CN209583760U - 基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床，其设置于地表水中，包括：曝气提水系统和沟廊式通道生态浮床。其中，所述曝气提水系统由太阳能供电系统、电动机、多级叶轮组成，用于增氧并为沟廊式通道生态浮床提水；所述沟廊式通道生态浮床包括浮体，集水槽，沟廊式通道，植物种植孔和挺水植物。本实用新型将叶轮式曝气用于为沟廊式通道生态浮床提水，实现一能多用；并通过综合利用沟廊式通道生态浮床滤料的吸附作用、植物的吸收作用及微生物的转化作用实现水体高效原位净化。与现有技术相比，本实用新型具有构造精巧、实用性强、净水效果好、综合收益高等显著优势。

Description

基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床

技术领域

本实用新型涉及地表水体净化技术领域，尤其涉及一种基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床。

背景技术

我国的地表水体(如：沟、塘、河、湖等)由于受农业面源、地表径流、干湿沉降、生活污水未达标排放、工业废水偷排等原因的影响，其水质经多年的治理后，仍未见到明显效果。地表水体国控断面水质时有超出地表水标准(GB3838-2002)V类的戒线，引发中度或重度水体富营养化以及藻华、萍害等次生灾害频发，严重阻滞了社会生产效率和民众生活质量。

常用的地表水体净化技术主要分为异位净化和原位净化两种。异位净化主要系通过将地表水体通过旁路设施导流至特定构筑物(如：人工湿地、过滤设备、生化设备等)，经过构筑物的净化后再回流至地表水体的净化技术。该技术具有见效快、效果好等优势，但同时也有占地大、成本高、仅适用于小型滞留水体等缺陷，因而限值了其推广应用。原位净化主要系通过在地表水体中原地实施的物理、生化、生物及生态技术，主要包括：人工打捞、原位曝气、生化制剂(杀菌剂、功能菌剂)、生物膜法(砾间氧化、弹性填料)和生态浮床。原位净化具有不占地、成本低、易实施等优势。其中生态浮床技术在地表水体治理中的应用最为广泛，同时又具有景观价值和经济收益。然而传统的生态浮床存在净化效率不足、水力循环不足等缺陷。究其原因，传统生态浮床仅利用植物和微生物作用实现局部水体的静态净化，所以既缺乏物化净化措施、又缺乏水力循环条件。

为了强化传统生态浮床的净化效率和水力循环条件，需借鉴并吸纳其他地表水体净化技术的优势。如异位净化的过滤设备，其利用利用沸石、活性炭、加气混凝土、陶粒等滤料的吸附性能来强化水处理效果；又如原位净化的曝气设施，其通过向水体增氧和产生扰动来强化水体自净能力，并改善水力循环条件。

随着水环境质量标准的升级和地表水体净化的迫切需求，地表水体治理领域亟需一种能够吸纳其他地表水体净化技术优势的新型生态浮床。

实用新型内容

为了强化传统生态浮床的净化效率和水力循环条件，本实用新型提出了一种基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床，其设置于地表水体中，包括：曝气提水系统和沟廊式通道生态浮床。

进一步地，所述曝气提水系统由太阳能供电系统、电动机和多级叶轮组成；所述沟廊式通道生态浮床由浮体、集水槽、沟廊式通道、植物种植孔和挺水植物组成；所述沟廊式通道采用并联式连接，其数量至少三个。为充分利用沟廊式通道中功能滤料的截留与吸附作用实现水体净化，且考虑沟廊式通道注水后的浮床重力平衡，故所述沟廊式通道的数量至少为三个，并在所述浮体上平均分布。

进一步地，所述太阳能供电系统、电动机位于所述沟廊式通道生态浮床的浮体上，所述多级叶轮的下半部分浸没在水面以下；述太阳能供电系统由太阳能电池组件、太阳能控制器、蓄电池/蓄电池组和逆变器组成，输出功率为50～500W，优选地，输出功率为250W；所述电动机的额定功率为50～500W，优选地，额定功率为250W；所述多级叶轮连接于所述电动机的转轴上，叶轮的级数为3～9，直径为0.5～1.5m，优选地，叶轮的级数为6，直径为1.0m。

进一步地，所述浮体的材质为压膜空心塑料、酚醛树脂(PF)泡沫或轻质陶瓷(密度小于水)，优选地，材质为轻质陶瓷；所述浮体上预留所述集水槽、沟廊式通道和植物种植孔的空间，并与浮体一体化成型。

进一步地，所述集水槽的顶部敞开以承接所述多级叶轮的提水，所述集水槽的底部与所述沟廊式通道相通以为其布水；所述集水槽的材质为PVC、PE或玻璃钢，宽度为10～50cm，长度为50～200cm，优选地，材质为PE，宽度为25cm，长度为100cm。

进一步地，所述沟廊式通道的深度为5～15cm，优选地，深度为10cm；所述沟廊式通道中根据净水要求填充功能滤料，如：沸石、活性炭、加气混凝土、陶粒等的一种或多种，所述填充功能滤料的粒径为1～5cm，更换周期为0.5～2年，优选地，粒径为2cm，更换周期为1年。

进一步地，所述植物种植孔设置于所述沟廊式通道的间隙，其孔径为2～15cm，孔间距为15～50cm，优选地，孔径为7cm，孔间距为20cm；

进一步地，所述挺水植物的种类为菖蒲、美人蕉、再力花、旱伞草或西伯利亚鸢尾等，种植时为株高10～30cm的幼苗，收割周期为0.5～2年，优选地，种类为菖蒲，种植时的株高为20cm，收割周期为1年。

本实用新型将叶轮式曝气用于为沟廊式通道生态浮床提水，实现一能多用；并通过综合利用沟廊式通道生态浮床滤料的吸附作用、植物的吸收作用及微生物的转化作用实现水体高效原位净化。与现有地表水体净化技术相比，本实用新型的特色及改进之处为：

1.创新地将叶轮式曝气装置用于沟廊式通道生态浮床的提水与增氧，从而改善传统叶轮式曝气单一增氧的功能，实现一能多用；

2.创新地在生态浮床上设置并联的沟廊式通道，使得提升的水体在沟廊中呈队列式依次推流前进，沟廊中水体的污染物浓度沿水流方向逐渐降低，最终经净化后排出；

3.创新地利用沟廊与水面的落差实现跌水增氧，且多道并联的沟廊式通道放大了叶轮式曝气原有轴长上的增氧效果；

4.创新地将水处理功能滤料的吸附作用与生态浮床植物的吸收作用以及微生物的转化作用耦合，通过上述三种综合作用强化本装置的净化性能；

5.创新地通过叶轮式曝气提升与沟廊式通道结合，改善了传统生态浮床的水力循环条件，同时促进了滤料吸附、植物吸收作用的传质条件；

6.创新地通过依次相连的叶轮式曝气、集水槽及沟廊的设计，实现水体在沟廊中的连续流动与并联净化，并且上述结构可以依据水文条件和处理要求的任意组合；

7.创新地在沟廊式通道生态浮床的沟廊以外空间设置植物种植孔，既充分利用了装置闲余空间，又保留了传统生态浮床的生态功能，且具有一定的景观和经济价值；

8.创新地在沟廊式通道生态浮床的沟廊内填充功能滤料(如：沸石、活性炭、加气混凝土、陶粒等)，既发挥了功能滤料对特定污染物的吸附特性，又方便在装置运维时更换滤料。

综上，本实用新型所提出的基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床具有构造精巧、实用性强、净水效果好、综合收益高等显著优势。

附图说明

图1为本实用新型基于叶轮式曝气与提水联用的沟廊式通道生态浮床的平面图。

图2为本实用新型基于叶轮式曝气与提水联用的沟廊式通道生态浮床的A-A剖面图。

图3为本实用新型基于叶轮式曝气与提水联用的沟廊式通道生态浮床的B-B剖面图。

图4为本实用新型基于叶轮式曝气与提水联用的沟廊式通道生态浮床的C-C剖面图。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对实用新型作进一步的详细说明。实施本实用新型的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本实用新型没有特别限制内容。

图1-图4中：

1-曝气提水系统：11-太阳能供电系统，12-电动机，13-多级叶轮；

2-沟廊式通道生态浮床：21-浮体；22-集水槽；23-沟廊式通道；24-植物种植孔；25-挺水植物；

3-水流：31-提升水流；32-集水水流；33-沟廊水流；34-沟廊出水。

实施例1：

如图1-2所示，本实施例中的基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床，其设置于地表水体中，包括：曝气提水系统1和沟廊式通道生态浮床2。

曝气提水系统由太阳能供电系统11、电动机12和多级叶轮13组成；沟廊式通道生态浮床2由浮体21、集水槽22、沟廊式通道23、植物种植孔24和挺水植物25组成；沟廊式通道采用并联式连接，其数量为6。

太阳能供电系统11、电动机12位于沟廊式通道生态浮床2的浮体21上，多级叶轮13的下半部分浸没在水面以下；太阳能供电系统11由太阳能电池组件、太阳能控制器、蓄电池/蓄电池组和逆变器组成，输出功率为250W；电动机12的额定功率为250W；多级叶轮13连接于电动机12的转轴上，叶轮的级数为6，直径为1.0m。

浮体21的材质为轻质陶瓷；浮体21上预留集水槽22、沟廊式通道23和植物种植孔24的空间，并与浮体21一体化成型。

集水槽22的顶部敞开以承接多级叶轮13的提水，集水槽22的底部与沟廊式通道23相通以为其布水；集水槽22的材质为PE，宽度为25cm，长度为100cm。

沟廊式通道23的深度为10cm；沟廊式通道23中根据净水要求填充活性炭和加气混凝土，填充功能滤料的粒径为2cm，更换周期为1年。

植物种植孔24设置于沟廊式通道23的间隙，其孔径为7cm，孔间距为20cm；

挺水植物25的种类为菖蒲，种植时为株高20cm的幼苗，收割周期为1年。

实施例2：

本实施例中的基于功能滤料吸附的沟槽式组合生态浮床，其基本构造同实施例1，其具体实施方式为：

沟廊式通道采用并联式连接，其数量为8。

太阳能供电系统11、电动机12位于沟廊式通道生态浮床2的浮体21上，多级叶轮13的下半部分浸没在水面以下；太阳能供电系统11由太阳能电池组件、太阳能控制器、蓄电池组和逆变器组成，输出功率为500W；电动机12的额定功率为500W；多级叶轮13连接于电动机12的转轴上，叶轮的级数为9，直径为1.5m。

浮体21的材质为酚醛树脂(PF)(密度小于水)；浮体21上预留集水槽22、沟廊式通道23和植物种植孔24的空间，并与浮体21一体化成型。

集水槽22的顶部敞开以承接多级叶轮13的提水，集水槽22的底部与沟廊式通道23相通以为其布水；集水槽22的材质为玻璃钢，宽度为50cm，长度为200cm。

沟廊式通道23的深度为15cm；沟廊式通道23中根据净水要求填充沸石和陶粒，填充功能滤料的粒径为5cm，更换周期为2年。

植物种植孔24设置于沟廊式通道23的间隙，其孔径为15cm，孔间距为50cm；

挺水植物25的种类为美人蕉，种植时为株高130cm的幼苗，收割周期为2年。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

沟廊式通道的数量为3。

太阳能供电系统11的输出功率为50W；电动机12的额定功率为50W；多级叶轮13的级数为3，直径为0.5m。

浮体21的材质为压膜空心塑料。

集水槽22的材质为PVC，宽度为10cm，长度为50cm。

沟廊式通道23的深度为5cm；沟廊式通道23中根据净水要求填充活性炭和陶粒，填充功能滤料的粒径为1cm，更换周期为0.5年。

植物种植孔24的孔径为2cm，孔间距为15cm；

挺水植物25的种类为水芹，种植时为株高10cm的幼苗，收割周期为0.5年。

本实用新型的保护内容不局限于以上实施例。在不背离实用新型构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本实用新型中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (10)

1.一种基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床，其特征在于，其设置于地表水体中，包括：曝气提水系统(1)和沟廊式通道生态浮床(2)：其中，

所述曝气提水系统(1)由太阳能供电系统(11)、电动机(12)和多级叶轮(13)组成；

所述沟廊式通道生态浮床(2)由浮体(21)、集水槽(22)、沟廊式通道(23)、植物种植孔(24)和挺水植物(25)组成；所述沟廊式通道(23)采用并联式连接，其数量为至少三个；

所述太阳能供电系统(11)和所述电动机(12)位于所述浮体(21)上；所述多级叶轮(13)提水至所述集水槽(22)中。

2.如权利要求1所述的基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床，其特征在于，所述多级叶轮(13)的下半部分浸没在水面以下；所述多级叶轮(13)连接于所述电动机(12)的转轴上，叶轮的级数为3～9，直径为0.5～1.5m。

3.如权利要求1所述的基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床，其特征在于，所述太阳能供电系统(11)由太阳能电池组件、太阳能控制器、蓄电池/蓄电池组和逆变器组成，输出功率为50～500W；所述电动机(12)的额定功率为50～500W。

4.如权利要求1所述的基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床，其特征在于，所述浮体(21)的材质为压膜空心塑料、酚醛树脂泡沫或密度小于水的轻质陶瓷。

5.如权利要求1所述的基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床，其特征在于，所述浮体(21)上预留所述集水槽(22)、沟廊式通道(23)和植物种植孔(24)的空间，并与所述浮体(21)一体化成型。

6.如权利要求1所述的基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床，其特征在于，所述集水槽(22)的顶部敞开以承接所述多级叶轮(13)的提水，所述集水槽(22)的底部与所述沟廊式通道(23)相通以为其布水；所述集水槽(22)的材质为PVC、PE或玻璃钢，宽度为10～50cm，长度为50～200cm。

7.如权利要求1所述的基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床，其特征在于，所述沟廊式通道(23)的深度为5～15cm；所述沟廊式通道(23)中填充功能滤料。

8.如权利要求7所述的基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床，其特征在于，所述功能滤料为沸石、活性炭、加气混凝土、陶粒中的一种或多种，所述功能滤料的粒径为1～5cm，更换周期为0.5～2年。

9.如权利要求1所述的基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床，其特征在于，所述植物种植孔(24)设置于所述沟廊式通道(23)的间隙，其孔径为2～15cm，孔间距为15～50cm。

10.如权利要求1所述的基于叶轮式曝气提水与沟廊式滤料吸附的一体化生态浮床，其特征在于，所述挺水植物(25)的种类为菖蒲、美人蕉、再力花、旱伞草或西伯利亚鸢尾，种植时为株高10～30cm的幼苗，收割周期为0.5～2年。