[發明專利]一體化浮標式太陽能驅動造流曝氣器及水體原位修復方法

無效

• 申請號: 201010582826.5
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN102092865A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 李建華;陳雪雯;孫即梁;張亞雷;鄧黛青
• 申請（專利權）人: 同濟大學;浙江索原機械設備有限公司
• 主分類號: C02F7/00
• 分類號: C02F7/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于水處理領域，涉及對被污染水體進行修復行業中的曝氣裝置及其對富營養水體的原位修復方法。

背景技術

近年來，隨著我國社會經濟快速發展，水體污染物排放量逐年增加，城鄉飲用水水源地普遍受到不同程度的污染，且有加劇之勢，嚴重威脅著人民的生命健康。我國小城鎮大多以中小型河流、湖庫等地表水作為飲用水水源。因城鎮工業廢水、農村生活污水、生活垃圾、畜禽養殖廢物排放，農藥化肥面源污染，已造成約1.5萬個小城鎮水污染突出，1萬多個小城鎮嚴重缺水，全國約78％的城鎮河段不宜作為飲用水源，城鎮飲用水水源污染嚴重。特別在藍藻水華發生時節，水溫在20℃以上、水體富營養化、較高的pH值、適宜的光照，使得藍藻大量繁殖，形成水華。時間一長，藻體大量死亡，產生大量有機物，分解散發出一股難聞的惡臭味，污染空氣，同時消耗水中溶解氧。另外，藍藻具有細胞內毒素，當藍藻細胞腐敗分解后，藍藻毒素被釋放到水體中，會造成魚類大量死亡，而且藍藻毒素是強烈的致癌物質，直接威脅著人類的健康。

現有的水源水治理技術包括原位處理和異位處理，具體包括栽種高等水生植物、放養濾食性魚類等生態方法；投加藥劑、臭氧、紫外線和超聲波殺藻等物理化學方法；引清水稀釋、底泥疏浚和人工曝氣等工程措施。然而這些方法和措施中有些耗水、耗電量大，有些時間長見效慢，有些效果不佳，存在著各自的缺點。同時現有各種人工曝氣設備存在曝氣復氧功能單一、能耗高、動力損失大、難恢復污染水體自凈功能、價格昂貴、設備龐大笨重等問題，因此，需要開發一種能解決上述問題且適用于小城鎮受污染水源水體修復的曝氣充氧一體化水體修復設備。目前采用人工曝氣措施的工程幾乎都采用日夜連續曝氣的方式，但一般白天由于浮游植物光合作用，水體中溶解氧含量較高，此時曝氣充氧效果不明顯，且造成能源浪費；另一方面，根據文獻報道，白天曝氣復氧不但不能抑制藻類生長，相反還會促進藻類生長，而夜間曝氣則能使藻類生物量明顯下降。因此，需要一種更好的小城鎮受污染水源水體修復的方法。同時，與本發明中的技術方案相比，中國專利200910047293.8中浮標式太陽能驅動造流曝氣器的太陽能板為平置，既不利于接收陽光，降低了光能利用率，也會造成鳥類和水禽在上面棲息，其糞便等更會覆蓋太陽能板，進一步阻礙光能利用；另一方面未加時間限制的曝氣方式增加了能源需求，致使太陽能板面積必須夠大才能滿足供電需求，同時其供電系統采用逆變器將直流電轉變為交流電再供空壓機使用，其有限的轉化效率進一步造成了能源的浪費，使裝置體積龐大，不便于運輸和應用；而白天富營養水體中溶解氧充足，不需要人工曝氣，反而會促進藻類生長，不能較好的達到改善水質的效果。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中問題，提供一種新型一體化浮標式太陽能驅動造流曝氣器及其原位修復水體的方法。適用于小城鎮受污染水源水體的修復凈化，在使用時不會產生二次污染，且其設計成能夠漂浮在水面上的浮標式結構，不需占用土地面積，結構緊湊，體積小，易于運輸與安裝。

為達到以上目的，本發明所采用的解決方案是：

一種新型一體化浮標式太陽能驅動造流曝氣器，由太陽能電池系統、懸浮載體、導流筒、曝氣系統和定位系統組成。太陽能電池系統是設備運行的動力，懸浮載體為設備整體提供浮力并承載太陽能電池系統，導流筒和曝氣系統使水體高效充氧，定位系統避免設備在水體中隨意漂浮。太陽能電池系統的電池片鋪設于懸浮載體上表面，其他部件(蓄電池、控制器和微電腦時控開關)位于懸浮載體內；懸浮載體與導流筒一體連接；曝氣系統的直流空氣泵也安裝于懸浮載體內部，通過電線與太陽能電池系統相連接，曝氣盤位于導流筒內，并通過輸氣管與直流空氣泵相連；定位系統與懸浮載體相接，其定位墩由繩索和懸浮載體下方的定位環相接。

太陽能電池系統包括太陽能電池、蓄電池、控制器和微電腦時控開關。太陽能電池片鋪設在金字塔形狀的懸浮載體上，并在其表面覆上鋼化玻璃。以上海地區(北緯31.2°)為例，載體四個側面與底面的夾角設計為30°，底面邊長為700mm。多晶硅太陽能電池片并聯構成太陽能電池后通過電線連接在控制器上。蓄電池和控制器安裝于懸浮載體內。控制器有三個輸入接點和三個輸出接點，通過電線分別與太陽能電池、蓄電池和微電腦時控開關連接，控制電流只能從太陽能電池流向蓄電池，而不能逆流。載體內部還裝有微電腦時控開關，有兩個輸入接點和兩個輸出接點，分別與控制器和直流空氣泵相連，控制直流空氣泵工作時間為夜間3-6小時。