CN210711169U - 一种用于小微水体的净水装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及净水装置技术领域，公开了一种用于小微水体的净水装置，包括挺水植物净化层、微生物净化层、沉水植物净化层和氧化水净化层，所述挺水植物净化层设置于水面，所述微生物净化层设置于所述挺水植物净化层的下方，所述沉水植物净化层设置于所述微生物净化层的下方，所述氧化水净化层具有出水端，所述出水端用于排放氧化水，所述出水端位于所述沉水植物净化层的下方。本实用新型利用了水生态系统的调节功能，缩短了治理修复的周期，保证水质的良好稳定，且经济成本较低，也无需土建工程，易于推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及净水装置技术领域，特别是涉及一种用于小微水体的净水装置。
背景技术
目前，小微水体污染较为严重。小微水体指的是小鱼塘、风水塘、小山塘、小湖泊、边沟边渠等小型水体。通常的污水处理设备占地面积大，建设运行成本较高，不易被推行实施。而对于地埋式或半埋式设备，在预处理时需要相应拆迁和土建工程，不同程度上也会改变土地的使用功能。组合式生态浮岛处理技术的水生植物不能直接吸收有机污染物，而曝气对水体的氧化还原电位提高程度有限，导致有机物的氧化转化力和微生物的硝化能力降低，继而水生植物对氮磷的吸收率就会降低，其生态修复效果就会较差，治理修复的周期长。因此，现在还没有适合小微水体的净水装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种用于小微水体的净水装置，能够净化小微水体的水体。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种用于小微水体的净水装置，包括挺水植物净化层、微生物净化层、沉水植物净化层和氧化水净化层，所述挺水植物净化层设置于水面，所述微生物净化层设置于所述挺水植物净化层的下方，所述沉水植物净化层设置于所述微生物净化层的下方，所述氧化水净化层具有出水端，所述出水端用于排放氧化水，所述出水端位于所述沉水植物净化层的下方。
可选的，所述挺水植物净化层包括浮体平台，所述浮体平台上设有种植孔，所述种植孔用于种植挺水植物。
可选的，所述微生物净化层包括内层载体和外层载体，所述外层载体环绕所述内层载体设置，所述内层载体与所述外层载体之间具有空隙，所述内层载体和所述外层载体均位于所述浮体平台的下方。
可选的，所述氧化水净化层包括电源、量子尺寸效应场发生器、复合石墨烯光电效应装置、进水管、出水管、第一水泵、第二水泵和氧化水发生箱，所述复合石墨烯光电效应装置和所述量子尺寸效应场发生器均设置于所述氧化水发生箱的内部，所述第一水泵与所述进水管相连通，所述进水管的一端与所述氧化水发生箱相连通，所述进水管的另一端与所述小微水体相连通，所述出水管的一端与所述氧化水发生箱相连通，所述第二水泵与所述出水管相连通，所述出水管的另一端为所述出水端且与所述小微水体相连通，所述电源分别与所述复合石墨烯光电效应装置、所述量子尺寸效应场发生器、所述第一水泵和所述第二水泵电连接。
可选的，所述氧化水净化层还包括液位传感器和控制模块，所述液位传感器设置于所述氧化水发生箱的内部，所述电源通过所述控制模块分别与所述复合石墨烯光电效应装置、所述量子尺寸效应场发生器、所述第一水泵、所述第二水泵和所述液位传感器电连接。
可选的，所述氧化水净化层还包括布水器，所述布水器上设有与所述布水器内部相连通的出水孔，所述布水器与所述出水管相连通，所述布水器位于所述微生物净化层的下方。
可选的，还包括扰动装置，所述扰动装置包括驱动装置、连接轴和扰动盘，所述驱动装置与所述连接轴的一端相连接，所述连接轴的另一端与所述扰动盘相连接，所述扰动盘设置于所述布水器的下方。
可选的，所述扰动盘上设有叶轮。
可选的，所述电源、所述控制模块、所述氧化水发生箱、所述驱动装置和所述第一水泵均设置于所述浮体平台上。
可选的，所述沉水植物净化层包括上层基床、下层基床和填料，所述上层基床设置于所述微生物净化层的下方，所述上层基床和所述下层基床上下设置，所述填料设置于所述上层基床和所述下层基床之间。
本实用新型实施例一种用于小微水体的净水装置，与现有技术相比，其有益效果在于：
本实用新型实施例的用于小微水体的净水装置，包括挺水植物净化层、微生物净化层、沉水植物净化层和氧化水净化层，挺水植物净化层设置于水面，微生物净化层设置于挺水植物净化层的下方，沉水植物净化层设置于微生物净化层的下方，氧化水净化层具有出水端，出水端用于排放氧化水，出水端位于沉水植物净化层的下方。通过设置氧化水净化层，能够将沉积的污染物分解成二氧化碳和水，并为沉水植物净化层和微生物净化层提供碳源；沉水植物净化层和微生物净化层用于净化中下层水，沉水植物净化层吸收水体中的氮磷等污染物，微生物净化层对氨态氮、亚硝态氮及磷元素进行硝化－反硝化和释磷－吸磷的生物脱氮除磷处理，降解小微水体的有机污染物和氮磷污染物；挺水植物净化层净化上层水，净化小微水体中的氮磷等污染物，还抑制藻类生长。小微水体在通过氧化水净化层、沉水植物净化层、微生物净化层和挺水植物净化层四个环节的净化，有着较高的净化效率，并合理利用了水生态系统的调节功能，缩短了治理修复的周期，保证水质的良好稳定，且经济成本较低，也无需土建工程，易于推广应用。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
图2为本实用新型实施例微生物净化层的结构示意图。
图3为本实用新型实施例沉水植物净化层的结构示意图。
图4为本实用新型实施例氧化水净化层的部分结构示意图。
图5为本实用新型实施例液位传感器的结构示意图。
图中，1、挺水植物净化层；2、微生物净化层；3、沉水植物净化层；4、氧化水净化层；5、扰动装置；11、浮体平台；12、种植孔；21、内层载体；22、外层载体；31、上层基床；32、下层基床；33、填料；41、电源；42、量子尺寸效应场发生器；43、复合石墨烯光电效应装置；44、进水管；45、出水管；46、第一水泵；47、第二水泵；48、氧化水发生箱；49、液位传感器；411、控制模块；451、布水器；4511、出水孔；491、干簧管；492、磁浮球；51、驱动装置；52、连接轴；53、扰动盘；531、叶轮。
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详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“挺水植物净化层”是指该层通过种植挺水植物进行水质净化。“微生物净化层”是指该层通过微生物进行水质净化。“沉水植物净化层”是指该层通过种植沉水植物进行水质净化。“氧化水净化层”是指该层通过氧化水净化水质。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
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详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
请参照图1，本实用新型实施例优选实施例的一种用于小微水体的净水装置，包括挺水植物净化层1、微生物净化层2、沉水植物净化层3和氧化水净化层4，挺水植物净化层1设置于水面，微生物净化层2设置于挺水植物净化层1的下方，沉水植物净化层3设置于微生物净化层2的下方，氧化水净化层4具有出水端，出水端用于排放氧化水，出水端位于沉水植物净化层3的下方。小微水体在通过氧化水净化层4、沉水植物净化层3、微生物净化层2和挺水植物净化层1四个环节的净化，有着较高的净化效率，并合理利用了水生态系统的调节功能，缩短了治理修复的周期，保证水质的良好稳定，且经济成本较低，也无需土建工程，易于推广应用。
其中，挺水植物净化层1包括浮体平台11，浮体平台11上设有种植孔12，种植孔12用于种植挺水植物。挺水植物的根系在水中，而其茎叶在水面上面。挺水植物净化层1净化上层水。请参照图3，沉水植物净化层3包括上层基床31、下层基床32和填料33，上层基床31设置于微生物净化层2的下方，上层基床31和下层基床32上下设置，填料33设置于上层基床31和下层基床32之间。沉水植物净化层3净化中下层水。在本实施例中，上层基床31和下层基床32为均为钢网，沉水植物的根扎根于填料33中。填料33是高活性矿物质，其成分包括沸石、稀土、膨润土、火山岩、硅藻土、硅胶粉、湖珊瑚石、麦饭石、高岭土、金属氧化物、金属氧化物纳米粒子等，其表面存在丰富的微孔及多种官能团，因此具有更高的吸附性和离子交换功能，使得氮、磷等无机盐类以离子形式存在于孔隙内，供沉水植物吸收利用。
挺水植物和沉水植物都是水生植物，通过植物的光合作用在植物根系及其周围区域形成一定的溶氧梯度，有利于水体中好氧、兼氧、厌氧微生物的繁殖代谢和生物协同作用。换言之，发达根系不但能为水体中的微生物的附着、栖生、繁殖提供了场所，还能为水生动物、后生动物的栖息繁殖提供条件，促进生态系统的完善，加强生态调控功能。而且水下植物根系对经过微生物作用后的营养盐的吸附、吸收，实现水体氮磷营养元素的去除，达到水质调控的目的。此外，通过水生植物的吸附吸收作用富集将水体中的重金属转移至植物体，从而实现水体重金属的转移。而且挺水植物设置于水面上，能够抑制藻类生长，避免水体富营养化的问题出现。由此实现净化水质的效果，且能创造适宜多种生物生息繁衍的环境条件，在有限区域重建并恢复水生态系统，营造优美的水环境。
请参照图2，微生物净化层2包括内层载体21和外层载体22，外层载体22环绕内层载体21设置，内层载体21与外层载体22之间具有空隙，内层载体21和外层载体22均位于浮体平台11的下方。内层载体21由纳米碳纤维制成，外层载体22由弹性纤维制成。微生物净化层2净化中下层水，空隙的设置，有利于兼氧微生物和好氧微生物自选载体，利于微生物的生长繁殖。对于富营养和黑臭的水体中大量的有机物、氮磷污染物能成为微生物生长繁殖的营养来源，这些微生物可以有效降解和转化污染物并用于自身繁殖，使水质得到净化。此外，这些污染物被微生物降解后还可以被其他水生生物作为营养物吸收利用。外层载体22可以吸附好氧菌形成好氧微生物菌膜，内层载体21的纳米碳纤维材料较致密，溶解氧含量较低，能提供表层的缺氧状态和内部的厌氧状态，形成了兼氧微生物和厌氧微生物菌膜。因微生物菌群都具有根据环境条件自动游走并附着生长繁殖的特性，这种结构能够给不同特性的微生物提供了良好的生长繁殖空间。其过程是通过厌氧、兼氧、好氧微生物自选靶向挂膜。内层载体21的纳米碳纤维材料层生长繁衍着厌氧菌群和兼氧菌群，以水解水体中的小分子有机物和对含氮污染物进行反硝化反应，对含磷污染物进行释磷反应，同时两种菌群的细胞合成和繁殖代谢也消耗大量的氮和磷，外层载体22的弹性纤维材料层生长繁衍着好氧菌群，主要以分解大分子有机物和含氮污染物进行硝化反应，对含磷污染物进行聚磷反应为主，同时菌群的细胞合成和繁殖代谢也消耗大量的氮和磷。微生物净化层2的全过程为硝化－反硝化，释磷－聚磷的过程，不仅能达到污水处理厂的脱氮除磷的效果，还能够持续改善水质。
请参照图4，氧化水净化层4包括电源41、量子尺寸效应场发生器42、复合石墨烯光电效应装置43、进水管44、出水管45、第一水泵46、第二水泵47和氧化水发生箱48，复合石墨烯光电效应装置43和量子尺寸效应场发生器42均设置于氧化水发生箱48的内部，第一水泵46与进水管44相连通，进水管44的一端与氧化水发生箱48相连通，进水管44的另一端与小微水体相连通，出水管45的一端与氧化水发生箱48相连通，第二水泵47与出水管45相连通，出水管45的另一端为出水端且与小微水体相连通，电源41分别与复合石墨烯光电效应装置43、量子尺寸效应场发生器42、第一水泵46和第二水泵47电连接。电源41可以是太阳能电池板，量子尺寸效应场发生器42是发射紫外光波的多个紫外灯串联单元。复合石墨烯光电效应装置43是由多个具有量子尺寸效应的二氧化钛光敏化涂层材料组成的网状结构，整体形状可以是板状或圆柱状。氧化水净化层4还包括液位传感器49和控制模块411，液位传感器49设置于氧化水发生箱48的内部，电源41通过控制模块411分别与复合石墨烯光电效应装置43、量子尺寸效应场发生器42、第一水泵46、第二水泵47和液位传感器49电连接。请参照图5，液位传感器49内部设有干簧管491和磁浮球492，干簧管491是一种磁敏开关，水位高度变化带动磁浮球492上下位置变化，当到达设定水位高度后，干簧管491的触点会被吸合在一起，相当于给予控制模块411信号。进水管44通过第一水泵46的作用下，将水吸进氧化水发生箱48，当水达到液位传感器49的设定高度后，控制模块411控制第一水泵46停止工作，并控制量子尺寸效应场发生器42和复合石墨烯光电效应装置43开始工作，使水体范围内的电子发生跃迁，变成光生电子，而原来的位子变成光生空穴，光生电子迁移光催化剂的表面会与环境中的氧分子结合变成超氧负离子，光生空穴迁移到材料表面与环境中的水分子反应生成羟基自由基，即生成氧化水。光生空穴、超氧负离子与羟基自由基都有强氧化性的超氧化物质，可快速消解有机污染物，使不饱和污染物的发色基团(如羟基和偶氮基)的双键打开，破坏其发色基团而去除色度，使难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高水体的可生化性。此后，控制模块411控制第二水泵47将氧化水从出水管45排出至沉水植物净化层3的下方，这里靠近小微水体底部。氧化水利用超氧阴离子自由基和羟基自由基的活性和氧化反应能力可迅速提高底部的氧化还原电位，改善厌氧环境，提高水体透明度，有效的将有机污染物分解为二氧化碳和水，为沉水植物净化层3和微生物净化层2提供碳源。氧化水净化层4还包括布水器451，布水器451上设有与布水器451内部相连通的出水孔4511，布水器451与出水管45相连通，布水器451位于微生物净化层2的下方。通过设置布水器451，能够将氧化水分散排出，能够更好地与小微水体内的污水混合，具有更好的净水效果。本实施例的用于小微水体的净水装置，还包括扰动装置5，扰动装置5包括驱动装置51、连接轴52和扰动盘53，驱动装置51与连接轴52的一端相连接，连接轴52的另一端与扰动盘53相连接，扰动盘53设置于布水器451的下方。驱动装置51驱动连接轴52旋转，连接轴52带动扰动盘53旋转，增加水的扰动，能够更好地让氧化水和小微水体内的污水混合在一起。扰动盘53上设有叶轮531，提高扰动效率。在本实施例中，电源41、控制模块411、氧化水发生箱48、驱动装置51和第一水泵46均设置于浮体平台11上。在其他实施例中，可选择其他位置进行设置。
本实用新型的工作过程为：首先氧化水净化层4的氧化水对下层水的污染物产生强氧化作用，高效分解沉积的污染物，消除底部异臭，改善底部厌氧环境，降低水中溶解性的污染物质，使底层水具有氧化性，同时提高了水体的透明度。底部沉积的有机污染物被分解成二氧化碳和水，给中下层的沉水植物和微生物空间净化板块的微生物提供了碳源，含氮、磷的化合物被氧化成可溶性氮磷无机盐类，作为沉水植物根系的营养盐直接吸收利用，同时也消减了水体氮磷的含量。另外，透明度的提高也增强了沉水植物的光合作用效率，不仅能对水体起到净化作用，也能形成较好的视觉景观区域。微生物净化层2将悬浮在水体中的小分子有机物进行生物分解处理，对氨态氮，亚硝态氮及磷元素进行硝化－反硝化和释磷－吸磷的生物脱氮除磷的生物处理，进一步对水体的有机污染物和氮磷进行大幅度降解，再次提高中上层水体的透明度，同时生成大量可供水生植物直接吸收利用的可溶性硝态氮和活性磷等无机盐类，从而达到较高的净化效率，提升水体的自净能力。挺水植物净化层1净化上层水，也是净化小微水体的最后一个环节。微生物净化层2构成了微生物、藻类、原生动物、后生动物等较长的食物链，水体中所含的有机物和营养物等通过与微生物空间净化板块生物膜中众多条食物链的接触，降解成挺水植物生长所需并可直接吸收利用的营养盐，因挺水植物的生长特性，是装置中最靠近阳光的板块，也是光合作用最强的地方，其茎叶对水体中氮、磷的吸收效率也最高，具有良好的净化水质、景观营造和抑制有害藻类生长的功能，同时也有效避免了水体富营养化问题的发生，建立健康的水生态系统平衡，保证了水质的良好稳定。在氧化水净化层4的下方还设置了扰动装置5，扰动水体，提高净化效率。
综上，本实用新型实施例提供一种用于小微水体的净水装置，其通过设置氧化水净化层4，净化水底沉积的污染物；通过设置沉水植物净化层3净化中下层水的氮磷等污染物；通过设置微生物净化层2，净化有机污染物和氮磷污染物；通过设置挺水植物净化层1，净化小微水体中的氮磷等污染物，还抑制藻类生长。通过这四个环节的净化，利用了水生态系统的调节功能，缩短了治理修复的周期，保证水质的良好稳定，且经济成本较低，也无需土建工程，易于推广应用。
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替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于小微水体的净水装置，其特征在于，包括挺水植物净化层、微生物净化层、沉水植物净化层和氧化水净化层，所述挺水植物净化层设置于水面，所述微生物净化层设置于所述挺水植物净化层的下方，所述沉水植物净化层设置于所述微生物净化层的下方，所述氧化水净化层具有出水端，所述出水端用于排放氧化水，所述出水端位于所述沉水植物净化层的下方。
2.根据权利要求1所述的用于小微水体的净水装置，其特征在于，所述挺水植物净化层包括浮体平台，所述浮体平台上设有种植孔，所述种植孔用于种植挺水植物。
3.根据权利要求2所述的用于小微水体的净水装置，其特征在于，所述微生物净化层包括内层载体和外层载体，所述外层载体环绕所述内层载体设置，所述内层载体与所述外层载体之间具有空隙，所述内层载体和所述外层载体均位于所述浮体平台的下方。
4.根据权利要求2所述的用于小微水体的净水装置，其特征在于，所述氧化水净化层包括电源、量子尺寸效应场发生器、复合石墨烯光电效应装置、进水管、出水管、第一水泵、第二水泵和氧化水发生箱，所述复合石墨烯光电效应装置和所述量子尺寸效应场发生器均设置于所述氧化水发生箱的内部，所述第一水泵与所述进水管相连通，所述进水管的一端与所述氧化水发生箱相连通，所述进水管的另一端与所述小微水体相连通，所述出水管的一端与所述氧化水发生箱相连通，所述第二水泵与所述出水管相连通，所述出水管的另一端为所述出水端且与所述小微水体相连通，所述电源分别与所述复合石墨烯光电效应装置、所述量子尺寸效应场发生器、所述第一水泵和所述第二水泵电连接。
5.根据权利要求4所述的用于小微水体的净水装置，其特征在于，所述氧化水净化层还包括液位传感器和控制模块，所述液位传感器设置于所述氧化水发生箱的内部，所述电源通过所述控制模块分别与所述复合石墨烯光电效应装置、所述量子尺寸效应场发生器、所述第一水泵、所述第二水泵和所述液位传感器电连接。
6.根据权利要求5所述的用于小微水体的净水装置，其特征在于，所述氧化水净化层还包括布水器，所述布水器上设有与所述布水器内部相连通的出水孔，所述布水器与所述出水管相连通，所述布水器位于所述微生物净化层的下方。
7.根据权利要求6所述的用于小微水体的净水装置，其特征在于，还包括扰动装置，所述扰动装置包括驱动装置、连接轴和扰动盘，所述驱动装置与所述连接轴的一端相连接，所述连接轴的另一端与所述扰动盘相连接，所述扰动盘设置于所述布水器的下方。
8.根据权利要求7所述的用于小微水体的净水装置，其特征在于，所述扰动盘上设有叶轮。
9.根据权利要求7所述的用于小微水体的净水装置，其特征在于，所述电源、所述控制模块、所述氧化水发生箱、所述驱动装置和所述第一水泵均设置于所述浮体平台上。
10.根据权利要求1所述的用于小微水体的净水装置，其特征在于，所述沉水植物净化层包括上层基床、下层基床和填料，所述上层基床设置于所述微生物净化层的下方，所述上层基床和所述下层基床上下设置，所述填料设置于所述上层基床和所述下层基床之间。
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