[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

技術領域

本發明涉及一種防止水庫富營養化裝置和方法，是一種水資源保護、水生態環境保護與修復的環保裝置和方法，是一種改善水庫或湖泊等水域水質的裝置和方法。

背景技術

水庫在河流治理及水資源開發利用上都具有非常重要的作用。而水體長期滯留庫區會引發水體理化性和環境的變化，水質會呈現出與自然流動的河流不同的種種現象。高壩建成后，庫內水流變緩，庫水更新期加長，水體受太陽輻射和對流混合及熱量傳輸作用，形成特殊的水溫結構。即，在日照和氣溫作用下，庫水表面吸收了陽光短波輻射和大氣長波輻射的大部分熱量，水溫迅速升高至與氣溫相近。而水庫的深層水體溫升較緩慢，仍然保持較低的溫度，形成明顯的溫度分層結構。呈這種水溫狀態的水庫稱為成層型水庫。在形成水溫分層的水庫中，下層的水溫與水溫躍層相比要低很多。因此，從下層取水時，下方的冷水流出的現象稱為冷水現象。水庫下泄冷水會影響魚類產卵和農作物的生長。

另外，水庫的水溫特性是水庫水質的重要指標，而且直接影響其它水質指標。庫區的營養鹽類持續蓄積，發展成營養鹽濃度較高的水體，導致藍藻類等浮游植物異常增殖，藻華使得水面呈現綠色，供水水體出現異味等問題，嚴重影響景觀以及用水的現象稱為富營養化現象。庫區內的浮游植物可分為藍藻類、綠藻類和硅藻類這三類，其中綠藻類和硅藻類基本是幾乎不動的，而藍藻類中具有細胞內有氣泡且能上下移動的類型。因此，水庫溫度分層穩定且水不流動時，藍藻容易聚集到水面表層。并且，對于滯留在中下層的綠藻類和硅藻類來說，可以利用的光照減少，綠藻類及硅藻類的數量逐漸減少，結果導致藍藻類占據優勢。

浮游植物繁殖的環境因素有日照、水體滯留時間、水溫和營養鹽。浮游植物的生長是在有機物的合成反應—光合作用超過分解反應—呼吸條件下進行，此過程需要充足的光照條件。水體中向下光線減弱很快，水越深處光合作用越弱。浮游植物的繁殖與水體在水庫內的滯留時間密切相關。水體的滯留時間越短，水庫水體的流速越快，庫區內的浮游植物充分增殖之前就會更新，很難發生異常增殖。另外，藻類的光合作用引起的細胞繁殖的速度隨水溫上升而加快，而一旦超過某個界限則會下降。藻類的繁殖需要與其種類相適宜的水溫，與硅藻類相比，藍藻類光合作用的適宜溫度偏高。

現有技術對水深較深水域的這些問題基本沒有什么辦法，只是在水面進行攪動，或在水深較深處設置引水洞等方式對水體進行攪動，但作用不十分明顯。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本發明提出了一種防止水庫富營養化裝置和方法。所述的裝置和方法通過水下曝氣過程使水庫或湖泊內相對靜止的水體產生垂向和橫向循環流，解決了浮游植物異常繁殖和水庫湖泊富營養化的問題。

本發明的目的是這樣實現的：一種防止水庫富營養化裝置，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，所述的開合體上設有使開合體關閉的彈簧。

進一步的，所述的開合體上設有排水泵。

一種使用上述裝置的防止水庫富營養化的方法，所述方法的步驟如下：

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；