体。填料的使用，为生物栖息提供了巨大的空间，使得大量微生物得以附着生长，生物量维持在较高浓度，使微生物高速降解污染物，能够在相对短的时间内达到较好的处理效果。同时，填料可对气泡进行切割和阻挡，起到曝气受限器的作用，使气泡的停留时间和气液接触的表面积增加，提高氧的吸收能力，减少曝气量。本方法中采用立体弹性填料，此填料结构为双圈大塑料环，将醛化纤维或涤纶丝压在环的环圈上，使纤维束均匀分布；内圈是雪花状塑料枝条，既能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率，使水气生物膜得到充分交换，以利于治理富营养化严重的河道水体。

本实用新型应用于河道水体净化时，可根据河道的具体情况来设置整个装置的大小。将装置置于河道适当位置，如河道中心或靠近岸边，使装置既能起到净化水质、改善生态环境的作用，又不阻碍河道养护行船、行洪等功能。

应用实例

为适应上海市水务局提出的建设“水清、岸绿、景美、游畅”的“东方水都”新景观的水环境建设，实现2020年远景规划的城市总体目标，将上述具体实施方式应用于上海市闸北区夏长浦河道生态修复中，采用太阳能曝气机对水体进行增氧，并辅以生态浮床、微生物菌剂和水生动物等综合措施，消除黑臭现象并初步提高河道水质。目前已经完成一期工程，水质感观和河道景观良好，河水透明度显著增加，各项水质指标明显好转，水质监测数据对比如图3所示。

从图中可以看出，3月份项目开工前，溶解氧、BOD₅、氨氮、总磷等指标均为劣V类；7月底工程完工2个月后，河水溶解氧明显上升接近饱和，BOD₅、氨氮、总磷分别较3月份下降64％、74％、40％，除总磷外均达到V类水标准。综上所述，太阳能微曝气水质净化装置可有效能够有效地去除水中BOD₅、氮、磷等污染物，净化水体水质，改善河道生态系统，帮助恢复水体自净能力，并具有一定的美化环境作用。

Claims (9)

1.一种微曝气水质净化装置，包括设置于水面下的曝气管，其特征在于在曝气管的上方布置有多个纵向的填料束，填料束包括纵向设置的挂绳，在挂绳上连接有立体弹性填料，挂绳的底部设置有配重，挂绳的顶部与水面上的一个框架连接，框架通过多根插入河底的桩固定于水面上。

2.如权利要求1所述的微曝气水质净化装置，其特征在于所述的框架底部为镂空的网格结构，该网格结构上铺设有种植网，种植网上种植有浮叶植物。

3.如权利要求2所述的微曝气水质净化装置，其特征在于所述的浮叶植物种植密度为5～10株/m²。

4.如权利要求1所述的微曝气水质净化装置，其特征在于所述的曝气管通过连接管与一气泵的出口连接。

5.如权利要求4所述的微曝气水质净化装置，其特征在于所述的气泵由太阳能发电装置供电。

6.如权利要求4所述的微曝气水质净化装置，其特征在于所述的框架中部开设有孔，气泵设置在框架上该孔的周围，所述的连接管底端与曝气管连接，顶端穿过所述的孔与气泵出口连接。

7.如权利要求1所述的微曝气水质净化装置，其特征在于所述的曝气管为环形或方形结构。

8.如权利要求1所述的微曝气水质净化装置，其特征在于在挂绳上连接有立体弹性填料，挂绳设置密度30～50束/m²。

9.如权利要求1所述的微曝气水质净化装置，其特征在于在所述的曝气管采用纳米曝气管。