CN211712741U - 一种微动力生态浮床组合净水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微动力生态浮床组合净水系统，包括挺水植物装置和生物净化装置，挺水植物装置用于削减水体中的氮、磷及有机污染物质，同时将水体中的富营养物质搬离水体，生物净化装置用于通过其内的微生物菌群的好氧、厌氧反应分解污染物质；挺水植物装置包括浮床和挺水植物，浮床浮于水面上，挺水植物设有多个且其均匀间隔的分布于浮床上，生物净化装置位于水下并与浮床连接，浮床上还设有搅动装置提供足量氧气，并可驱动该微动力生态浮床组合净水系统在水中移动。有益效果：将生态浮岛与微生物固定化相结合，太阳能电池板提供微动力，叶轮的搅动同时增加水体含氧量和带动净水系统运动，达到针对性分解污染物质、高效的水质净化目的。

Description

一种微动力生态浮床组合净水系统

技术领域

本实用新型涉及一种生态净化装置，尤其涉及一种微动力生态浮床组合净水系统。

背景技术

水体富营养化是全球性的水环境问题，我国现有湖泊2 700余个，总面积达9.1万km2。根据调查资料和国内外评价湖泊富营养化指标，我国比较典型的37个主要湖泊中，中营养型和中-富营养型的占55.8％,富营养型的占14.7％,重富营养型的占8.8％。中国90％以上的水域污染是因水体中的氮、磷含量过高而引起的富营养化造成的。水体的净化亟待解决。

氮、磷是植物生长最基本的必需营养元素。由此，生态浮床技术应运而生。生态浮床技术原理是多方面的：植物悬浮于水中的根系对水体中悬浮物有吸附过滤作用,同时生长过程中植物可以吸收利用水体中氮、磷等元素；植物根部附着的微生物可以分解水中污染物；植物根系周围存在一定的氧含量差异,其分泌的氧可以改善水质状况,为不同微生物繁殖创造适宜条件；一些植物分泌的代谢产物可以抑制其他浮游植物生长等。这些物理、化学、生物作用使环境水质得以净化，达到修复和重建水体生态系统的目的。可以说是当今生态文明建设的又一利器。

然而传统的生态浮床容易受植物量的限制，使得净化效果并不是很理想；对硝酸盐类化合物(NO2--N和NO3--N)的转化率低,尤其是NO3-N常常能相对稳定地存在于水体中,成为水体富营养化难以根除的主要原因之一。市面上的生态浮床大多为固定式，使得净化范围有限，要净化较大面积的湖泊，所需浮床较多，资金投入较大，管理相对不易。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种微动力生态浮床组合净水系统，以解决现有技术中净化效果不理想、部分污染物难以根除、净化范围有限的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种微动力生态浮床组合净水系统，包括挺水植物装置和生物净化装置，所述挺水植物装置用于削减水体中的氮、磷及有机污染物质，同时将水体中的富营养物质搬离水体，所述生物净化装置用于通过其内的微生物菌群的好氧、厌氧反应分解污染物质；所述挺水植物装置包括浮床和挺水植物，所述浮床浮于水面上，所述挺水植物设有多个且其均匀间隔的分布于所述浮床上，所述生物净化装置位于水下并与所述浮床连接，所述浮床上还设有搅动装置用以加快水体流速，达到曝气的效果，为微生物好氧反应提供足量氧气，并可驱动该微动力生态浮床组合净水系统在水中移动。

本实用新型的有益效果是：将生态浮岛与微生物固定化相结合，辅以太阳能电池板提供的微动力，叶轮的搅动同时增加水体含氧量和带动净水系统运动，达到针对性分解污染物质、高效的水质净化目的。这样既不影响生态造景又可以形成一个高效良好的生态净水系统，且使用太阳能作为动力，清洁易获。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

所述浮床为长方体板状，所述浮床上均匀间隔的开设有多个竖直设置的通孔。

采用上述进一步方案的有益效果是，长方体板状更利于在水面中漂浮，通孔用于放置挺水植物。

每个所述通孔中均嵌设有导管，每个所述挺水植物的根茎部嵌入所述导管内，且每个所述挺水植物底部的根须穿过所述导管并伸入水中。

采用上述进一步方案的有益效果是，通孔中均嵌设有导管，保证每个挺水植物都能放置于一个更加好的空间中，挺水植物底部的根须穿过所述导管并伸入水中，植物悬浮于水中的根系对水体中悬浮物有吸附过滤作用,同时生长过程中植物可以吸收利用水体中氮、磷等元素；植物根部附着的微生物可以分解水中污染物；植物根系周围存在一定的氧含量差异,其分泌的氧可以改善水质状况,为不同微生物繁殖创造适宜条件；一些植物分泌的代谢产物可以抑制其他浮游植物生长。

所述生物净化装置包括生物净化基板、生物净化层和包覆层，所述包覆层设有两层且两个所述包覆层的四周分别固定连接于所述生物净化基板的顶部和底部，所述生物净化层填充于每个所述包覆层和所述生物净化基板之间；每个所述包覆层上均均匀间隔的开设有多个渗透孔。

采用上述进一步方案的有益效果是，包覆层将生物净化层包覆住，生物净化层内的微生物菌群通过其好氧、厌氧等反应有针对性地分解污染物质，增强净化效果，生物净化基板的顶部和底部均有生物净化层，净化效率高。

所述搅动装置包括太阳能电池板、转轴、叶轮、电机、太阳能安装板、支柱和电机驱动电路，所述支柱竖直的设有多个且其底部固定连接于所述浮床的顶部，所述太阳能安装板固定连接于所述支柱的顶部，所述太阳能电池板固定连接于所述太阳能安装板的顶部，所述电机固定连接于所述太阳能安装板的底部，所述电机的电机轴竖直向下设置，所述转轴位于所述浮床和所述生物净化基板之间，所述转轴竖直设置且其顶端穿过所述浮床并与所述电机的电机轴同轴的固定连接，所述叶轮均匀间隔的固定连接于所述转轴的圆周上，所述电机驱动电路固定连接于所述太阳能安装板的一侧，所述电机驱动电路的输入端和输出端分别与所述太阳能电池板和所述电机电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，太阳能电池板将光能转化为电能储存起来，经电机驱动电路将直流电转化为交流电驱动电机旋转，电机带动转轴旋转，转轴上的叶轮搅扰水体，为生物净化层中的微生物提供充足的氧气(此时主要进行好氧反应)，同时，带动水体流动使整个装置在水面上移动，扩大单体面积净化范围。

所述转轴位于所述浮床的长度方向的1/4-1/3位置处。

采用上述进一步方案的有益效果是，使得转轴上的叶轮搅扰水体时整个装置在水面上移动，而不会只是原地旋转。

所述生物净化层包括带有微生物菌群的活性污泥。

采用上述进一步方案的有益效果是，带有微生物菌群的活性污泥中的微生物菌群通过其好氧、厌氧等反应有针对性地分解污染物质，增强净化效果。

所述生物净化基板通过绳子与所述浮床连接，所述绳子沿所述浮床的外周均匀间隔的设有多个，每个所述绳子的顶端和底端均分别与所述浮床和所述生物净化基板固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，使得生物净化基板始终跟随浮床。

附图说明

图1为本实用新型所提供的一种微动力生态浮床组合净水系统的结构示意图；

图2为图1所示的一种微动力生态浮床组合净水系统的俯视图；

图3为图1所示的一种微动力生态浮床组合净水系统的电机驱动电路的电路拓扑结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、浮床，2、挺水植物，3、太阳能电池板，4、转轴，5、叶轮，6、生物净化基板，7、电机，8、太阳能安装板，9、支柱，10、电机驱动电路，11、生物净化层，12、包覆层，13、根须，14、导管，15、绳子。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1-3所示，一种微动力生态浮床组合净水系统，包括挺水植物装置和生物净化装置，所述挺水植物装置用于削减水体中的氮、磷及有机污染物质，同时将水体中的富营养物质搬离水体，所述生物净化装置用于通过其内的微生物菌群的好氧、厌氧反应分解污染物质；所述挺水植物装置包括浮床1和挺水植物2，所述浮床1浮于水面上，所述挺水植物2设有多个且其均匀间隔的分布于所述浮床1上，所述生物净化装置位于水下并与所述浮床1连接，所述浮床1上还设有搅动装置用以加快水体流速，达到曝气的效果，为微生物好氧反应提供足量氧气，并可驱动该微动力生态浮床组合净水系统在水中移动。

所述浮床1为长方体板状，所述浮床1上均匀间隔的开设有多个竖直设置的通孔。

每个所述通孔中均嵌设有导管14，每个所述挺水植物2的根茎部嵌入所述导管14内，且每个所述挺水植物2底部的根须13穿过所述导管14并伸入水中。

所述生物净化装置包括生物净化基板6、生物净化层11和包覆层12，所述包覆层12设有两层且两个所述包覆层12的四周分别固定连接于所述生物净化基板6的顶部和底部，所述生物净化层11填充于每个所述包覆层12和所述生物净化基板6之间；每个所述包覆层12上均均匀间隔的开设有多个渗透孔。

所述搅动装置包括太阳能电池板3、转轴4、叶轮5、电机7、太阳能安装板8、支柱9和电机驱动电路10，所述支柱9竖直的设有多个且其底部固定连接于所述浮床1的顶部，所述太阳能安装板8固定连接于所述支柱9的顶部，所述太阳能电池板3固定连接于所述太阳能安装板8的顶部，所述电机7固定连接于所述太阳能安装板8的底部，所述电机7的电机轴竖直向下设置，所述转轴4位于所述浮床1和所述生物净化基板6之间，所述转轴4竖直设置且其顶端穿过所述浮床1并与所述电机7的电机轴同轴的固定连接，所述叶轮5均匀间隔的固定连接于所述转轴4的圆周上，所述电机驱动电路10固定连接于所述太阳能安装板8的一侧，所述电机驱动电路10的输入端和输出端分别与所述太阳能电池板3和所述电机7电连接。

所述转轴4位于所述浮床1的长度方向的1/4-1/3位置处。

所述生物净化层11包括带有微生物菌群的活性污泥。

所述生物净化基板6通过绳子15与所述浮床1连接，所述绳子15沿所述浮床1的外周均匀间隔的设有多个，每个所述绳子15的顶端和底端均分别与所述浮床1和所述生物净化基板6固定连接。

浮床1的材质可为火山石、木材、PVC、泡沫等，生物净化基板6的材质可为铝合金，包覆层12可为尼龙、PLA玉米纤维，编织加工成类似过滤袋的结构，有极其细小而密集的孔洞。

挺水植物2的选用：如水中氮磷含量高，选用美人蕉、泽苔、香蒲等；如水中H2P04-浓度高选用红莲子草、欧慈菇等。

微生物菌群可为聚磷菌、硝化细菌或芽孢杆菌菌体或酵母菌。三种微生物菌群的反应原理如下，聚磷菌：1)生物除磷只要由一类统称为聚磷菌的微生物完成,由于聚磷菌能在厌氧状态下同化发酵产物,使得聚磷菌在生物除磷系统中具备了竞争的优势；2)在厌氧状态下,兼性菌将溶解性有机物转化成挥发性脂肪酸；聚磷菌把细胞内聚磷水解为正酸盐,并从中获得能量,吸收污水中的易降解的COD,同化成细胞内碳能源存贮物聚β-羟基丁酸或β-羟基戊酸等；3)在好氧或缺氧条件下,聚磷菌以分子氧或化合态氧作为电子受体,氧化代谢内贮物质PHB或PHV等,并产生能量,过量地从无水中摄取磷酸盐,能量以高能物质ATP的形式存贮,其中一部分有转化为聚磷,作为能量贮于胞内,通过剩余污泥的排放实现高效生物除磷目的。

硝化细菌：硝化细菌以亚硝酸盐或是氨作为主要生存能源,属于一种好氧菌,在进行水体氨和亚硝酸盐的处理上是最重要的。一般情况下,当pH值以及温度较高的环境下,对于水生生物的毒性分子氨和亚硝酸盐产生的影响非常强,而硝酸盐则对水生物不产生影响。对于水产养殖而言,亚硝酸盐是影响水产养殖发展的主要因素,因此,通过硝化细菌的应用,在一定的程度上促进有益菌群的平衡,有效降解亚硝酸盐,提升水质的质量。

2NH3+3O2＝酶＝2HNO2+2H2O

2HNO2+O2＝酶＝2HNO3

芽孢杆菌菌体或酵母菌：芽孢杆菌菌体或酵母菌吸附重金属，可以去除废水中的Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn去除率可达99％。吸附在细胞上的重金属可以用硫酸洗脱，然后用化学方法回收重金属，经过碱处理后的固定化细胞还可以重新用于吸附重金属。

本申请中所提及的固定连接可为螺栓连接、焊接或粘接。

工作原理：

挺水植物2底部的根须13穿过所述导管14并伸入水中，植物悬浮于水中的根系对水体中悬浮物有吸附过滤作用,同时生长过程中植物可以吸收利用水体中氮、磷等元素；植物根部附着的微生物可以分解水中污染物；植物根系周围存在一定的氧含量差异,其分泌的氧可以改善水质状况,为不同微生物繁殖创造适宜条件；一些植物分泌的代谢产物可以抑制其他浮游植物生长。

太阳能电池板3将光能转化为电能储存起来，经电机驱动电路10将直流电转化为交流电驱动电机7旋转，电机7带动转轴4旋转，转轴4上的叶轮5搅扰水体，为生物净化层11中的微生物提供充足的氧气(此时主要进行好氧反应)，同时，带动水体流动使整个装置在水面上移动，扩大单体面积净化范围。

白天，生物净化层11中的微生物主要进行好氧反应；夜间，太阳能电池板3首先消耗白天储存的能量(好氧反应)，消耗完毕后，进行短暂的厌氧反应。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微动力生态浮床组合净水系统，其特征在于，包括挺水植物装置和生物净化装置，所述挺水植物装置用于削减水体中的氮、磷及有机污染物质，同时将水体中的富营养物质搬离水体，所述生物净化装置用于通过其内的微生物菌群的好氧、厌氧反应分解污染物质；所述挺水植物装置包括浮床(1)和挺水植物(2)，所述浮床(1)浮于水面上，所述挺水植物(2)设有多个且其均匀间隔的分布于所述浮床(1)上，所述生物净化装置位于水下并与所述浮床(1)连接，所述浮床(1)上还设有搅动装置用以加快水体流速，达到曝气的效果，为微生物好氧反应提供足量氧气，并可驱动该微动力生态浮床组合净水系统在水中移动。

2.根据权利要求1所述一种微动力生态浮床组合净水系统，其特征在于，所述浮床(1)为长方体板状，所述浮床(1)上均匀间隔的开设有多个竖直设置的通孔。

3.根据权利要求2所述一种微动力生态浮床组合净水系统，其特征在于，每个所述通孔中均嵌设有导管(14)，每个所述挺水植物(2)的根茎部嵌入所述导管(14)内，且每个所述挺水植物(2)底部的根须(13)穿过所述导管(14)并伸入水中。

4.根据权利要求2所述一种微动力生态浮床组合净水系统，其特征在于，所述生物净化装置包括生物净化基板(6)、生物净化层(11)和包覆层(12)，所述包覆层(12)设有两层且两个所述包覆层(12)的四周分别固定连接于所述生物净化基板(6)的顶部和底部，所述生物净化层(11)填充于每个所述包覆层(12)和所述生物净化基板(6)之间；每个所述包覆层(12)上均均匀间隔的开设有多个渗透孔。

5.根据权利要求4所述一种微动力生态浮床组合净水系统，其特征在于，所述搅动装置包括太阳能电池板(3)、转轴(4)、叶轮(5)、电机(7)、太阳能安装板(8)、支柱(9)和电机驱动电路(10)，所述支柱(9)竖直的设有多个且其底部固定连接于所述浮床(1)的顶部，所述太阳能安装板(8)固定连接于所述支柱(9)的顶部，所述太阳能电池板(3)固定连接于所述太阳能安装板(8)的顶部，所述电机(7)固定连接于所述太阳能安装板(8)的底部，所述电机(7)的电机轴竖直向下设置，所述转轴(4)位于所述浮床(1)和所述生物净化基板(6)之间，所述转轴(4)竖直设置且其顶端穿过所述浮床(1)并与所述电机(7)的电机轴同轴的固定连接，所述叶轮(5)均匀间隔的固定连接于所述转轴(4)的圆周上，所述电机驱动电路(10)固定连接于所述太阳能安装板(8)的一侧，所述电机驱动电路(10)的输入端和输出端分别与所述太阳能电池板(3)和所述电机(7)电连接。

6.根据权利要求5所述一种微动力生态浮床组合净水系统，其特征在于，所述转轴(4)位于所述浮床(1)的长度方向的1/4-1/3位置处。

7.根据权利要求4所述一种微动力生态浮床组合净水系统，其特征在于，所述生物净化层(11)包括带有微生物菌群的活性污泥。

8.根据权利要求4所述一种微动力生态浮床组合净水系统，其特征在于，所述生物净化基板(6)通过绳子(15)与所述浮床(1)连接，所述绳子(15)沿所述浮床(1)的外周均匀间隔的设有多个，每个所述绳子(15)的顶端和底端均分别与所述浮床(1)和所述生物净化基板(6)固定连接。

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