CN209721866U - 一种具有景观装饰功能的水体修复系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有景观装饰功能的水体修复系统，为若干石墨烯光催化网单元以微循环装置为中心呈环形结构设置，且石墨烯光催化网单元沿长度方向的中心线过环形结构的圆心，水生植物浮框设置于石墨烯光催化网单元的两端或两侧，石墨烯光催化网单元平铺于水面下方10～20cm，石墨烯光催化网单元的边缘均匀设有若干浮球和配重块，石墨烯光催化网单元的两端分别通过连接绳滑动套接于桩体上。石墨烯光催化网单元的网体上附着有石墨烯、可见光催化剂和光敏材料的复合物。该系统整体形似绽开的花朵，其中石墨烯光催化网单元为花瓣，微循环装置为花蕊，具有视觉美观效果，有助于提高待治理水域整体美感，且该系统结构简单，便于推广应用。

Description

一种具有景观装饰功能的水体修复系统

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，具体涉及一种具有景观装饰功能的水体修复系统。

背景技术

近20年来，随着我国经济的快速发展及城镇化进程加快，对河湖水资源的开发、利用规模和速度都大大加强，河湖库是我国重要的工农业用水、生活饮用水水源，但目前由于生活废水、工业污水的排放，我国河湖库受到不同程度的污染，水质污染问题严重影响和威胁着人类的生存和健康，制约着经济和社会的发展。全国113个重点环保城市的222个饮用水地表水源的平均水质达标率仅为72％，且合格水源地呈现缩减趋势。2007年7月1日正式施行的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)水质指标由GB5749-85的35项增加至106项，其中毒理指标中有机化合物由5项增至53项，对水中微量有机物提出了更加严格的控制要求。传统的水处理技术主要有机械物理法、化学法和生物法，但均存在着不同程度的问题，特别是根据EPA的水处理标准，现有方法难以完全去除水中的有毒有机物，因此，提高水处理的技术水平，探索更为经济有效的水处理方法成为当前各国研究的重点，同时也催生了许多新的水体修复技术及相应的水体修复系统。

其中，石墨烯光催化水体修复技术效果较佳，但是目前多为直接将石墨烯光催化网铺放于河道、湖泊等待处理水域的水面上，导致待处理水域的美观效果较差，尤其在景区内的湖泊或河流上直接铺放石墨烯光催化网，直接降低了该景区的视觉美观效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种具有景观装饰功能的水体修复系统，该水体修复系统整体形似绽开的花朵结构，其中石墨烯光催化网单元为花瓣，微循环装置为花蕊，即该水体修复系统具有视觉美观效果，有助于提高待治理水域整体美感，且该系统结构简单，便于推广应用。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是设计一种具有景观装饰功能的水体修复系统，包括桩体、若干石墨烯光催化网单元、若干水生植物浮框和微循环装置，所述若干石墨烯光催化网单元以微循环装置为中心呈环形结构设置，且石墨烯光催化网单元沿长度方向的中心线过环形结构的圆心，所述水生植物浮框设置于所述石墨烯光催化网单元的两端或两侧，所述桩体固定安装于河床上，所述石墨烯光催化网单元平铺于水面下方10～20cm，在所述石墨烯光催化网单元的边缘均匀设有若干浮球和配重块，所述石墨烯光催化网单元的两端分别通过连接绳滑动套接于桩体上。

该生态修复系统结构简单，配重块与水面浮球形成悬浮体系，使石墨烯光催化网悬浮于水中适当位置，保证了石墨烯光催化网催化降解水中污染物的效率；微循环装置一方面可以为待处理水域提供水体动感效果，另一方可以增加水体流动性、加快水体与光催化网的接触几率、增加水体溶解氧，即有助于提高石墨烯光催化网对水体的净化效率。

为了使该系统的石墨烯光催化网单元能够在可见光条件下实现水质净化作用，优选的技术方案是，所述石墨烯光催化网单元的网体上附着有石墨烯、可见光催化剂和光敏材料的复合物。

为了便于该生态修复系统的灵活铺放和卷收，优选的技术方案是，所述石墨烯光催化网单元为若干矩形网单体平行排布组成的矩形结构，且中间位置矩形网单体沿长度方向的中心线过环形结构的圆心，所述桩体的数量为矩形网单体的一倍，矩形网单体的两端分别通过连接绳滑动套接于桩体上，所述相邻矩形网单体的中心间距为1.5～4.5m。

为了便于该生态系统的铺放效率，进一步优选的技术方案还有，所述石墨烯光催化网单元为若干矩形网单体平行排布组成的矩形结构，且中间位置矩形网单体沿长度方向的中心线过环形结构的圆心，所述石墨烯光催化网单元还包括至少四个桩体和两根设置于桩体上的固定绳，所述固定绳的两端分别通过环状连接件滑动套接于桩体上，所述若干矩形网单体的两端分别固定于所述固定绳上，所述相邻矩形网单体的中心间距为1.5～4.5m。

一方面为了保证石墨烯光催化网的全面铺展，同时保证支撑杆在石墨烯光催化网上的穿接工序效率；另一方面生物绳为水中微生物提供了栖息场所，便于待处理水域中有益菌群的复生，同时悬浮于水中的生物绳使水域中的有益菌群分布于水体中不同深度位置，保证了水域自净化能力的恢复，进一步优选的技术方案还有，在所述矩形网单体上间隔设有若干横穿网体的支撑杆，相邻支撑杆之间的距离为1～1.5m，在所述支撑杆的两端分别设有杆套，在所述杆套上方设有浮球，在所述杆套下方设有生物绳，生物绳的自由端设有配重块。

为了保证矩形网单体的边缘强度和矩形网体的使用寿命，进一步优选的技术方案还有，在所述矩形网单体的边缘设有加强绳。

为了提高桩体的耐腐蚀性，保证了桩体的使用寿命，优选的技术方案还有，所述桩体为镀锌钢管桩，所述连接绳、固定绳和加强绳均为聚乙烯新料绳。其中连接绳便于将石墨烯光催化网滑动套接于桩体上或固定于固定绳上，使石墨烯光催化网在浮球和配重块的平衡力作用始终处于水面以下合适的深度位置，保证了石墨烯光催化网降解水中污染物的效率；加强绳提高了矩形网单体的强度；聚乙烯新料绳具有：高比强度、高比模量；密度<1g/cm³(可浮于水面上)；断裂伸长低、断裂功大；同时聚乙烯新料绳具有很强的吸收能量的能力，因而具有突出的抗冲击性和抗切割性；抗紫外线辐射，防中子和γ射线，比能量吸收高、介电常数低、电磁波透射率高；耐化学腐蚀、耐磨性、有较长的挠曲寿命。

为了进一步提高该修复系统的整体美观度和灵动性，进一步优选的技术方案还有，还包括控制器，在所述镀锌管桩的下端和顶端分别设有相互连通的进水口和出水孔，在所述进水口处设有过滤网，在所述出水孔处设有LED灯，所述进水口与水泵连接，所述水泵、LED灯和微循环装置均与所述控制器连接。

本实用新型的优点和有益效果在于：

1、该生态修复系统结构简单，配重块与水面浮球形成悬浮体系，使石墨烯光催化网悬浮于水中适当位置，保证了石墨烯光催化网催化降解水中污染物的效率；石墨烯光催化网上附着有石墨烯、可见光催化剂和光敏材料的复合物，保证了石墨烯光催化网在可见光条件下的催化降解效率；微循环装置一方面可以为待处理水域提供喷泉美观效果，另一方可以增加水体流动性、加快水体与光催化网的接触几率、增加水体溶解氧，即有助于提高石墨烯光催化网对水体的净化效率。

2、石墨烯光催化网单元为若干矩形网单体平行排布组成的矩形结构，且中间位置矩形网单体沿长度方向的中心线过环形结构的圆心，桩体数量为矩形网单体的一倍，矩形网单体的两端分别通过连接绳滑动套接于桩体上，相邻矩形网单体的中心间距为1.5～4.5m，便于该生态修复系统的灵活铺放和卷收。

3、石墨烯光催化网单元为若干矩形网单体平行排布组成的矩形结构，且中间位置矩形网单体沿长度方向的中心线过环形结构的圆心，石墨烯光催化网单元还包括至少四个桩体和两根设置于桩体上的固定绳，固定绳的两端分别通过环状连接件滑动套接于桩体上，若干矩形网单体的两端分别固定于所述固定绳上，相邻矩形网单体的中心间距为1.5～4.5m，便于提高该生态系统的铺放效率。

4、在所述矩形网单体上间隔设有若干横穿网体的支撑杆，相邻支撑杆之间的距离为1～1.5m，在所述支撑杆的两端分别设有杆套，在所述杆套上方设有浮球，在所述杆套下方设有生物绳，生物绳的自由端设有配重块。一方面为了保证石墨烯光催化网的全面铺展，同时保证支撑杆在石墨烯光催化网上的穿接工序效率；另一方面生物绳为水中微生物提供了栖息场所，便于待处理水域中有益菌群的复生，同时悬浮于水中的生物绳使水域中的有益菌群分布于水体中不同深度位置，保证了水域自净化能力的恢复。

5、矩形网单体的边缘设有加强绳，保证矩形网单体的边缘强度和矩形网体的使用寿命。

6、还包括控制器，在所述镀锌管桩的下端和顶端分别设有相互连通的进水口和出水孔，进水口处设有过滤网，出水孔处设有LED灯，进水口与水泵连接，所述水泵、LED灯和微循环装置均与所述控制器连接。进一步提高该修复系统的整体美观度和灵动性。

附图说明

图1是本实用新型矩形网单体的侧示图；

图2是本实用新型矩形网单体结构示意图；

图3是矩形网体单元桩体剖视图；

图4是实施例1的水体修复系统的俯视图；

图5是实施例2的水体修复系统的俯视图；

图6是图5中H处局部放大图。

图中：1、桩体；2、石墨烯光催化网单元；3、水生植物浮框；4、微循环装置；5、连接绳；6、矩形网单体；7、固定绳；8、环状连接件；9、支撑杆；10、杆套；11、浮球；12、生物绳；13、配重块；14、进水口；15、出水孔；16、过滤网；17、LED灯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1～3和图4所示，本实用新型是一种具有景观装饰功能的水体修复系统，包括桩体1、6个石墨烯光催化网单元2、若干水生植物浮框3和微循环装置4，所述若干石墨烯光催化网单元2以微循环装置4为中心呈环形结构设置，且石墨烯光催化网单元2沿长度方向的中心线过环形结构的圆心，所述水生植物浮框3设置于所述石墨烯光催化网单元2的两端或两侧，所述桩体1固定安装于河床上，所述石墨烯光催化网单元2平铺于水面下方10～20cm，在所述石墨烯光催化网单元2的边缘均匀设有若干浮球11和配重块13，所述石墨烯光催化网单元2的两端分别通过连接绳5滑动套接于桩体1上。所述石墨烯光催化网单元2的网体上附着有石墨烯、可见光催化剂和光敏材料的复合物。所述石墨烯光催化网单元2为两个矩形网单体6平行排布组成的矩形结构，且中间位置矩形网单体6沿长度方向的中心线过环形结构的圆心，所述桩体1的数量为矩形网单体6的一倍，矩形网单体6的两端分别通过连接绳5滑动套接于桩体1上，所述相邻矩形网单体6的中心间距为1.5～4.5m。在所述矩形网单体6上间隔设有若干横穿网体的支撑杆9，相邻支撑杆9之间的距离为1～1.5m，在所述支撑杆9的两端分别设有杆套10，在所述杆套10上方设有浮球11，在所述杆套10下方设有生物绳12，生物绳12的自由端设有配重块13。还包括控制器，在所述镀锌管桩的下端和顶端分别设有进水口14和出水孔15，在所述进水口14处设有过滤网16，在所述出水孔15处设有LED灯17，所述进水口14与水泵连接，所述水泵、LED灯17和微循环装置4均与所述控制器连接。

实施例2

如图1～3和图5～6所示，本实用新型是一种具有景观装饰功能的水体修复系统，包括桩体1、8个石墨烯光催化网单元2、若干水生植物浮框3和微循环装置4，所述若干石墨烯光催化网单元2以微循环装置4为中心呈环形结构设置，且石墨烯光催化网单元2沿长度方向的中心线过环形结构的圆心，所述水生植物浮框3设置于所述石墨烯光催化网单元2的两端或两侧，所述桩体1固定安装于河床上，所述石墨烯光催化网单元2平铺于水面下方10～20cm，在所述石墨烯光催化网单元2的边缘均匀设有若干浮球11和配重块13，所述石墨烯光催化网单元2的两端分别通过连接绳5滑动套接于桩体1上。所述石墨烯光催化网单元2的网体上附着有石墨烯、可见光催化剂和光敏材料的复合物。所述石墨烯光催化网单元2为三个矩形网单体6平行排布组成的矩形结构，且中间位置矩形网单体6沿长度方向的中心线过环形结构的圆心，所述石墨烯光催化网单元2还包括至少四个桩体1和两根设置于桩体上的固定绳7，所述固定绳7的两端分别通过环状连接件8滑动套接于桩体1上，所述若干矩形网单体6的两端分别固定于所述固定绳7上，所述相邻矩形网单体的中心间距为1.5～4.5m。在所述矩形网单体6上间隔设有若干横穿网体的支撑杆9，相邻支撑杆9之间的距离为1～1.5m，在所述支撑杆9的两端分别设有杆套10，在所述杆套10上方设有浮球11，在所述杆套10下方设有生物绳12，生物绳12的自由端设有配重块13。还包括控制器，在所述镀锌管桩的下端和顶端分别设有进水口14和出水孔15，在所述进水口14处设有过滤网16，在所述出水孔15处设有LED灯17，所述进水口14与水泵连接，所述水泵、LED灯17和微循环装置4均与所述控制器连接。

为了保证矩形网单体的边缘强度和矩形网体的使用寿命，进一步优选的技术方案还有，在所述矩形网单体的边缘设有加强绳。

为了提高桩体的耐腐蚀性，保证了桩体的使用寿命，优选的技术方案还有，所述桩体为镀锌钢管桩，所述连接绳、固定绳和加强绳均为聚乙烯新料绳。其中连接绳便于将石墨烯光催化网滑动套接于桩体上或固定于固定绳上，使石墨烯光催化网在浮球和配重块的平衡力作用始终处于水面以下合适的深度位置，保证了石墨烯光催化网降解水中污染物的效率；加强绳提高了矩形网单体的强度；聚乙烯新料绳具有：高比强度、高比模量；密度<1g/cm³(可浮于水面上)；断裂伸长低、断裂功大；同时聚乙烯新料绳具有很强的吸收能量的能力，因而具有突出的抗冲击性和抗切割性；抗紫外线辐射，防中子和γ射线，比能量吸收高、介电常数低、电磁波透射率高；耐化学腐蚀、耐磨性、有较长的挠曲寿命。

该修复系统以光催化反应诱发水体发生“化学、物理、生物”三大变化。光催化降解与生物降解的耦合与协调作用调节了水体生态系统，使得水体生态向更好发展。其中：

1、化学变化：光催化反应产生具有强氧化性的空穴(h⁺)和电子(e^-)，羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O^2-)，降解水中有机物的同时保持较高水平的溶解氧。

2、物理变化：光催化反应提高了水体透明度，改善了水体生态环境，为发挥生物协同降解与恢复水体自净能力创造了有利条件。

3、生物变化：光催化反应调整了藻种结构，抑制产毒藻类的生长；提高微生物活性，对抗生素、内分泌干扰物的去除产生促进作用。

(一)可见光催化降解污染物技术原理

以TiO₂作为可见光催化剂为例，当受到能量大于或等于TiO₂禁带宽度(3.2eV)的光子照射时，TiO₂中处于价带的电子被激发跃迁到导带上形成强还原性的导带电子(e^-)，同时在价带上产生一个强氧化性的价带空穴(h⁺)。电子和空穴或直接和吸附在TiO₂表面的有机物反应，或与水分子和溶解氧发生一系列反应，生成强氧化性的·OH、·O^2-，上述反应可描述如下：

H₂O+h⁺→·OH+H⁺

OH^-+h⁺→·OH

O₂+e^-→·O₂ ^-+e^-→O₂ ^2-

传统光催化氧化技术只能在紫外线光的照射下发生作用。石墨烯光催化氧化技术将石墨烯、纳米氧化材料和量子级光敏材料有机结合，实现了可见光下即能对有机物进行光催化氧化降解，提升了光催化的效果、提高了光催化效率。

该技术的催化氧化性能及反应速率大幅提高，对化学需氧量(COD)、氨氮等污染物的降解效果显著，同时可快速提升水中溶解氧。对芳香烃类大分子有毒有害物质能迅速分解，将其降解为易被水生生物消化吸收的小分子营养物质，从而去除水中的毒性有害物质，利于水生生物的成长。该技术可帮助水系统生态功能的恢复，对可生化性差的水体有良好的水质提升改善作用。

(二)可见光催化技术为先行引导的必要性

1、先行去除水体毒性

可见光光催化对有机污染物的去除是没有选择性的，很多有机物毒性很强，在复杂水体环境中，有机污染物种类繁多，该项技术“无选择性”特点，能很好的在水体中产生作用，先行介入该技术，对水生态修复具有至关重要的作用，例如，光催化降解苯酚反应式如下，最终降解生成产物为二氧化碳和水。

2、改变水体厌氧环境

有机物的存在本身会在降解过程中消耗水中溶解氧，通过可见光催化技术的先行介入，大分子有毒有害物质能迅速分解，将其降解为易被水生生物消化吸收的小分子营养物质，从而利于水生生物的生长。特别是对底层生产者多样性的恢复非常重要，这些生产者大多数为藻类，光合作用下会对水体复氧提供了正向的促进作用。同时特殊的结构能分解水，产生部分小分子氧，辅助水体改变厌氧环境。

(三)可见光催化为先导的水体治理原理

铺设在水体中的石墨烯光催化网，持续的吸收太阳光提升对污染水体治理至关重要的溶解氧(DO)含量，启动水体生态系统发生一种向健康生态系统转化的根本变化：

一方面，溶解氧提升过程能直接加速将大分子有机物质的氧化分解，将其降解为小分子物质，促使其向无机物转化；

另一方面，氧化还原电位升高促进好氧细菌和其它功能菌种群的自然扩增，继而将小分子有机物质转化成二氧化碳，加速含氮有机化合物的硝化-反硝化过程，分解为氮气逸出水体，于无声中增加了自然界的物质循环。

更重要的是，水体中溶解氧含量的提升促进所有含氧生物的生存和繁衍，使因污染而活性低下的水体恢复生机，好氧的高等植物、浮游动物、底栖生物、鱼类组成的食物链不断消化、转化掉水体内的营养物质和有机碎屑，提高透明度，逐步降低水体中的污染负荷，促进物质循环，渐次达到生态功能的恢复、自净能力的恢复和水质的持续好转。

(四)技术优势

a.零能耗——系统无动力装置；

b.运维成本低——施工及维护简便；

c.施工进度快——可短时间快速布置于大面积水域；

d.水质改善效率高——系统启动速度快，短期内就能使水质发生明显变化；

e.耐污、耐候性强；

f.标本兼治，彻底修复水体生态系统，提升水体自净能力。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有景观装饰功能的水体修复系统，其特征在于，包括桩体、若干石墨烯光催化网单元、若干水生植物浮框和微循环装置，所述若干石墨烯光催化网单元以微循环装置为中心呈环形结构设置，且石墨烯光催化网单元沿长度方向的中心线过环形结构的圆心，所述水生植物浮框设置于所述石墨烯光催化网单元的两端或两侧，所述桩体固定安装于河床上，所述石墨烯光催化网单元平铺于水面下方10～20cm，在所述石墨烯光催化网单元的边缘均匀设有若干浮球和配重块，所述石墨烯光催化网单元的两端分别通过连接绳滑动套接于桩体上。

2.如权利要求1所述的具有景观装饰功能的水体修复系统，其特征在于，所述石墨烯光催化网单元的网体上附着有石墨烯、可见光催化剂和光敏材料的复合物。

3.如权利要求2所述的具有景观装饰功能的水体修复系统，其特征在于，所述石墨烯光催化网单元为若干矩形网单体平行排布组成的矩形结构，且中间位置矩形网单体沿长度方向的中心线过环形结构的圆心，所述桩体的数量为矩形网单体的一倍，矩形网单体的两端分别通过连接绳滑动套接于桩体上，所述相邻矩形网单体的中心间距为1.5～4.5m。

4.如权利要求2所述的具有景观装饰功能的水体修复系统，其特征在于，所述石墨烯光催化网单元为若干矩形网单体平行排布组成的矩形结构，且中间位置矩形网单体沿长度方向的中心线过环形结构的圆心，所述石墨烯光催化网单元还包括至少四个桩体和两根设置于桩体上的固定绳，所述固定绳的两端分别通过环状连接件滑动套接于桩体上，所述若干矩形网单体的两端分别固定于所述固定绳上，所述相邻矩形网单体的中心间距为1.5～4.5m。

5.如权利要求3或4所述的具有景观装饰功能的水体修复系统，其特征在于，在所述矩形网单体上间隔设有若干横穿网体的支撑杆，相邻支撑杆之间的距离为1～1.5m，在所述支撑杆的两端分别设有杆套，在所述杆套上方设有浮球，在所述杆套下方设有生物绳，生物绳的自由端设有配重块。

6.如权利要求5所述的具有景观装饰功能的水体修复系统，其特征在于，在所述矩形网单体的边缘设有加强绳。

7.如权利要求6所述的具有景观装饰功能的水体修复系统，其特征在于，所述桩体为镀锌钢管桩，所述连接绳、固定绳和加强绳均为聚乙烯新料绳。

8.如权利要求7所述的具有景观装饰功能的水体修复系统，其特征在于，还包括控制器，在所述镀锌钢管桩的下端和顶端分别设有相互连通的进水口和出水孔，在所述进水口处设有过滤网，在所述出水孔处设有LED灯，所述进水口与水泵连接，所述水泵、LED灯和微循环装置均与所述控制器连接。