一種多功能水體修復雙體船裝置的製作方法

2023-04-25 02:35:22

本發明涉及生態環境修復、湖泊河道水體汙染治理
技術領域：
的一種多功能水體修復雙體船裝置，能夠利用可再生、潔淨能源為動力對湖泊、河道受汙染水體進行機動式曝氣復氧和投加生物種劑，同時在運動中對水面、水下垃圾進行清理、自卸，並且監測水體水質多種參數，隨時提供處理數據。
背景技術：
：隨著工農業生產、經濟的發展和城市集形化、人口的增長，所處水域、河道、湖泊有存在不同程度水體汙染，雖然有條件的區域續步建立截汙管網，但一些水域難免還存在內源、點源和面源造成汙染，在三種汙染源的合汙下以致水體水質不斷惡化，尤其是一些重金屬很容易沉積在底泥中，而難降解汙染物質將會慢慢地釋放到水體中對水體造成長期的汙染，河內大量汙染物不僅毒害水生生物，而且將水體中的溶解氧耗盡，使水體長期處於厭氧和缺氧狀態，生態環境受到極大破壞。近年來人們不斷探索水體水質治理方法措施，如強化截汙防治、底泥疏浚、清淤處理和重建以及水體淨化技術、水體曝氣復氧、投加生物、化學促進劑、水生植物修復等補救措施。而以防為主、綜合治理、注重效益更是可持續發展和探索的重點方向。現有水體修復技術處理方法大至有以下幾種：1.治本措施：內源底泥疏浚、點源面源截汙控制、河道整治、生態護坡、改變流速、引水稀釋、設凹地溼地綠地緩衝帶，也就是有條件的處理措施，但投資大，只能適應有條件的區域和有條件的河流。2.化學修復，如加入化學藥劑殺藻，加入鐵鹽促進磷沉澱、加入石灰脫氮，單純化學技術修復有促進作用，只適應水體不大的水域。3.生物修復，如投入生物促進劑加微生物菌劑、生物膜技術、生物飄帶、和水生植物淨化方法等，是促進微生物生長和土壤礦物質的吸附與離子交換作用，對汙染輕微的水體有促進作用，但汙染嚴重的水體還需結合多種措施，才能有效改善。4水面清撈垃圾船等，只能打撈垃圾。5.物理修復，人工曝氣復氧：(1)、固定式曝氣裝置，適合水量不大、河道夾小的河流、湖泊，只能適應固定式經流或淨止水體，不能夠移動裝置和主動式曝氣復氧。(2)、移動式太陽能曝氣裝置、水體修復多功能太陽能船汙水處理裝置、新型河道曝氣裝置、實用新型太陽能曝氣船、太陽能曝氣船曝氣裝置等等，可見現有的太陽能曝氣復氧技術較為普遍，而太陽能曝氣船、曝氣裝置或實用新型曝氣船也多種多樣，但處理技術較為單一，而實際產生改善水體水質效果的還需根據不同水體狀況、結合試驗和實驗才能確定其效用，一種新穎效用的太陽能曝氣船、或移動曝氣裝置真正取得顯著效果應有如下依據：1依據相對所處理的湖泊、河道水量及汙染度來量化曝氣船或移動裝置的大小；2是依據曝氣船或移動裝置的大小來量化太陽能的吸能面積大小，3依據太陽能吸能面積的大小來量化曝氣機及配套設備的功率大小，4依據曝氣機的功率大小來量化曝氣量及增氧量的大小，5依據曝氣量及增氧量的大小來量化改善水體水質的效果大小，這五個因素有相互依存的因果關係，因為太陽能量是受吸能面積和吸能時間所限制，因此可利用能源也有所限制，如果能量供應不足，效用就不大，一艘實質有效的多功能曝氣船包括船體自重、太陽能板、支架、儲能電池、曝氣機及曝氣管道、變壓器及垃圾設備裝置、垃圾自重和其它配套設備總荷載應為10噸上下，單靠船表面積吸收太陽能滿足船上設備動力、又能滿足行走動力是不足夠的，可見一種發明太陽能曝氣船或曝氣裝置應根據所吸收能量、各不同水體狀況、水體量、水體特點條件，針對並滿足其適應性，才能確定曝氣船或曝氣裝置功能效用，這才是改善水體、水質的一種有效發明或實用裝置。技術實現要素：河道治理是一項綜合性系統工程，需不同專業、措施的協同合作，但河道治理技術僅僅是一種治標式補救措施，利用各種措施可以達到消除黑臭，減少水體汙染負荷，促進河流生態環境的恢復等目的，針對現有技術存在的問題與不足，本發明一種多功能水體修復雙體船裝置，包括太陽能混合動力系統、鋼質雙體船系統、曝氣復氧和生物促進劑投放系統、水面清潔系統和水體水質在線監測系統，能夠比現有水體修復技術、太陽能船曝氣裝置技術取得進一步效果，所述雙體船系統1、太陽能混合動力系統2、曝氣復氧和生物促進劑投放系統3、水體自動清潔系統4以及水體水質在線監測系統5，包含如下步驟：1、雙體船系統：採用鋼製結構，平頂式、船面鉀板連體、水下鉀殼分體的雙體浮箱，駕駛室底部安裝發動機組、頂部平頂並外飄，船舷護欄，雙體船艙兼作電池儲能倉，發動機連接變速器、行走動力裝置、傳動裝置、風向機、不纏草螺旋槳，排氣窗連接電池倉通氣道，船室控溫空調和照明配套裝置組成。2、太陽能混合動力系統(1)所述太陽能包含：船頂全部表面積和飄外面積安裝太陽能活動支架及太陽能光伏組件，匯流箱和光伏控制器，船倉儲能電池組，逆變器、配電箱、設備開關箱、電纜和智能充電裝置組成。(2)所述混合動力包含：以太陽能動力為主，網電補充為輔、發動機推動的混合動力供電方式，以及發動機充電和站臺設充電裝置組成。3、曝氣復氧和生物促進劑投放系統：以移動船為載體、曝氣泵和鼓風機連接進氣管、曝氣管、噴頭、控制閥、計量儀表和配電開關箱、控制電纜和投藥劑裝置組成，曝氣管沿曝氣船水下浮箱外圍設置、向水體噴射，並根據相應水體修複方案進行量化曝氣量以及複合酶生物促進劑投放量，進行連續式及間隔式曝氣組合搭配，定期測量水質參數，並跟蹤調整。4、水體自動清潔系統：電動機連接曲軸、活動臂連接支撐架、套網袋、拉繩，以及岸端吊運起重裝置和垃圾收集車組成，電動機曲軸連接活動臂和套網安裝在雙體船前端，在船運動過程中可自動伸開或收窄網套，使水面和水下垃圾自動進網，到站吊卸收集處理。5、水體水質在線監測系統：由傳感器、多功能探頭組合、中央控制器連接控制電纜，連配7個以上終端，同時測量下列多個參數，包括環境光線、水溫監測、orp氧化還原電位監測、ph酸鹼度傳感監測、電導率探頭、溶解氧探頭、銨/氨、氯離子、硝酸根探頭、葉綠探頭、若丹明wt、自清洗濁度和藍綠藻，能夠全天候提供水體水質測量數據。附圖說明圖1多功能水體修復雙體船立體圖圖2多功能水體修復雙體船俯視圖圖3多功能水體修復雙體船前立面圖圖4多功能水體修復雙體船縱向剖面圖圖5多功能水體修復雙體船實體圖圖6多功能水體修復雙體船垃圾吊卸裝置圖具體實施方式多功能水體修復雙體船裝置實施方式包含：雙體船系統裝置1、太陽能混合動力系統裝置2、曝氣復氧和生物促進劑投放系統裝置3、水體自動清潔系統裝置4、水體水質在線監測系統裝置5，按下列進行。1、所述雙體船系統裝置：特徵是採用鋼製結構，平頂式、船面鉀板連體①，水下船身分體浮箱②，駕駛室設在船後端③、正視前方，船舷設置不鏽鋼護欄，發動機④連接變速器⑤、方向機連接傳動軸⑥、與不纏草螺旋槳⑦連接合成行走裝置，雙體船浮箱②兼作電池儲能倉⑧，電池倉⑧連接控溫通風窗⑨，電池倉兩側設安全出口⑩，合成設備移動載體。2、所述太陽能混合動力系統裝置：其特徵包括下列(1)、(2)。(1)太陽能動力裝置：根據移動船載體表面的大小以及設備功率配置，有針對性的組合太陽能模塊數量，並根據各系統設備所需功率為準，以船的全部表面積及周圍可飄出面積為發電吸能面積，船頂鉀板①連接太陽能活動支架活動支架連接太陽能板光伏組件通過匯流箱和控制器將太陽能儲入船倉電池組電池組連接逆變器輸出配電箱再分配到各設備開關箱提供電源。(2)混合動力裝置：根據太陽能吸能的特點與不足，採用以太陽能提供動力為主，網電補充為輔，以及發動機推動的混合動力裝置，輔助措施利用發動機充電及站臺設充電裝置，採取非工作時間接入自動功能充電裝置，充滿後自動關閉。3、所述曝氣復氧和生物促進劑投放系統裝置：特徵是鼓風機連接控制閥計量儀表計量表連接曝氣管再連接噴頭以及供電裝置和生物促進劑投放裝置組成。所述鼓風機是連接雙體船面板①，靠駕駛室③兩側安裝，鼓風機連接控制閥門和計量儀表輸出曝氣管連續及間隔式制氣傳遞與水體充分混合。所述控氣閥門計量儀表連接曝氣管再連接噴頭安裝於雙體船側壁水下部分，噴頭安裝在曝氣管下面向水體噴射。所述供電裝置包含：太陽能發電模塊及傳動器連接儲存電池倉輸出逆變器裝置連接配電箱配電箱輸出開關箱所述生物促進劑投放裝置，是一種生物修復、原位治理技術和物理修復技術組合，其特徵是根據河道水體修復設計、方案所處理的水量以及曝氣量、複合酶投放量進行組合量化，在曝氣過程中將複合酶生物促進劑以每立方水量投放0.05～0.1g，每天隨曝氣船沿上遊至下遊投放一次，一定時間後再根據水質測量報告調整至每二天投放一次和每三天投放一次，直至符合水質計劃達標為準，投放時採用1∶100稀釋，並利用船上水箱泵壓噴射投放，結合連續式或間隔式曝氣復氧每天6～8小時，曝氣增氧量按方案要求大於740m3/h，並跟蹤測量水質變化程度或調整曝氣時間、曝氣量、以及投放複合酶時間、投加量和投放次數的調整。4、所述水體自動清潔系統裝置：包括電動機傳動軸連接變速輪、曲軸、曲軸連接活動臂、活動臂連接套網袋，和端站吊起及卸運裝置組成。所述水體清潔系統特徵是電動機是連接船體前端安裝，電動機電源接入開關箱電動機輪軸帶動曲軸活動臂在傳動軸作用下能自動撇開或收榨，曲軸活動臂連接套網袋安裝在曝氣船最前端；操作過程是利用曝氣船行走時將水面及水下垃圾打澇進入網套，到站後採用起重裝置將垃圾吊裝至收集車。5、所述水體水質在線監測系統裝置，按如下步驟進行：在線監測系統操作步驟是：(1)將電源和數據電纜連接到控制裝置上，(2)將探頭針插入與測量器連接，(3)打開控制器等10秒鐘再進行啟動，啟動客戶端等軟體自動掃描並連接探測器裝置，加亮顯示多功能探頭，並進行探頭運行設置，(4)進行各探頭的參數值設置並保存，(5)各探頭進行特別矯正，(6)建立工作日誌，測量器開始工作並對監測信息進行監控、保存。所述在線監測系統特徵是：可配7個終端，並同時連接測量下列參數，包含：水溫監測、氧化還原電位(orp)監測、酸鹼度(ph)傳感器、電導率探頭、溶解氧探頭、銨/氨、氯離子、硝酸根探頭、葉綠探頭、若丹明wt、自清洗濁度和藍綠藻。所述在線監測系統使用方法是：由各探頭連接中央控制器，傳輸各組探測參數，隨船運動到不同水體監測、必要時組網連接遠程數據傳輸技術，通過電話網絡、gsm手機簡訊息網、gprs或cdma網絡實現監控中心對監測點的遠程遙控、遙測以及監測點對監控中心的逆向報警，提供水體水質數據。實例東莞市小海河長3.2km，河床斷面平均為60.87m2，水域面積194794m2，正常庫容約38.95萬立方米，由於夏季水溫較高，有機物降解速率和耗氧速率加快，城市雨、汙混合排水系統溢流，且河道水面較寬，水流速度較慢，水體存在黑臭，沿河兩岸為居民區，除部分點源排入截汙管網外，其餘生活汙水全部排入河道，生活垃圾和建築垃圾隨意丟棄堤岸或河中，河道水體受到了嚴重汙染，屬於劣v類水體。修復前水體檢測指標值表一汙染物名稱codcrbod5nh3-ntp石油類汙染值(mg/l)7826.513.181.9210.3水體修復內容河道水體修復條件是能夠在較短的時間內提高水體的溶解氧水平，提高水體自淨能力，促進河道水生生態的修復，水體水質指標達到地表水v類標準條件。針對河道現狀情況，編制了水體修復計劃、方案，採用一種多功能水體修復雙體船裝置，多功能特徵包含雙體船系統裝置1、太陽能混合動力系統裝置2、曝氣復氧系統裝置和投放生物種劑系統裝置3、水體自動清潔系統裝置4、水體水質在線監測系統裝置5。具體實施方式1、雙體船系統裝置按下列進行：雙船體系統裝置包括雙體式浮箱，浮箱高1.1m，船駕駛室局部高2m，船長8.5m，船寬3.5m，駕駛室高2.7m，其中船體吃水深0.65m。總荷載11t，採用a3鋼質船用鋼板，柴油機24p，波箱-16型，不纏草螺旋漿，手動鍋式方向盤，發動機推動，航速5～10節，作為多功能設備載體，沿河上下遊往返行駛。雙體船組件及配套設備表：表二設備名稱規格單位數量備註1雙體船面鉀板8.5m*3.5mm229.75m2駕駛室外飄0.5m2材質a3船用鋼板t5.6焊接工藝3浮箱1.2*5*1.1組24駕駛室3m*2m*2.7m座1座後向前5方向機手鍋式臺16發動機l24臺1動力24p7變速箱波箱-16臺18傳動軸軸長1.35m直徑50mm1單軸推進航節：5-109螺旋槳軸尾螺距直徑35mm13葉不纏草螺旋槳22寸10船舷護攔不鏽鋼米23.5m11描具鋼鑄個112空調機格力臺12、太陽能混合動力系統裝置按下列進行：(1)太陽能發電，以船頂及外飄面積安裝支架和太陽能板光伏組件，以最大限度吸收太陽能源，太陽能板連接匯流箱和控制器吸能儲存船倉電池組，經過逆變輸出配電箱、分配開關箱，太陽能板採用(多晶板)組件，厚50mm，單塊0.982*1.64＝1.61m2，單塊可吸收功率250w，共20塊*1.61＝32.20m2可吸收功率4830w/h，儲能2v電屏(1000a)175*475*350，電池共68個，經計算得2v*1000a*68÷1000＝136kwa*0.6(係數)＝81.6kw；設備耗電：曝氣機6000w*7(每天工作平均7小時)＝42kw、電動機2.2*7＝15.4kw、在線監測控制器0.5*7＝3.5kw、空調機1.0*7*0.6＝4.2kw、照明0.5*7*0.2＝0.70kw，合計功率65.80kw，耗電量小於81.6kw，可滿足當天曝氣船曝氣5000m3/b計劃要求，但此後由於船頂太陽模塊面積和吸能時間限制，正常每天吸能供電約20kw，而曝氣船正常工作耗電65.8kw/b，因此供電不足。為滿足供電，須採取發電機充電及網電補充的措施滿足供電需求。(2)混合動力，以發動機充電及網電充電為補充，根據多功能曝氣船的太陽能發電特點，吸能面積及吸能時間限制，為彌補電能不足，須採取以太陽能為主，市網充電或發電機充電為輔的配套措施，滿足曝氣機及配套設備正常工作，為此選址下遊停泊站安裝一不鏽鋼充電亭，亭內設置配電系統，即配電箱幹線採用架空或埋地敷設接入站內低壓配電櫃，電壓380v/220v，輸出於充電亭內另一分配電箱，再由分配電箱接入曝氣船蓄電池逆變器開關箱，充電系統採用三相五線制(a、b、c三相、n線及pe線)，在配電箱及中間分配箱和尾端開關箱，做tn-s重複接地系統的配電原則。太陽能發電材料配套表：表三太陽能電氣設備配套表：表四設備名稱型號單位數量1逆變器30kva臺12充電亭不鏽鋼1800*210013智能充電器yyd-68*2v125a個14配電箱800*1000個15開關箱600*800個13、曝氣復氧和投放生物種劑系統裝置按下步驟進行：曝氣復氧方法：採用羅茨鼓風機單機3.0kw2臺，沿駕駛室兩側安裝，連接曝氣管並通過控制閥門、計量儀表、曝氣管沿雙體船浮箱外側安裝，曝氣量740m3/h，每天平均7.0/小時曝氣量5180m3，可滿足曝氣量5000m3/b設計要求。曝氣機、加藥泵、清潔機設備配套表：表五設備名稱設備型號設備功率設備數量1螺茨鼓風機漩渦式3.0kw22控制閥、儀表φ80/1000各1個3曝氣管鋼質φ5m344噴藥泵泵壓型1.115配藥水箱500*800*80016清潔機連曲軸φ352.217活動臂連網套1000*12002曝氣復氧操作過程：小海河非雨天水體處於微運動狀態，河兩邊水體處於微運動或靜止狀態，因此，重點突出對河道兩邊水體進行曝氣，分段進行，先從下遊至上遊再從上遊往下遊循環作業，每天工作曝氣6～8小時，每小時曝氣量為740m3，每天採用單班制、操作員2人。曝氣工作時需每天檢查設備儀表以及曝氣管道氣孔，防止氣孔堵塞，曝氣時以氣閥控制射入水深不宜超過水深2/3，避免曝氣的衝擊力過大造成河底反泥，根據水體修復計劃增氧要求，曝氣充氧量5180m3/b，其中含氧量1087m3，按方案每天曝氣增氧量結合水體水質測量結果調整和量化曝氣增氧量。投放生物種劑操作過程：多功能曝氣船機動進入不同汙染水體與曝氣復氧組合，每天工作曝氣6～8小時，在實施過程中按照修複方案採取連續及間斷式曝氣、每天及隔天加藥，以每天曝氣復氧≥5180m3，其中含氧量≥1087m3，氧利用率(20℃)≥30％；複合酶生物促進劑每天按所處理的水體方量計算，以每方米水量投劑0.05～0.1g藥劑，以水藥比1∶100稀釋，採用泵壓噴射與水體混合，並根據水質測量結果變化調整相應增加或減少投藥量、投藥次數以每天或隔天投藥的搭配組合。4、水體自動清潔系統裝置按下列進行：水體自動清潔裝置，特徵是在船前端安裝垃圾清理裝置，包括電動機連接曲軸，經過曲軸傳動，活動臂連接套網可撐開、收窄，並在運動中主動及自動收集水面及水下垃圾，每天沿河道上下遊行走並機動進入垃圾浮遊區打澇垃圾一次，到端站後啟動自吊裝置卸裝並運至垃圾處理場。5、水體在線監測系統裝置按下列進行：在線監測系統裝置包括：主機控制器、手持數據終端、標準液體、智能軟體、數據電纜和傳感器探頭，探頭在船前端浸沒式安裝，隨船移動監測。操作步驟：是將電源和數據電纜連接到控制器，將探頭針插入與測量器連接，打開控制器稍後再進行啟動，啟動客戶端軟體自動掃描並連接探測器裝置，加亮顯示多功能探頭，並進行探頭運行設置，進行各探頭的參數值設置並保存，各探頭進行特別矯正，建立工作日誌，測量器開始工作並對信息進行監控、保存水質參數。水體監測設備表：表六在線監測儀器分析方法表七序號項目分析方法1水體溫度溫度傳感器法2ph玻璃電極法(帶溫度補償)3電導率螢光法(帶溫度補償)(gb/電極法)4溶解氧電導池法(帶溫度補償)5氨氮氣敏電極法6硝酸氮束型濁度法7葉綠素螢光法水體在線監測操作過程：(1)將電源和數據電纜連接到探測器裝置，(2)將9針探頭連接測量器，(3)打開探測器稍後再啟動，(4)按setup/cal校正，(5)按setup設置，(6)按sonde探測裝置，(7)使用箭頭加量顯示參數，(8)按select鍵顯示數據，(9)數據收集並保存、傳輸。水體修復處理效果：經過135天連續或間隔式曝氣復氧和複合酶促進劑投放後，測得河道水體的溶解氧維持在7.0mg/l左右，屬於v類水質範圍內，水質指標如下：修復後水體檢測指標值：表八汙染物名稱codcrbod5總氮總磷石油類指標值30mg/l6mg2.0mg/l0.4mg/l0.1與處理前比較，經過曝氣復氧後水體水質基本消除腥臭味，cod去除率達57％，bod去除率達77.36％，總氮去除率在達84％，總磷去除率達79.2％，水體溶解氧也上升3-4mg/l，受汙染水體經曝氣處理後，河道浮遊垃圾基本消除，水體水質指標達到地表水v類標準，符合水體修復計劃的要求。突出優點多功能水體修復雙體船曝氣裝置，相對現有太陽能曝氣復氧船技術突出有下：分體設計、省力省電、機動靈活、低成本、具有量化性曝氣增氧和投放生物種劑方案體系、河道水面和水下垃圾打澇、不纏草螺旋槳、自卸垃圾、以及全天候水體水質在線監測和網絡傳輸監測、也就是說有自測自治的一種多功能水體修復雙體船裝置，經實驗後小海河水質由劣v類改善到地表水v類水質，有效的解決河道水體汙染黑臭的技術難題，現已投入應用。當前第1頁12