CN215946892U - 一种用于河湖水体的多功能水质保障装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于河湖水体的多功能水质保障装置，包括宽频风机、平台、挂载菌桶、扩散器、微生物发生器、过滤层；平台下表面设有弧形结构支架，支架之间设有挡流板，扩散器、微生物发生器、过滤层由上至下依次设置，扩散器位于挡流板下方。本实用新型利用宽频风机产气，通过输气管输送到一体化微孔扩散器和微生物发生器中，挡流板结合主体弧形支架的结构设计，在高功率曝气作用下，可实现装置所在水域底层水体先向上再向四周涌动的效果，不仅对水体扰动强度的明显提升，也实现不同深度水体同等增氧效果，亦可将微生物发生器及挂载菌桶内高浓度菌群弥散到周边水体，可满足各种河湖水体治理工程水体自净能力恢复与保持的需求。

Description

一种用于河湖水体的多功能水质保障装置

技术领域

本实用新型属于河湖等自然水体水质保障设备领域，具体涉及一种用于河湖水体的多功能水质保障装置，可用于河道、湖泊等各类水域水体自净能力提升。

背景技术

随着污染防治攻坚战的稳步推进，水处理技术进入到深入打好污染防治攻坚战的阶段，对水环境治理的要求从追求黑臭水体削减数量转变为切实提升水生态的质量。从量到质的转变，关键在于提升水体自净能力；现有技术针对小流域和小景观湖，投撒药剂、提水式曝气、换水和频繁清淤等治标不治本的措施无法满足新的标准和要求，如何遏制水体返黑返臭将成为新的焦点。现有技术公开了一种用于污水处理的具有长效和缓释功能的微生物发生装置，包括：装置核心体，所述装置核心体包括微生物菌种、培养基和载体；微孔过滤体，所述微孔过滤体为具有柱壁的两端中空柱体，所述微孔过滤体内装有所述装置核心体，所述微孔过滤体的柱壁设有用于释放微生物的若干微孔；用于封堵所述微孔过滤体的封堵体，所述封堵体位于微孔过滤体的两端。另外，现有浮岛装置都没有支架或者仅采用竖直支架为支撑作用，没有涉及支架结构的变化。因此，基于水质恶化成因，借助高效且功能聚焦痛点的一体化设备提升水体自净能力，将是生态治水的良好解决方案。

发明内容

本实用新型公开了一种用于河湖水体的多功能水质保障装置，包括宽频风机、平台、挂载菌桶、扩散器、微生物发生器、过滤层；所述宽频风机的出风口与扩散器、微生物发生器都连通；所述平台下表面设有弧形结构支架，支架之间设有挡流板，挡流板的高度大于支架的弧形顶点至平台的高度；所述扩散器、微生物发生器、过滤层由上至下依次设置；所述扩散器位于挡流板下方。本实用新型的位置关系为装置实际应用时的位置关系。

本实用新型中，挡流板位于装置下部分（平台下方）的侧面，为上下方向设置。支架的作用主要为两个，第一，在陆地上，支撑住整个装置，因此用于河湖水体的多功能水质保障装置的最下端高于支架的最下端，优选的，支架下端设有滑轮，用于装置移动；第二，在水中，无需支撑时，支架与挡流板组成一个腔体（上方就是平台），吹气发生后，气流带动水体不规则流动，可将所在水域底层水体先向上再向四周涌动，经过实际使用，在装置周围水面没有大的水浪，有效解决了现有处理装置都产生水面上水柱的问题，一方面挡流板会影响水的流动，另一方面内壁带有弧形结构的腔体会改变水在其中的流动状态，第三方面，弧形面的外侧会对水的流动产生变化，几个因素的结合，出现了水面下深度水被扰动、水面上水浪不大的好处。作为常识，支架一般为四个，互相之间安装挡流板，挡流板的结构与支架相匹配。作为常识，支架为规则结构；弧度没有特别限定。

本实用新型中，用于河湖水体的多功能水质保障装置还包括浮体，所述浮体位于平台下方，可常规安装在平台下表面，浮体可以为浮船，亦可为浮筒，与平台常规装配式连接，可根据水深视具体情况选配浮体，其作用是给予平台浮力，从而使得装置漂浮在水中。

本实用新型中，宽频风机外侧设有风机保护罩，下方设有风机支座；宽频风机的出风口设有止回阀，进风口设有进气过滤管。风机保护罩顾名思义，保护宽频风机，防止各种损坏；风机支座用于支撑宽频风机；止回阀防止介质倒流；进气过滤管阻挡抽风时的杂质。宽频风机、风机保护罩、风机支座都在平台上方，宽频风机的出风口通过主气管与扩散器、微生物发生器都连通；优选的，主气管上设有气体三通阀，一端接收宽频风机的出风口吹出的气流，另外两端作为出气口，分别与扩散器、微生物发生器连通，从而将宽频风机的出风口吹出的气流输送到扩散器、微生物发生器，再进入水体，扩散微生物，将所在水域底层水体先向上再向四周涌动，可实现水体均匀增氧，并可将原位产生的富氧和富菌水体扩散到更广水域。宽频风机、风机保护罩、风机支座、止回阀、进气过滤管、气体三通阀都是常规产品，都可市购或者根据实际应用场景常规制作。

本实用新型中，挂载菌桶、扩散器、微生物发生器、过滤层以及支架、挡流板都在平台下方。挂载菌桶可以为圆柱状，亦可为长方体状，其为多孔结构，优选的，孔径不超过1mm，比如0.1～1mm；挂载菌桶内装填菌粉或菌液等高浓度微生物，可以进入水体，提高水体中微生物浓度。其中，菌粉或菌液等高浓度微生物为现有产品。挂载菌桶与平台采用装配式连接，补充菌剂时采取挂载菌桶整体更换的形式，一般情况下，无需更换。扩散器设有细孔，宽频风机的出风口吹出的气流输送至扩散器后，从细孔吹出，扰动水体，为底层水上涌提供动力；细孔大小没有特别限定，根据水体实况选择，符合水处理曝气一般要求即可。微生物发生器包括网壳、微生物发生器进气口、布气管、微孔管，网壳为微生物介质的放置区，微生物介质为负载有微生物的介质材料，介质材料为易于微生物附着、生长和繁殖的中孔材料，附着微生物的介质材料可为负载法材料，亦可为包埋法材料；具体为现有产品，可参考申请人已经公开的专利。进气口、布气管、微孔管依次连通，相互机械连接组成了微生物发生器的增氧系统，从而宽频风机的出风口吹出的气流经过进气口进入布气管，再从微孔管吹出，产生曝气效果，既扰动水流，又促进富氧菌繁殖；具体的，气体三通阀的一个端口通过微生物发生器分气管与微生物发生器进气口连通，实现宽频风机的出风口吹出的气流输送。优选的，进气口为一个，布气管、微孔管为复数个，所有布气管都与进气口连通，每个布气管下方连接复数个微孔管。网壳安装在支架上且可打开，便于更换微生物介质材料，网壳的孔径不超过1mm，比如0.05～1mm，可为圆孔，亦可为多边形孔。本实用新型将曝气端设置于网壳内，除了利于各管道的安装固定、避免损坏外，与位于网壳外边相比，位于内部的结构设计可以将微生物介质放置区域划分为多个局域，甚至可以均匀划分，从而使得所有微生物介质曝气均匀，充分利用了增氧作用，还可以更好的将微生物带离网壳流向周围水域，与扩散器相配合，在水面波动小的同时没有降低微生物扩散效果。过滤层由网箱装填生物质填料组成，在装置运行，装置下层水体向上流动中过滤掉大粒径悬浮物，避免微生物发生器运行堵塞的情况发生，而且对污染物的吸附处理有帮助。网箱、生物质填料都为现有产品，比如在塑料盒上开孔可形成网箱，将生物质灰渣作为填料，装入网箱，组成过滤层。

针对基本无流动的小水域河流或者湖塘，比如城市内河、园林景观池等，现有技术都是通过提水式（喷泉）曝气设备结合浮床处理，因为需要强力增加水体涌动，存在一些弊端，如处理初期，超出水面的水柱在增氧的同时加剧了异味的扩散，水处理的同时导致空气质量下降，再如喷水冲击会对一些电器或者部件产生损坏，而且喷泉式增氧效果并不好，只是目前没有更好的选择；另外，提水式（喷泉）曝气设备不是常规喷泉景观，反而影响观赏效果。本实用新型没有延续现有技术都通过采用较为复杂的结构或者方法改进具体部件来提高微生物处理效果的思路，采用现有的市售产品，通过支架与挡流板的设计，结合扩散器与微生物发生器的方案，实现了水面以上推流较小，且没有减弱微生物扩散，根据传输方向，气体依次经过进气过滤管、宽频风机、出气口、止回阀、主气管，随后通过主气管上的气体三通阀分流到气体扩散器和微生物发生器分气管。实际处理表明，由挡流板、支架构成腔体以及下方扩散器的设计，将所在水域底层水体先向上再向四周涌动；如此，可实现水体均匀增氧，并可将原位产生的富氧和富菌水体扩散到更广水域，本实用新型的装置较现有微生物装置具有更好的水处理效果；而且本实用新型弧形支架、挡流板的制备、安装简单，常规的机械加工即可实现，没有特殊的结构设计。本实用新型用于河湖水体的多功能水质保障装置适用于弱流动或者无流动，自净能力差的小水域河流和湖泊水质保障，也可适用于养殖废水等可生化性强的污水生态处理。

附图说明

图1为本实用新型主视结构示意图；

图2为本实用新型俯视结构示意图；

图3为本实用新型侧视结构示意图；

图4为本实用新型微生物发生器结构示意图；

图中重复部件采用相同编号且并未全部示出，四面挡流板用同一编号12表示，四个支架用同一编号11表示；图中：风机保护罩1、宽频风机2、风机支座3、平台4、挂载菌桶5、扩散器6、微生物发生器7、过滤层8、主气管9、浮体10、支架11、挡流板12、出风口13、止回阀14、进气过滤管15、细孔16、微生物发生器进气口17、布气管18、微孔管19、网壳20、气体三通阀21、微生物发生器分气管22、滑轮23。

具体实施方式

本实用新型涉及的部件都是现有产品，支架、挡流板可根据本实用新型的结构，采用常规机械加工可得到；各部件的连接，包括结构连接以及电路连接，都是常规方法，具体水处理实验以及测试都是常规技术，实验涉及的微生物都一样，为常规产品。本实用新型涉中，由于浮体提供的浮力，宽频风机、风机支座和主体平面台将位于水面以上，扩散器、挂载菌桶、微生物发生器、保护性过滤层、支架、挡流板等位于水面以下。微生物发生器、过滤层、扩散器分别安装在支架上，具体安装方法为常规技术。

实施例一

参见图1至图4：

一种用于河湖水体的多功能水质保障装置，由风机保护罩1、宽频风机2、风机支座3、平台4、挂载菌桶5、扩散器6、微生物发生器7、过滤层8、主气管9、浮体10、支架11、挡流板12组成；风机保护罩、宽频风机、风机支座都在平台上方，挂载菌桶、扩散器、微生物发生器、过滤层、支架、挡流板都在平台下方，主气管穿过平台；浮体位于平台下方，为浮船，提供的浮力使得平台及其上方的部件位于水面以上；

宽频风机外侧设有风机保护罩，下方设有风机支座；宽频风机的出风口13设有止回阀14，进风口设有进气过滤管15；

挂载菌桶为圆柱状，多孔结构，孔径0.5～1mm；挂载菌桶用于装填菌粉或菌液等高浓度微生物，可以进入水体，提高水体中微生物浓度；平台下表面安装挂钩，挂载菌桶挂在挂钩上；

支架为四个，都为弧形结构，以其中一个支架为基准，与其相邻的两个支架中，一个弧形支架与其的顶点相对、开口相向，本实施例中，两个顶点间距为两个端点间距的85%，支架弧度不大，使其支撑稳定，另一个支架与其平行；具体的，参见附图，位于平台长边的两个相邻支架顶点相对、开口相向，位于短边的两个相邻支架平行，结构一致；作为常识，支架为规则结构；

支架之间设有挡流板，挡流板的高度大于支架的弧形顶点至平台的高度，即挡流板的下端位于支架的弧形顶点下方，挡流板的形状与支架匹配，随着支架弯曲而接触式弯曲；

扩散器位于挡流板下方，设有细孔16，用于曝气，在中空盒壁上开细孔，即得扩散器；空气经过宽频风机压缩后，通过扩散器中的细孔以微气泡的形式迅速进入水体中，实现为水体速效增氧的效果，还可为挂载菌桶产生的好氧菌的繁殖提供氧气；

微生物发生器位于扩散器下方，通过安装板安装在支架上，侧面可常规打开，用于更换内部的现有微生物介质；所述微生物发生器由微生物发生器进气口17、布气管18、微孔管19、网壳20组成，布气管与微生物发生器进气口连通，微孔管位于布气管上，微生物发生器进气口、布气管、微孔管位于网壳内，布气管交叉附着于网壳上表面内侧壁，进气口垂直连接与布气管交叉点上，微孔管位于网壳内部，且垂直连接于布气管下方（竖直结构），网壳受布气管与微孔管的布置，被均匀分成4个区，作为微生物介质装载区，网壳的孔径0.1～0.5mm；

过滤层由网箱及网箱内部的生物质填料组成，在塑料盒上开孔形成网箱，将现有生物质灰渣作为填料，装入网箱，组成过滤层，在微生物发生器下方，在装置运行，装置下层水体向上流动中过滤掉大粒径悬浮物，避免微生物发生器运行堵塞的情况发生，而且对污染物的吸附处理有帮助；

主气管上设有气体三通阀21；一端接收宽频风机的出风口吹出的气流，另外两端作为出气口，一个与扩散器连通，一个通过微生物发生器分气管22与微生物发生器进气口连通，从而将宽频风机的出风口吹出的气流输送到扩散器、微生物发生器，再进入水体，扩散微生物，将所在水域底层水体先向上再向四周涌动，可实现水体均匀增氧，并可将原位产生的富氧和富菌水体扩散到更广水域；

支架下端设有滑轮23；

微生物发生器、过滤层、扩散器分别安装在支架上；微生物发生器内装填负载有微生物的介质材料，介质材料内含高浓度好氧菌群，其微生物附着方法负载法和包埋法，为现有产品，空气经过宽频风机压缩后，通过微生物发生器分气管从微生物发生器进气口进入微生物发生器，为微生物发生器产生的好氧菌的繁殖提供氧气；宽频风机与扩散器、弧线支架以及支架四周的挡流板等可将所在水域底层水体先向上再向四周涌动；如此，可实现水体均匀增氧，并可将原位产生的富氧和富菌水体扩散到更广水域。

水处理实例

某城市河道宽6m，长800m，水深1.5-2m，做过水环境综合整治，配有浮床和沉水植物，但河岸仍存在居民生活污水暗管渗漏的现象。水质情况具体为：COD：41-46mg/L，氨氮：2.3-3 mg/L，DO（溶解氧）：2.5-3.5mg/L，配有提水式（喷泉）曝气设备、微生物浮床水处理措施。有机质和氨氮情况超出地表水环境质量标准GB3838-2002的Ⅴ类水标准；由于城市河道流动性差，提水式曝气设备增氧效果差且无法扩散，所以该水体溶解氧指标长期处于不良状态，并影响到有机质和氨氮的降解，长期属于劣Ⅴ类水体。根据水质情况，向该河道投放5套2.2kW功率用于河湖水体的多功能水质保障装置（实施例一），每台间隔120-180m。设备布设完成开始运行，原位高效曝气并在结构作用下实现底层水体向上并向河道两端方向强力涌动，实现整个水体全方位均匀增氧；微生物发生器和挂载菌桶开始持续不断向水体中释放大量好氧菌，在装置持续运转保持溶解氧供给的情况下，水体中好养微生物，例如硝化菌，浓度急速上升，并借助推流的作用，弥散到周围水域，极大提升功效覆盖面积。持续运行14天，该河道中的有机质和氨氮得到持续的高强度处理，对应指标数值下降，水体水质得到有效恢复，脱离劣Ⅴ类水体水质标准，达到了Ⅳ类水体，其中，COD小于20mg/L，水生态得到有效恢复，水体自净能力得到明显提升。

某公园景观湖泊，面积约2000㎡，水深1.3-1.8m，底部种有沉水植物，养有景观鱼类和天鹅等，配有提水式（喷泉）曝气设备、微生物浮床水处理措施。由于水体无流动性，提水式曝气设备增氧功效及覆盖面有限，加以游客投喂饲料及观鱼类和天鹅等产生的粪便，在夏季高温天气，该景观湖泊水质出现急剧恶化并出现藻华爆发的现象。经取样检测，相关指标数值为：水质情况具体为：COD：38-46mg/L，氨氮：1.8-2.4 mg/L，DO（溶解氧）:2.8-4.1mg/L。结合现场情况，布置4套2.2kW功率用于河湖水体的多功能水质保障装置（实施例一），使其功效均匀覆盖整个湖泊；持续运行15天，水体中有机质和氨氮数值明显下降，接近Ⅲ类水体，其中，COD达到18mg/L，水生态得到有效恢复，水体自净能力得到明显提升。

本实用新型用于河湖水体的多功能水质保障装置在实际应用中，水面浪花小，几乎不会溅到宽频风机上，尤其是景观湖处理时，湖边无异味，而之前的提水式（喷泉）曝气设备经常导致湖边出现异味。

对比例一

在实施例一的基础上，省略扩散器。

对比例二

在实施例一的基础上，省略过滤层。

对比例三

在实施例一的基础上，采用竖直支架。

以上对比例一至对比例三为在实施例一基础上的单因素变化，可得到对比装置。

对比实验

分别将实施例、对比例置入四个一样的实验水池中（水量、大小都一样，为平行实验），水质都按照Ⅴ类水标准配制，取COD40mg/L、氨氮2mg/L、DO2mg/L三个指标，为常规模拟实验方法。2.2kW风机开启四天后，实施例一以及对比例二达到Ⅳ类水，对比例二的水质提升效果较实施例一小，对比例一以及对比例三虽然水质提升，但是都没有到达Ⅳ类水，且对比例三的水浪较实施例大。

本实用新型避开了现有研究人员都着眼于复杂结构的思路，以简单的、现有的部件，构建了新的水处理结构，较现有技术而言，水处理效果有所进步，关键是，解决了现有技术提水式（喷泉）曝气设备出现明显水柱且增氧效果不佳的问题，本实用新型巧妙的利用曲面结构，协调气流、水流，结合扩散器，在水面下可增加下层水体涌动且水面浪花不大，出乎意料；因此，借助本实用新型一体化设备高效且可持续的向水体中增添微生物，将是深入打好水污染防治攻坚战的有力保障。

Claims (10)

1.一种用于河湖水体的多功能水质保障装置，其特征在于，包括宽频风机、平台、挂载菌桶、扩散器、微生物发生器、过滤层；所述宽频风机的出风口与扩散器、微生物发生器都连通；所述平台下表面设有弧形结构支架，支架之间设有挡流板，挡流板的高度大于支架的弧形顶点至平台的高度；所述扩散器、微生物发生器、过滤层由上至下依次设置；所述扩散器位于挡流板下方。

2.根据权利要求1所述用于河湖水体的多功能水质保障装置，其特征在于，支架下端设有滑轮。

3.根据权利要求1所述用于河湖水体的多功能水质保障装置，其特征在于，所述用于河湖水体的多功能水质保障装置还包括浮体，所述浮体位于平台下方。

4.根据权利要求1所述用于河湖水体的多功能水质保障装置，其特征在于，所述宽频风机外侧设有风机保护罩，下方设有风机支座；所述宽频风机的出风口设有止回阀，进风口设有进气过滤管；宽频风机的出风口通过主气管与扩散器、微生物发生器都连通。

5.根据权利要求4所述用于河湖水体的多功能水质保障装置，其特征在于，主气管上设有气体三通阀。

6.根据权利要求1所述用于河湖水体的多功能水质保障装置，其特征在于，过滤层由网箱及网箱内部的生物质填料组成。

7.根据权利要求1所述用于河湖水体的多功能水质保障装置，其特征在于，微生物发生器、过滤层分别安装在支架上。

8.根据权利要求1所述用于河湖水体的多功能水质保障装置，其特征在于，挂载菌桶、扩散器、微生物发生器、过滤层、支架、挡流板都在平台下方；挂载菌桶为圆柱状或者长方体状，其为多孔结构；扩散器设有细孔。

9.根据权利要求1所述用于河湖水体的多功能水质保障装置，其特征在于，微生物发生器包括网壳、微生物发生器进气口、布气管、微孔管；进气口、布气管、微孔管依次连通。

10.根据权利要求9所述用于河湖水体的多功能水质保障装置，其特征在于，进气口为一个，布气管、微孔管为复数个，所有布气管都与进气口连通，每个布气管下方连接复数个微孔管；微生物发生器进气口、布气管、微孔管位于网壳内。

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