[發明專利]一種曝氣生態浮島及曝氣生態浮島單元

在審

• 申請號: 201910385747.6
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN110204049A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 姜毅;吳曉冰;黃平;呂明權;王雨;葉飛;易雪梅;吳勝軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F3/34;C02F3/10;H02J7/35
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 熊傳亞

本發明提出單元化曝氣生態浮島的概念，基于此提出了一種曝氣生態浮島及曝氣生態浮島單元，使得曝氣生態浮島可由多個曝氣生態浮島單元進行自由組合而成，其中，每個曝氣生態浮島單元的浮床底部間隔設置豎直放置的微孔曝氣管，通過單元化的概念使得曝氣生態浮島可根據水域面積的大小、利用類型、水質以及需求，自行選擇曝氣生態浮島單元的數量進行組合或拆分，不僅靈活性更高、適用范圍更廣，同時易于操作和維護；另一方面，通過陶粒、碳素纖維草以及植物根系為微生物的附著和繁殖提供了場所，從而可形成一定厚度的微生物膜，在表面好氧以及內部厭氧的狀態下可以有效去除氮素污染物，并且對其他污染物也有較好的吸收降解功能。

技術領域

本發明涉及生態修復技術領域，具體涉及一種曝氣生態浮島及曝氣生態浮島單元。

背景技術

水體富營養化是我國水環境治理中面對的最重要的問題之一，而對于三峽庫區來說，由于農業面源污染所造成的富營養化問題尤為嚴重。三峽水庫蓄水后，長江水流大幅減緩，庫區水環境容量降低，同時傳統的耕作方式和大量化肥農藥的不合理使用造成農業面源污染的增加，對庫區造成了一定的水體安全威脅，庫區水環境問題亟待解決。在各種物理、化學以及生物處理水體的方法中，人工生態浮床因為具有可移動運行、使用壽命長、造價低廉以及無二次污染等特點，受到越來越多的關注，成為水體生態治理的研究熱點；而曝氣充氧因為能夠向水體充氧以加速土著好氧微生物生長繁殖而加強水體自凈能力，也被廣泛應用水體的生態修復中。然而，若單獨使用生態浮島，由于純植物的生態浮床不能大幅增加水中溶解氧含量，因此，當水體中的溶解氧含量不高時，往往會使植物根系的生物膜中的微生物處于兼氧或者厭氧水平，使分解水體污染物質的速率降低；若單獨使用微孔曝氣技術，盡管其能很好地增加水體溶解氧，但是由于水體中微生物沒有固定的載體，仍然不能達到很高的濃度，導致分解水體污染物質的速率偏低。

基于此，將曝氣技術與生態浮島相結合逐漸成為當今生態修復的一大熱點。目前曝氣技術包括噴泉曝氣技術和微孔曝氣技術，其中，噴泉曝氣方式為通過水下電機來帶動水下葉輪旋轉，將水提升噴灑到空氣中，通過形成的細小的水滴將氧氣帶回到水體中，以此來實現水體的曝氣操作；微孔曝氣方式為采用鼓風機(也即曝氣機)將空氣送入輸氣管道，輸氣管道將空氣送入微孔曝氣管，微孔曝氣管將空氣以大量的微氣泡形式分散到水中，微氣泡由池底向上浮，與水體接觸充分，將氧氣充分溶解到水中，而且還增加了水流的旋轉和上下流動，將上層富含氧氣的水帶入底層，同時水流的上下流動以及水流的旋轉流動將微孔管周圍富含氧氣的水向外擴散，實現水體的均勻增氧。

由于微孔曝氣方式中氣、液接觸面積較大，并且氧利用較高，因此，目前較多采用微孔曝氣方式與浮島相結合的方式，如中國專利申請 CN201210211639.5公開了一種浮島裝載型微孔曝氣裝置，其通過在種植床下設置輸氣管，然后在輸氣管兩側均勻地排布橫向放置的微孔曝氣管；如中國專利CN201520695789.7公開了一種耦合曝氣的生態浮島裝置，其通過在浮床四角設置固定立柱，然后在固定立柱之間設置兩層橫向放置的微孔曝氣管；中國專利CN201811422112.0公開了一種應用于熱帶沿海富營養化咸水湖的微曝氣人工浮島裝置，其通過在浮床框體中心位置安裝曝氣機，在浮床框體底部安裝曝氣管。這三種裝置都是利用浮島來承載曝氣裝置，以避免將曝氣裝置安裝在湖庫等水底，從而使得當需要維修時只需要將浮島移動至岸上即可，而無需將湖庫內的水體抽干之后再進行曝氣裝置的維修或維護。然而，眾所周知，通常浮島的尺寸本身較大，而為了能夠承載曝氣裝置，會進一步增加浮島的尺寸，這就使得在浮島底部設置曝氣裝置時，相應地需要增加曝氣管的長度，如中國專利CN201520695789.7中單層曝氣管就長度達6.8m，這就使得當微孔曝氣管局部出現故障時需要將浮島整體移動至岸上維護，不僅操作難度大且維護困難；另一方面，為了增加曝氣面積和曝氣管的穩定性，不僅要增加曝氣管的數量，還需要重新進行復雜的結構，如中國專利CN201811422112.0，其實施方案結構復雜，不僅拆卸難度大，不便維護，并且曝氣管設置過于密集，雖然該浮島是可以隨水流移動，但在水流較緩的情況下，該浮島服務面積小，如需增加曝氣服務面積時，需要將浮島整體拖回岸上重新設計組裝，操作靈活性弱。