一种水体生态净化与维护系统

技术领域

本发明涉及水体净化技术领域，具体涉及一种水体生态净化与维护系统。

背景技术

随着城市化建设的持续进行，我国江河、湖泊和水库污染问题愈发严重，水污染加剧了水资源短缺，不仅直接威胁着饮用水的安全和人民的健康，影响到工农业生产和农作物的安全，而且破坏了水体的生态平衡，严重影响水体的自净能力。

目前，国内外对江河、湖泊、人工湖库等水域的水质改善主要通过投加药物、引水冲洗、底泥清淤等方法进行。投加药物虽然能够快速解决水质污染，但会产生二次污染加重水资源大环境的污染，不符合可持续发展的环境保护方针；引水冲洗是把污染转移到其它水体，造成更大范围的污染；底泥清淤，虽然把内源污染去除了，但上游的污水仍会继续污染水体。因而，单纯依赖物理和化学的方法对污染水域的治理仅能起到治表而非治本的作用。生态-生物法是近年来发展很快的一种新技术，它是利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解作用，从而使水体得到净化的技术，具有处理效果好、工程造价相对较低、运行成本低廉等优点。因此，亟需一种水体生态净化与维护系统，利用综合的生态修复技术解决水质污染问题，恢复水生植物，通过构建良性循环的水生态系统，从根本上改善水质、提高水体自净能力，起到表本兼治的作用。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足，提供了一种水体生态净化与维护系统，采用物理方法、悬挂式生物载体填料方法及人工生态浮岛方法的结合，实现了对水体的净化与维护，有效的维持了水体生态系统的稳定。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种水体生态净化与维护系统，包括设置于待净化水体中的人工生态浮岛和水面漂浮物收集桶，所述水面漂浮物收集桶用于收集待净化水体中的漂浮物，所述人工生态浮岛漂浮于待净化水体上，所述水面漂浮物收集桶通过连接件与所述人工生态浮岛外侧壁可拆卸式连接，所述人工生态浮岛上设置有微纳米曝气装置，所述人工生态浮岛上还种植有水生植物，所述人工生态浮岛底部悬挂设置有固化微生物管；

所述水面漂浮物收集桶包括开设于所述水面漂浮物收集桶顶部的进水口A、开设于所述水面漂浮物收集桶底部的出水口A；所述微纳米曝气装置包括气液混合泵和微纳米气泡发生器，所述气液混合泵包括进水口B、出水口B及进气口，所述微纳米气泡发生器包括进水口C和出水口C；

所述出水口A与所述进水口B通过水管A连通，所述进气口与空气连通，所述出水口B通过水管B与所述进水口C连接，所述出水口C连接有水管C，所述水管C另一端设于所述人工生态浮岛下方。

通过采用上述技术方案，人工生态浮岛为水面漂浮物收集桶提供浮力，气液混合泵抽水时，待净化水体中的水首先通过进水口A进入水面漂浮物收集桶过滤去除水中的漂浮物中再通过出水口A进入气液混合泵，气液混合泵进水的同时吸入空气，然后通过微纳米气泡发生器产生富含微纳米气泡的水流，对水体进行了高效增氧、促进了固化微生物管内微生物对水体的净化作用，同时微纳米气泡发生器所释放的气泡比表面积大，易与杂质颗粒相黏附，形成相对密度小于水的气固联合体，上浮到水面后可通过水面漂浮物收集桶过滤清除。水面漂浮物收集桶与人工生态浮岛可拆卸式连接，方便对水面漂浮物收集桶内收集的水体漂浮物进行清理。

固化微生物管向水体中释放微生物，通过微生物降低水体中的BOD

上述的一种水体生态净化与维护系统，其中，所述水面漂浮物收集桶包括外桶体、内桶体及过滤桶，所述外桶体为上端开口、下端封闭的中空结构，所述内桶体为上端及下端均开口的中空结构，所述外桶体顶部装设有外桶密封盖，所述进水口A设于所述外桶密封盖上，所述进水口A与所述外桶体开口端位置相对应，所述出水口A设于所述外桶体底部；所述内桶体活动安装于所述外桶体内，所述内桶体的外侧壁下方设有用于与所述外桶密封盖限位配合的限位凸缘，所述限位凸缘的直径大于所述进水口A的直径，所述内桶体能够相对于所述外桶体上下移动，所述内桶体的上端部位能够穿过所述外桶密封盖上的进水口A伸出至所述外桶体外部，所述过滤桶装设于所述内桶体内。

通过采用上述技术方案，本发明使用时水面漂浮物收集桶放置于水中与人工生态浮岛通过连接件可拆卸式连接，使用时，外桶体需要设置在水面以下，内桶体自身具有浮力，内桶体位置可进行自我调整；

当外桶体内没有水时，内桶体会因重力而降落，当内桶体的上边缘到水面以下时，水会通过外桶密封盖上的进水口A进入内桶体中，水及水中的漂浮物会一起通过过滤桶过滤，经过滤桶过滤后，水体中的漂浮物过滤桶内，而水则流入至外桶体内，过滤后的水在气液混合泵的作用下进入微纳米气泡发生器中；气液混合泵继续抽水，外桶体内的水位开始下降，内桶体又开始下落，掉落至水面以下，又开始一个新的循环，如此不断的循环，将水体中的漂浮物收集到过滤桶中，经过多次循环后，内桶体能够进行位置的自我调整，内桶体会稳定在在水面以下某个位置(即不上浮也不下落)，此时内桶体的进水量刚好等于气液混合泵的抽水量，内桶体的重力等于浮力，达到平衡。当水面的水位有波动时，进出水量会不平衡，则再一次开始上述循环，最终又能够达到平衡。

上述的一种水体生态净化与维护系统，其中，所述人工生态浮岛包括浮床主板和浮床框架，所述浮床主板固定于所述浮床框架内，所述微纳米曝气装置固定于所述浮床主板上，所述浮床主板上设有至少一个种植孔，所述种植孔内固定有种植篮，所述种植篮内种植有所述水生植物。

上述的一种水体生态净化与维护系统，其中，所述连接件包括卡钩以及与所述卡钩相匹配的钩环，所述卡钩固定安装于所述浮床框架外侧壁上，所述钩环固定安装于所述水面漂浮物收集桶外侧壁上。

上述的一种水体生态净化与维护系统，其中，所述固化微生物管包括不锈钢网管以及填充于所述不锈钢网管内的生物填料。

上述的一种水体生态净化与维护系统，其中，所述人工生态浮岛底部和所述水面漂浮物收集桶底部均连接有防漂浮组件；所述防漂浮组件包括锚缆和锚，所述锚缆一端与所述锚连接，另一端与所述人工生态浮岛底部或所述水面漂浮物收集桶底部连接。

通过采用上述技术方案，将人工生态浮岛放置到设定的水面后抛锚，可以防止人工生态浮岛的随意漂流，不仅操作方便，而且还允许人工生态浮岛一定程度的移动，此外还有利于消解波浪能力，避免波浪对人工生态浮岛的破坏。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明一种水体生态净化与维护系统采用物理方法、悬挂式生物载体填料方法及人工生态浮岛方法的结合，能方便地清理水体上的漂浮物，人工生态浮岛利用植物自身生命特征为水体曝气供氧的同时吸收固化微生物管降解后的无机营养盐，提高了水体的净化效率，构建良性循环的水生态系统，从根本上改善水质、提高水体自净能力，起到表本兼治的作用，同时，人工生态浮岛的水生植物还美化了环境。

2、本发明一种水体生态净化与维护系统中通过人工生态浮岛和固化微生物管的协同作用，共同实现了水体中污染物的有效去除；通过固化微生物管向水体中释放微生物，通过微生物降低水体中的BOD

3、本发明一种水体生态净化与维护系统中水面漂浮物收集桶的出水口A与微纳米曝气装置的气液混合泵的进水口B连接，无需在水面漂浮物收集桶内再单独添加抽水装置，大大降低了能源消耗，节省了水体生态净化与维护系统的运行成本。

附图说明

图1为本发明一种水体生态净化与维护系统的结构示意图。

图2为本发明中水面漂浮物收集桶的分解图。

图3为本发明中气液混合泵的结构示意图。

图4为本发明中微纳米气泡发生器的分解图。

各标记与部件名称对应关系如下：

人工生态浮岛1、浮床主板101、浮床框架102、种植篮103、水面漂浮物收集桶2、外桶体201、内桶体202、过滤桶203、外桶密封盖204、进水口A 205、限位凸缘206、出水口A207、微纳米曝气装置3、大身壳体301、进水口座302、纳米气泡切割片组303、底板304、出水口座305、连接圈306、进水口C 307、出水口C 308、螺丝309、气液混合泵310、进水口B 311、出水口B 312、进气口313、水生植物4、固化微生物管5、卡钩6、钩环7、锚缆8、锚9、植物根系10、水管A11、水管C12。

具体实施方式

为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例

如图1所示，一种水体生态净化与维护系统，包括设置于待净化水体中的人工生态浮岛1和水面漂浮物收集桶2，水面漂浮物收集桶2用于收集待净化水体中的漂浮物，人工生态浮岛1漂浮于待净化水体上，水面漂浮物收集桶2通过连接件与人工生态浮岛1外侧壁可拆卸式连接，人工生态浮岛1上设置有微纳米曝气装置3，人工生态浮岛1上还种植有水生植物4，人工生态浮岛1底部悬挂设置有固化微生物管5。

水面漂浮物收集桶2包括开设于水面漂浮物收集桶2顶部的进水口A205、开设于水面漂浮物收集桶2底部的出水口A207；微纳米曝气装置3包括气液混合泵310和微纳米气泡发生器，如图3所示，气液混合泵310包括进水口B311、出水口B312及进气口313，微纳米气泡发生器包括进水口C307和出水口C308；

出水口A207与进水口B311通过水管A11连通，进气口313与空气连通，出水口B312通过水管B(图中未示出)与进水口C307连接，出水口C308连接有水管C12，水管C12另一端设于人工生态浮岛1下方。

如图2所示，本实施例中的水面漂浮物收集桶2包括外桶体201、内桶体202及过滤桶203，外桶体201为上端开口、下端封闭的中空结构，内桶体202为上端及下端均开口的中空结构，外桶体201顶部装设有外桶密封盖204，进水口A205设于外桶密封盖204上，进水口A205与外桶体201开口端位置相对应，出水口A207设于外桶体201底部；内桶体202活动安装于外桶体201内，内桶体202的外侧壁下方设有用于与外桶密封盖204限位配合的限位凸缘206，限位凸缘206的直径大于进水口A205的直径，内桶体202能够相对于外桶体201上下移动，内桶体202的上端部位能够穿过外桶密封盖204上的桶盖通孔伸出至外桶体201外部，过滤桶203装设于内桶体202内。

申请号为CN201821104190.1的发明专利中公开了一种水体漂浮物收集装置，本实施例中的水面漂浮物收集桶2与申请号为CN201821104190.1的发明专利中公开的一种水体漂浮物收集装置的区别在于：本实施例中没有单独设置潜水泵，本实施例中的水面漂浮物收集桶2在微纳米曝气装置3中气液混合泵310的作用下即可完成抽水，因此无需单独设置潜水泵，同时降低了生产成本和运行成本。

本实施例中的人工生态浮岛1包括浮床主板101和浮床框架102，浮床主板101固定于浮床框架102内，微纳米曝气装置3固定于浮床主板101上，浮床主板101上设有至少一个种植孔，种植孔内固定有种植篮103，种植篮103内种植有水生植物4。

本实施例中的人工生态浮岛1还包括卡环(图中未示出)，种植孔上设有卡槽(图中未示出)，卡环卡合在卡槽内，卡环内设有内螺纹(图中未示出)，种植篮103外侧壁设有于内螺纹相匹配的外螺纹(图中未示出)，种植篮103与卡环之间通过螺纹固定。

本实施例中的种植篮103整体采用镂空结构，种植篮103内种植的水生植物4的植物根系10穿过种植篮103的镂空结构向水体延伸，植物根系10表面能分泌大量的生物酶，在发达的植物根系10表面形成生物膜，膜中微生物通过代谢活动可将水体中的有机污染物降解为无机物；此外，植物根系10释放氧气，能够强化固化微生物管5的污染物降解效果。

本实施例中水面漂浮物收集桶2与人工生态浮动连接的连接件包括卡钩6以及与卡钩6相匹配的钩环7，卡钩6固定安装于浮床框架102外侧壁上，钩环7固定安装于水面漂浮物收集桶2外侧壁上。本发明中的连接件还可以卡扣组件。

用于本发明中的连接件至少要有一个是水平方向连接受力的，负责水面漂浮物收集桶2的浮力传导人工生态浮岛1会导致人工生态浮岛1与水面漂浮物收集桶2连接的一端收到斜向上的力而向上翘起，引起整个系统的不稳定。

本实施例中的连接件使用卡钩6、钩环7或卡扣组件时，均能满足上述需要求。

本实施例中的固化微生物管5包括不锈钢网管(图中未示出)以及填充于不锈钢网管内的生物填料(图中未示出)。微生物固定于载体上，固定有微生物的载体填充于不锈钢网管中，悬挂于人工生态浮岛1下方，高效发挥净水作用。

本实施例中的人工生态浮岛底部和水面漂浮物收集桶底部均连接有防漂浮组件。

其中，防漂浮组件包括锚缆8和锚9。

防漂浮组件与人工生态浮岛1底部连接时，锚缆8一端与人工生态浮岛1底部连接，锚缆8背离浮岛底部的一端连接有锚9。通过锚缆8和锚9，将人工生态浮岛1放置到设定的水面后抛锚9，可以防止人工生态浮岛1的随意漂流，不仅操作方便，而且还允许人工生态浮岛1一定程度的移动，此外还有利于消解波浪能力，避免波浪对人工生态浮岛1的破坏。

防漂浮组件与水面漂浮物收集桶2底部连接时，锚缆8一端与水面漂浮物收集桶2中的外桶体201底部连接，锚缆8背离浮岛底部的一端连接有锚9。通过锚缆8和锚9，将水面漂浮物收集桶2放置到设定的水面后抛锚9，水面漂浮物收集桶2在人工生态浮岛1的浮力作用下漂浮的同时，防漂浮组件可以防止水面漂浮物收集桶2的上浮、随意漂流，不仅操作方便，而且还允许水面漂浮物收集桶2一定程度的移动，此外还有利于消解波浪能力，避免波浪对水面漂浮物收集桶2的破坏，维持了水面漂浮物收集桶2和人工生态浮岛1之间的稳定。

如图4所示，本实施例中的微纳米气泡发生器包括大身壳体301、进水口座302、纳米气泡切割片组303、底板304和出水口座305，进水口座302装设在大身壳体301顶端的壳体进水口位置处，出水口座305封住大身壳体301的底端开口，进水口座302上设有进水口C307，出水口座305上设有出水口C308，纳米气泡切割片组303可以直接装设在大身壳体301的腔体内部，也可以通过位于纳米气泡切割片组303的顶部与大身壳体301的内顶壁之间的连接圈306装设在大身壳体301的腔体内部，纳米气泡切割片组303的进水部位与进水口座302的壳体进水口对应连通。根据实际需要，纳米气泡切割片组303可以由一个纳米气泡切割片或多个纳米气泡切割片组303成。大身壳体301、进水口座302、纳米气泡切割片组303、底板304和连接圈306可以通过螺丝309固定组装在一起，此时大身壳体301、进水口座302、纳米气泡切割片组303、底板304和连接圈306上需要分别开设有螺丝309安装孔。当然，根据实际情况也可以采用其他固定方式，如焊接、粘接等。

从气液混合泵310的出水口B312出来的水气混合物从微纳米气泡发生器的进水口座302进入到纳米气泡切割片组303的中部进水通孔后，纳米气泡切割片组303能够将水气混合物中的气泡裂变成纳米级别的气泡，并从纳米气泡切割片组303的侧边流出到大身壳体301的腔体内，最后通过微纳米气泡发生器的出水口座305流出。

本实施例中的水体生态净化与维护系统使用时，人工生态浮岛1漂浮于水体上，同时人工生态浮岛1为水面漂浮物收集桶2提供浮力，气液混合泵310抽水时，待净化水体中的水首先通过进水口A205进入水面漂浮物收集桶2过滤去除水中的漂浮物中再通过出水口A207进入气液混合泵310，气液混合泵进水的同时吸入空气，然后通过微纳米气泡发生器产生富含微纳米气泡的水流，对水体进行了高效增氧、促进了固化微生物管5内微生物对水体的净化作用，同时微纳米气泡发生器所释放的气泡比表面积大，易与杂质颗粒相黏附，形成相对密度小于水的气固联合体，上浮到水面后可通过水面漂浮物收集桶2过滤清除。水面漂浮物收集桶2与人工生态浮岛1可拆卸式连接，方便对水面漂浮物收集桶2内收集的水体漂浮物进行清理。

固化微生物管5向水体中释放微生物，通过微生物降低水体中的BOD5、COD，实现水体的脱氮、脱磷，经固化微生物管5中微生物降解后产生的无机氮盐、无机磷盐等无机营养盐被人工生态浮岛1上种植的水生植物4吸收，进一步去除水体中的氮、磷。微纳米曝气装置3产生富含微纳米气泡的水流，对水体进行了高效增氧、促进了固化微生物管5内微生物对水体的净化作用。

本发明使用时水面漂浮物收集桶2放置于水中与人工生态浮岛1通过连接件可拆卸式连接，使用时，外桶体201需要设置在水面以下，即外桶体201上端面位于水面以下，内桶体202自身具有浮力，内桶体202位置可进行自我调整；当外桶体201内没有水时，内桶体202会因重力而降落，当内桶体202的上边缘到水面以下时，水会通过外桶密封盖204上的进水口A205进入内桶体202中，水及水中的漂浮物会一起通过过滤桶203过滤，经过滤桶203过滤后，水体中的漂浮物过滤桶203内，而水则流入至外桶体201内，过滤后的水在气液混合泵310的作用下进入微纳米气泡发生器中；气液混合泵310继续抽水，外桶体201内的水位开始下降，内桶体202又开始下落，掉落至水面以下，又开始一个新的循环，如此不断的循环，将水体中的漂浮物收集到过滤桶203中，经过多次循环后，内桶体202能够进行位置的自我调整，内桶体202会稳定在在水面以下某个位置(即不上浮也不下落)，此时内桶体202的进水量刚好等于气液混合泵310的抽水量，内桶体202的重力等于浮力，达到平衡。当水面的水位有波动时，进出水量会不平衡，则再一次开始上述循环，最终又能够达到平衡。

综上所述，本发明一种水体生态净化与维护系统，能方便地清理水体上的漂浮物，人工生态浮岛1利用植物自身生命特征为水体曝气供氧的同时吸收固化微生物管5降解后的无机营养盐，提高了水体的净化效率，有效的维持了水体生态系统的稳定，实现了对水体的净化与维护，同时，人工生态浮岛的水生植物还美化了环境。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。