[發明專利]一種防止水庫富營養化裝置和方法

在審

• 申請號: 201710172245.6
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN107055825A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 白音包力皋;穆祥鵬;劉慧;劉爽;許鳳冉;鐘慧榮;王秀英
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: C02F7/00
• 分類號: C02F7/00
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司11001
• 代理人: 李富華,李桂玲

1.一種防止水庫富營養化裝置，其特征在于，包括：設置在形成溫度分層的水庫庫底的曝氣器，所述的曝氣器通過輸氣管道與設置在岸上的空氣壓縮機連接。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的曝氣器包括：兩個半球形或兩個半圓柱形的開合體，所述的開合體的一側設有合頁并與底座連接，所述的底座固定在水庫的庫底。

3.根據權利要求要求3所述的裝置，其特征在于，所述的開合體的截面形狀為圓形、正方形或長方形中的一種。

4.根據權利要求要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述的開合體上設有使開合體關閉的彈簧。

5.根據權利要求要求4所述的裝置，其特征在于，所述的開合體上設有排水泵。

6.一種使用權利要求1所述裝置的防止水庫富營養化的方法，其特征在于，所述的方法的步驟如下：

利用空氣壓縮機將空氣通過輸氣管道輸送到水庫底部設置的曝氣器中；

當曝氣器內的氣壓力矩和開合體自重力矩之和大于外部水壓力力矩和彈簧拉力力矩之和時：

P_氣×h_0氣＋G_重×h_0重＞P_水×h_0水＋F_彈簧×h_0彈簧（1）

開合體打開，釋放壓縮空氣，向水體中強制加入空氣；

式中，P_氣為開合體打開的最小內部空氣壓力，用公式（2）計算；h_0氣為軸o至P_氣的垂直距離；G_重為曝氣器左或右開合體重量，h_0重為軸o至G_重的水平距離；P_水作用于曝氣器的水壓力，是水平方向水壓力P_x水和垂直方向水壓力P_z水的合力，P_x水、P_z水和P_水分別用公式（3）、（4）和（5）計算；h_0水為軸o至P_水的垂直距離；F_彈簧為連接左右兩側開合體的彈簧拉力，h_0彈簧為軸o至F_彈簧的垂直距離；

P_氣= p_氣×A_氣（2）

式中，P_氣為曝氣器內部氣壓，A_氣為曝氣器內部在水平方向投影面積；

P_x水=γ h_c×A_x水（3）

式中，γ為水的容重，h_c為曝氣器形心處水深，A_x水為曝氣器外部在水平投影面積；

P_z水=1/2γ V_p（4）

式中，V_p為曝氣器的體積；

（5）

當曝氣器開合體打開之后水體進入曝氣器內，開合體左右水壓力達到平衡，同時彈簧拉力力矩大于開合體重力力矩，開合體開始關閉；完全關閉之后，排水泵開始工作，排出曝氣器內部的水體，同時岸上的空氣壓縮機將空氣通過輸氣管道輸送到水庫底部設置的曝氣器中，過程用公式：

F_彈簧×h_彈簧＞G_重×h_重（6）

式中，h_彈簧為軸o至F_彈簧的垂直距離，h_重為軸o至G_重的水平距離；

從曝氣器中釋放的空氣將周圍的水卷入其中；

卷入空氣中的低溫水團隨氣體上升到水面，空氣散發到大氣中；

上升到水面的水迅猛地橫向擴散，在水庫水面形成橫向水流流動；

上升擴散的底層低溫水與溫度較高的上層水混合后發生急劇下降；

急劇下降之后，在相同密度的水層處橫向擴散；

密度較大的水體在下沉過程中，周圍密度較小的表層部分的溫水也被卷入，從底層卷入的和從上層卷入的不同密度的水混合后，向下沉降并橫向擴散；

曝氣器長時間持續反復開合時，使中間層的水體上側部分上升，下側部分下降，最后，上層整體成為混合層；中間層往下流動時，下層整體形成混合層；混合層破壞了各種藻類的生長條件，抑制了藻類的生長。