一種湖泊太陽能高能氣體水質淨化系統的製作方法

2023-07-21 11:39:26

本實用新型涉及環境水處理技術領域，具體涉及一種湖泊太陽能高能氣體水質淨化系統。

背景技術：

湖泊富營養化治理與藍藻水華控制是一個全球性的課題，在人類活動的幹擾下，生活汙水、各種工業廢水不斷流入湖庫，同時雨水衝卷的農田肥料也傾洩而來，使得湖泊水體裡生物所需要的氮、磷等營養物質過剩，產生各種水質問題，據不完全統計，全國約90％的湖泊遭受不同程度的汙染。

目前國內城市湖泊綜合整治以截汙、治汙，引清調水，曝氣復氧，底泥疏浚與湖岸、湖底工程措施以及陸域整治等市政工程手段為主，雖然短期內能夠改善城鎮河湖汙染現象，但是沒有從根本上消除水體汙染物，一旦停止調水、補水水質將很快惡化，黑臭問題依舊會反覆，更談不到利用城市河湖美化環境、調節空氣，發揮適宜人群生活、工作的優良功能。經過大量相關研究發現，要改善水系生態環境、提升湖泊水質，必須先恢復湖泊水生態系統，回復湖泊自淨能力，並配合截汙改造等工作。

但在湖泊的實際治理過程中，往往某個局部區域發生汙染情況，但目前一般的治理措施都是固定的不可移動的，要實現全湖泊治理必須全範圍鋪開，導致淨化能力在一般情況下閒置浪費，治理資金投入大，效率低。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服上述現有技術的不足，提供一種湖泊太陽能高能氣體水質淨化系統，採用高能氣體將水中的汙染物氧化降解成無毒無害的無機分子，同時對水體產生復氧作用，提高水體中的溶氧量，整個過程使湖水得到淨化，並促進水體生物生長，提高生態效果。

為實現以上目的，本實用新型採用的技術方案是：

一種湖泊太陽能高能氣體水質淨化系統，包括浮體和連接浮體的浮體支架，所述浮體支架上設置有太陽能發電裝置和高能氣體淨化裝置，所述太陽能發電裝置為高能氣體淨化裝置提供電能，所述高能氣體淨化裝置包括依次連接的用於產生高能氣體的高能氣體發生器、射流器和用於產生微氣泡流的微型氣浮機，所述高能氣體通過射流器進入到微型氣浮機中。

高能氣體發生器通過脈衝電流以高壓電昏的方式將空氣中的氣體分子(主要為氮和氧)激發為高能聚合分子以形成高能氣體，高能氣體通過射流器進入到微型氣浮機中，製造出大量的極細微的高能氣泡(直徑小於1mm)，並通過微型氣浮機使高能氣泡與湖水充分混合，從而使高能氣體與水中的汙染物充分接觸，通過氧化還原反應將水中有機物、NH3+/NH4等有害物質氧化降解，並將存在水中的各種細菌進行氧化殺菌，達到淨化水質的目的，同時富餘高能氧分子返回水體後能增加水中溶解氧含量。

所述高能氣體淨化裝置還包括設置在水下的導流軟管，所述導流軟管的進氣口與微型氣浮機的出氣口連通，所述導流軟管沿向湖底方向延伸設置。

通過導流軟管控制水流往湖水深處運行，利用水體自然加壓的過程(每10m 水深增加1個標準大氣壓)，讓高能氣體與水體的混合反應效率成倍提高，同時還可解決高能氣體和水在微型氣浮機內停留時間短導致反應不足的問題。

所述浮體支架下方設置有用於推動浮體沿水面運動的移動裝置和用於將浮體固定在工作位置的固定裝置，所述浮體支架上還設置有遙控裝置和GPS定位裝置，所述太陽能發電裝置為移動裝置、固定裝置、遙控裝置和GPS定位裝置提供電能，所述遙控裝置分別與高能氣體淨化裝置、GPS定位裝置、移動裝置和固定裝置電連接。

GPS定位裝置可以實時監測淨化系統的位置情況，遙控裝置不但可以控制移動裝置和固定裝置以使淨化系統在水面上來回移動及固定，還可以控制高能氣體淨化裝置的工作狀態，從而使得淨化系統能夠對水域的重點汙染區域進行針對性的處理，進一步提升水域的汙染處理效率。

所述太陽能發電裝置包括太陽能發電板、分別與太陽能發電板電連接的第一電池和第二電池，所述第一電池與遙控裝置、移動裝置、固定裝置和GPS定位裝置並聯電連接，所述第二電池與高能氣體淨化裝置電連接。太陽能供電無需額外能耗，節能環保，運行費用低。

所述移動裝置主要由螺旋槳和方向舵組成。浮島通過螺旋槳和方向舵的綜合作用，進行方向可控的運動。

所述固定裝置包括重錨和用於調節重錨位置的調節機構。調節機構可以在浮島移動之前收回重錨，在浮島移動到工作位置時，將重錨下放到水底，從而將整個淨化系統固定在工作位置。

所述遙控裝置還設有可移動遙控的遙控器、預裝APP的手機或平板電腦。通過移動終端進行遙控操作，相對於固定的控制室更加方便。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果在於：

1、採用高能氣體將水中的汙染物氧化降解成無毒無害的無機分子，同時對水體產生復氧作用，提高水體中的溶氧量，使湖水得到淨化，並促進水體生物生長，提高生態效果；

2、移動式工作平臺，可遙控到指定區域工作，靈活方便，能夠對重點汙染區域作針對性處理；

3、利用太陽能發電裝置無需額外能耗，運營維護簡單，費用低廉。

附圖說明

圖1是湖泊太陽能曝氣淨化裝置的主視圖；

圖2是湖泊太陽能曝氣淨化裝置的俯視圖；

附圖標記說明：1-浮體；2-浮體支架；3-太陽能發電裝置；4-高能氣體淨化裝置；5-遙控裝置；6-GPS定位裝置；7-移動裝置；8-固定裝置；81-調節機構；82-重錨；9-水面；10-湖底。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型的內容做進一步詳細說明。

實施例：

請參照圖1至圖2所示，一種湖泊太陽能高能氣體水質淨化系統，包括浮體1、浮體支架2、太陽能發電裝置3、高能氣體淨化裝置4、遙控裝置5、GPS 定位裝置6、移動裝置7和固定裝置8。

其中，浮體1為三個設置在水面上的浮球組成，之間通過浮體支架2連接成一個整體，浮體支架2構成整個系統的支撐平臺，浮體支架2為可組合拼裝式，可根據待處理水體條件拼裝成任一形狀尺寸。

其中，太陽能發電裝置3安裝在浮體支架2上，包括太陽能發電板、第一電池和第二電池(圖中未示出)，第一電池負責給遙控裝置5、GPS定位裝置6、移動裝置7和固定裝置8供電，第二電池負責給高能氣體淨化裝置4供電。

其中，高能氣體淨化裝置4包括依次連接的高能氣體發生器、射流器、微型氣浮機，在微型氣浮機的底部設置有出氣管41，出氣管41的出氣口與設置在水中的導流軟管42連通，該導流軟管42向湖底延伸設置。

高能氣體發生器主要由整流濾波電路、推挽振蕩電路和高能氣體發生片組成。太陽能發電裝置3提供的電流，經過整流濾波電路的濾波、整流後，產生 280V左右的電壓，供給推挽振蕩電路。開機後，推挽振蕩電路中的電容器充電電壓升至32V時逐漸放電，並在脈衝變壓器的作用下產生正反饋電壓，此電壓分別加至基極，使基極兩邊交替導通與截止，推挽振蕩電路振蕩工作。推挽振蕩電路工作後，在脈衝變壓器的二次側繞組上產生脈衝高壓，使高能氣體發生片工作，將空氣中的氣體分子(主要為氮和氧)激發為高能聚合分子，從而產生高能氣體。

高能氣體發生器產生的高能氣體通過射流器進入到微型氣浮機中，製造出大量的極細微的高能氣泡(直徑小於1mm)，由於射流器和氣浮機均為現有技術，對其結構和工作原理不再進行詳細介紹。

微型氣浮機產生的高能氣泡與湖水充分混合，其混合方式可以直接在微型氣浮機內部，也可以通過出氣管將高能氣泡導入到湖水中，在本實施例中，是將高能氣泡通過設置在微型氣浮機底部的出氣管41導入到水下的導流軟管42 中，通過導流軟管42控制水流往湖水深處運行，利用水體自然加壓的過程(每 10m水深增加1個標準大氣壓)，讓高能氣體與水體的混合反應效率成倍提高，同時還可以避免高能氣體和水在微型氣浮機內停留時間短反應不足的問題。

導流軟管42中的高能氣體與水中的汙染物充分接觸，通過氧化還原反應將水中有機物、NH3+/NH4等有害物質氧化降解，並將存在水中的各種細菌進行氧化殺菌，達到淨化水質的目的，同時富餘高能氧分子返回水體後能增加水中溶解氧含量。

其中，遙控裝置5安裝在浮體支架2上，用於對太陽能發電裝置3、高能氣體淨化裝置4、移動裝置7和固定裝置8進行控制，其遙控端還可以採用遙控器、預裝APP的手機或平板電腦對其進行遙控。

其中，GPS定位裝置6也安裝浮體支架2上，實時監測整個淨化系統的位置，並將監測數據傳輸給遙控裝置5，遙控裝置5根據位置數據，控制移動裝置7和固定裝置8，實現對浮島1位置的調整。

其中，移動裝置7安裝在浮體1或浮體支架2的底部，主要由螺旋槳和方向舵組成，可以在遙控裝置5的指令下，驅動整個淨化系統在水面的來回運動。

其中，固定裝置8安裝在浮體支架2的底部，包括重錨82和用於調節重錨位置的調節機構81，其中調節機構81可採用安裝在浮體支架2底部的電機及牽引繩，當需要移動淨化系統時，遙控裝置5控制電機提升牽引繩，將位於湖底的重錨82提起；當淨化系統到達指定位置時，遙控裝置5控制電機下放牽引繩，將重錨82拋到湖底，從而實現整個淨化系統的固定。

本實用新型的湖泊太陽能高能氣體水質淨化系統，通過高能氣體發生器的加電高能反應將空氣中的氣體分子(主要為氮和氧)激發為高能聚合分子以形成高能氣體；通過微型氣浮機將高能氣體變成大量的極細微的高能氣泡(直徑小於1mm)，並使其與湖水充分混合，從而使高能氣體與水中的汙染物充分接觸，經過氧化還原反應將水中的有機物、NH3+/NH4等有害物質氧化降解，並將存在水中的各種細菌進行氧化殺菌，達到淨化水質的目的，同時富餘高能氧分子返回水體後能增加水中溶解氧含量，極大地改善了湖泊水系生態環境、提升了湖泊水質，從而恢復湖泊水生態系統。

本實用新型的湖泊太陽能高能氣體水質淨化系統，通過遙控裝置5和GPS 定位裝置6，實現遠程控制整個淨化系統前往指定位置，便於對重點汙染區域進行針對性的處理；利用太陽能發電裝置3無需額外能耗，運營維護簡單，費用低廉；浮體1和浮體支架2模塊化設置，能因地制宜地進行設計和配置，安裝簡單方便，湖泊空間利用率高，建設成本低，並能與更多改造措施相組合。

實施案例一：珠海市香洲區某景觀湖項目，總體水容量50000m3，每天進入水量1000m3，主要水質指標為：CODcr≈200mg/L、SS≈100mg/L、氨氮≈50mg/L。項目曾使用磁分離技術對汙水進行淨化，但成本最低2元/m3水，而且當水質指標處理到CODcr≈80mg/L、SS≈30mg/L、氨氮≈20mg/L就很難繼續往下降，而這水質仍然無法滿足生態修復要求。項目整改後增加5套本實用新型，待系統運行穩定後，連續幾天檢測其相關水質情況，結果表明，總體水質最終達到消除黑臭標準，DO>6mg/L，CODcr<50mg/L，氨氮6mg/L，CODcr<50mg/L，氨氮<5mg/L。

實施案例三：廣州市越秀區某景觀水體修復項目，整體水容量500m3，修復前主要水質指標為：CODcr≈50mg/L、SS≈30mg/L、氨氮≈5mg/L，曾利用植物淨化方式進行日常淨化，但池內養觀賞魚對植物生長構成影響，每逢大雨衝擊項目區水體系統便容易出現失衡現象，需重新人為進行幹預，對水體進行投藥淨化並補種水草。項目整改後增加1套本實用新型，待系統運行穩定後，連續幾天檢測其相關水質情況，結果表明，總體水質最終達到景觀娛樂用水水質標準的C類要求。

上述實施例只是為了說明本實用新型的技術構思及特點，其目的是在於讓本領域內的普通技術人員能夠了解本實用新型的內容並據以實施，並不能以此限制本實用新型的保護範圍。凡是根據本實用新型內容的實質所做出的等效的變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍內。