[發明專利]一種治理水體富營養化的方法和裝置

在審

• 申請號: 201110053530.9
• 申請日: 2011-03-07
• 公開（公告）號: CN102180561A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 楊繼田
• 申請（專利權）人: 楊繼田
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種治理水體富營養化的方法和裝置，屬環保科技領域。

背景技術

治理水體的富營養化，在切斷外營養源的前提下，必須同時解決下列問題：1、使水體流動起來；2、清除其中的氨氮；3、減少或清除其中的總磷；4、將水體中其他COD、BOD降低到允許的程度等。為此，人們采用了生物、化學、物理及其復合技術治理水體的富營養化。如目前世界上有代表性的治理水體富營養化的方法中，微生物法、清除水底淤泥法有效但成本高昂、治理大水體時工程浩大且需定期治理；滅藻劑只治標不治本，單一臭氧法成本更為高昂且不能持續有效，沒有解決水體流動等問題而導致再腐再治，因而難于實現低價低碳、持續高效、廣譜、生態治污。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是：克服背景技術之不足，提供一種持續高效、廉價廣譜、低碳節能、適用于治理大水體富營養化的方法和裝置。內容包括：

1、一種治理水體富營養化的方法。對所在水體形成一縱剖面為“∞”形的螺旋縱向環流，該環流以雙環連接部為縱軸，在水平方向上做向外的螺旋運動，在垂直方向上做剖面為“∞”形的運動。在離開該環流中心的一定距離上沿方位分布設制N個“曝氣島”，將含有臭氧的空氣向水中曝氣。在螺旋縱向環流的持續運動中，水及其中溶質、懸浮物的不同質點遍歷通過各個“曝氣島”，“曝氣島”釋放出的臭氧將抵達的有害物質氧化降解，將病原體殺滅。由于“曝氣島”在不同時刻相遇的是水體的不同單元和質點，因此在持續作用下，漸次實現了對所在作用范圍內水體的治污；由于水對臭氧的飽和溶解度高于對氧氣的飽和溶解度，臭氧經約20分鐘又還原為氧，因此實現了向水體的高效充氧；同時，縱向環流又將處于水底層的氨氮、硫化氫、微生物等帶至水體表面，達成了對底層水及其載荷的曝氣、曝光和光合作用；使水體內原非均勻分布的溶氧和溫度趨向均氧和均溫；被氧化后的磷化合物、被殺滅后的菌尸、水流帶起的表層底泥中較輕的物質被沖至岸邊，以泡沫的形式滯留下來，從而實現了對整個水體的凈化。在整個過程中，除“曝氣島”氣水混合作用范圍之內的有限區域外，并未改變水體其余部分的理化性質，因而不影響水體的整體生態。

2、一種實現上述治理水體富營養化方法的裝置。在水體表面設置一坐標固定、縱軸位置固定、淹沒在水的表面并沿水平方向旋轉的葉輪，將葉輪周邊的水推向四周，從而在葉輪旋轉輪廓線的法向上形成表層水的旋轉水平流。該水平流的旋轉方向與葉輪旋轉方向相一致。該水平流一方面向四周擴散，一方面在重力作用下向下運動。而該水中任一質點在葉輪旋轉的離心作用和重力作用下，逐漸沿旋轉方向向外、向下運動，形成受制于葉輪轉向的螺旋形軌跡。而葉輪底部水體產生的負壓，引起其下部的水向上補充，形成涌升流。二者的綜合作用，在水體的一定范圍內形成以葉輪軸為軸心且向上向外的、剖面為“∞”形的縱向環流。同時，臭氧發生器生成的含有臭氧的空氣，經氣泵驅動和導管傳輸至圍繞該縱向環流形成裝置周邊設置的N個“曝氣島”，實現含臭氧空氣與水體的混合、溶入。

以上所述之葉輪在水平向的旋轉方向，可以是左旋，也可以是右旋。

該裝置由控制器，氣泵、臭氧發生器及導氣管，低速電機，與之相連接的減速器，與該減速器輸出軸相連接的、由3片以上葉片組成的葉輪系及底部帶水割刀的葉片，整機總成、承載整個裝置的浮體及限位器、用于決定整個裝置在水體中的坐標并可使該裝置上下滑動的定位支架、曝氣島等組成。

以上所述之驅動源，采用低速電機，以降低減速比；

以上所述之減速器，為同步帶輪或鏈輪減速器之一，其輸出轉速在小于5.6Hz的前提下取決于該減速器輸出的扭矩與葉輪轉動時克服水阻所需的力。

以上所述之葉片，系垂直于水面、由上自下呈“L”形直角彎的金屬板，位于其底部的水平部分構成減少水體粘滯阻力的水割刀。該葉片在水平方向上，與減速器輸出軸之法線間有一角度在5°-85°的滯后角α。

以上所述承載整個裝置之浮體，系由三或四個支撐臂及浮球組成。其中間部分用于固定整機總成。臂的端部裝有使所述之裝置在垂直方向上可滑動的限位器，靠近每個臂端的垂直向下處分別裝有浮球。

以上所述承載整個裝置之浮體的另一種形式，是將浮筒直接固定在每個葉片上端，由浮筒經輸出軸承載整個裝置的重量。

以上所述之臭氧發生器的輸出管分別沿浮體的支撐臂至其端部入水，將臭氧或空氣送至曝氣島曝氣，達成氣液混合并將臭氧溶入水中。