一種多功能的水質凈化系統的制作方法

本發明涉及一種河道、湖泊及其他水體的生態修復領域，特別是涉及一種多功能的水質凈化系統，尤其涉及一種水體治理工程中的一種可同時達到除藻、水質凈化及曝氣充氧效果的水質凈化系統。

背景技術：

水體富營養化日益成為全球性的水環境污染問題，富營養化水體也為藻類爆發提供了物質基礎。中國大部分的水域都存在不同程度的富營養化狀態。太湖、巢湖、滇池及武漢東湖等主要水體藻類的頻繁爆發，不僅引發水源危機，還導致了巨大的經濟損失，嚴重危害周圍居民生活。因此，水體污染物防控及藻類治理技術的運用顯得尤為重要。

機械除藻等物理除藻方法能在短時間內明顯降低水體藻濃度，但無法長期控制藻類生長。投放滅藻劑、絮凝劑等化學除藻可能帶來的二次污染不可忽視。而生物治理等措施雖見效慢，但能從根本上改善水質，達到從源頭治水控藻的效果，是水體治理的發展方向。

水體高濃度污染物是藻類大量增殖的物質基礎，所以，單一使用控藻措施無法從源頭上達到徹底治理的效果，治水控藻應以清除水體過多內源污染物為出發點，同時結合生態控藻技術的綜合治理措施為導向，最終達到徹底修復水環境的目標。

技術實現要素：

本發明的目的是針對水體富營養化導致的藻類爆發、水環境惡化等問題，提出一種多功能的水質凈化系統，通過集除藻、凈化及曝氣作用為一體化設計，達成水體污染物治理、藻類清除、水環境改善等多重作用，最終達到徹底修復水環境的目標。

為實現上述目的，本發明提供了一種多功能的水質凈化系統，包括設置在水體中的增氧曝氣模塊以及設置在所述增氧曝氣模塊上的編織纖維模塊，所述增氧曝氣模塊包括設置在水面上且中部開具有通孔的漂浮機構、設置在所述漂浮機構的通孔內的動力機構以及將所述漂浮機構固定在水面的固定機構，所述編織纖維模塊包括設置在所述漂浮機構外緣的支撐桿、設置在所述支撐桿上的連接機構以及懸掛在所述連接機構上的編織纖維束。

優選地，所述漂浮機構為內部填充輕質發泡材料的柱形體，所述柱形體邊緣設有錯位排列的凹槽結構和凸起結構。

優選地，所述動力機構為潛水電機及與所述潛水電機相連的葉輪。

優選地，所述葉輪為不銹鋼材質或聚合物材質，所述葉輪的長度為15～30cm。

優選地，所述漂浮機構高度為10～15cm，橫切面最長軸距為60～100cm；所述漂浮機構的通孔為圓柱體孔洞，所述圓柱體孔洞的直徑為40～70cm。

優選地，所述固定機構包括錨固于水底的錨固件以及分別連接在所述漂浮機構下方的連接索。

優選地，所述連接機構為卡扣、拉環或掛扣。

優選地，所述編織纖維束為碳素纖維和植物秸稈編織成的扁平狀長條物。

優選地，所述碳素纖維的材質為聚丙烯晴基碳纖維。

基于上述技術方案，本發明的優點是：

本發明的多功能的水質凈化系統，應用碳素纖維和秸稈纖維吸收、吸附、截留水中污染物，為各類微生物的生長、繁殖提供良好的著生、附著或穴居條件，形成薄層的具有很強凈化活性功能的“生物膜”，達到促進污染物的降解及轉化的效果。同時，秸稈在水中釋放的化感物質可達到長效除藻的效果，并且完全無污染、環境友好、效果顯著。

另一方面，配合強化曝氣措施增加水體的溶解氧，培養水體的耗氧菌，為水體內浮游動物等提供生活條件，共同作用促進了水污染的治理效率。該系統通過浮力支撐，可隨水位變化自動調節，不需人為控制。其中的編織纖維束還可更換，使其保持持續修復水體的作用。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為多功能的水質凈化系統結構示意圖；

圖2為漂浮機構示意圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

本發明提供了一種多功能的水質凈化系統，本系統包括增氧曝氣模塊和編織纖維模塊兩部分。如圖1、圖2所示，其中示出了本發明的一種優選實施方式。

具體地，所述多功能的水質凈化系統包括設置在水體中的增氧曝氣模塊以及設置在所述增氧曝氣模塊上的編織纖維模塊，所述增氧曝氣模塊包括設置在水面1上且中部開具有通孔的漂浮機構3、設置在所述漂浮機構3的通孔內的動力機構6以及將所述漂浮機構3固定在水面1的固定機構，所述編織纖維模塊包括設置在所述漂浮機構3外緣的支撐桿7、設置在所述支撐桿7上的連接機構以及懸掛在所述連接機構上的編織纖維束4。

如圖1所示，增氧曝氣模塊通體采用耐腐蝕、抗老化的材質如合成塑料等制成，所述增氧曝氣模塊包括設置在水面1上且中部開具有通孔的漂浮機構3、設置在所述漂浮機構3的通孔內的動力機構6以及將所述漂浮機構3固定在水面1的固定機構三個部分。

優選地，所述漂浮機構3為內部填充輕質發泡材料的柱形體，所述柱形體邊緣設有錯位排列的凹槽結構和凸起結構。具體地，所述漂浮機構3為內部填充輕質發泡材料如泡沫塑料等的箱體，箱體為中部開有通孔的圓柱體或方柱體，柱體邊緣設置為錯位排列的凹槽和凸起結構，起到抵消水流的沖刷保持裝置穩定的作用。優選地，所述漂浮機構3高度為10～15cm，橫切面最長軸距為60～100cm，根據葉輪大小進行調整。所述漂浮機構3的通孔為圓柱體孔洞，由于螺旋狀葉輪設置在該孔洞中，所述圓柱體孔洞的直徑根據葉輪大小設置為40～70cm。所述圓柱體孔洞的下方設置為網格狀，以避免水中雜物漂入，影響葉輪工作。

進一步，如圖2所示，所述漂浮機構3漂浮于水面1，保證吃水深度，防止下沉。優選地，所述動力機構6為潛水電機及與所述潛水電機相連的葉輪，所述葉輪優選為等螺距三錐螺旋狀葉輪。所述葉輪為抗腐蝕、強度高的優質不銹鋼材質或聚合物材質，所述葉輪根據動力需要確定長度為15～30cm，葉輪設置在漂浮機構的圓柱體孔洞中。

如圖1所示，所述固定機構包括錨固于水底2的錨固件5以及分別連接在所述漂浮機構3下方的連接索8。對于無底泥水體可在水底放置重物作為錨固件5用以固定，從而使整個水質凈化系統固定于一定位置，不隨水流任意漂移，通過固定機構將所述水質凈化系統設置于指定位置。

本發明的增氧曝氣模塊的工作原理為：根據水力機械的攪拌提升原理，電機帶動水下螺旋狀葉輪高速旋轉，將水體下方的水提升噴灑到空中形成細小的水滴，水滴與空氣接觸后攜帶氧氣返回水中。而水下葉輪的巨大扭矩帶動大范圍水體流動并由噴灑水流造成表層水體的大量擾動，為水體提供了極高的增氧率，特有的水體對流形式使得水體在垂直循環運動過程中表層水體與底部水體進行交換，使氧氣能均勻分布到周圍水體,提高水中溶解氧(DO)，有效地改善水環境。

進一步，本發明還在增氧曝氣模塊的漂浮機構3的四周設置若干編織纖維模塊。所述編織纖維模塊包括設置在所述漂浮機構3外緣的支撐桿7、設置在所述支撐桿7上的連接機構以及懸掛在所述連接機構上的編織纖維束4。

如圖2所示，所述支撐桿7為細長的長方體或圓柱體，材質為韌性強、抗腐蝕、強度較大的材質(如聚合塑料材質)，可承受較強的壓力和彎曲力。支撐桿7縱向下方設置若干連接裝置，用來連接自身與編織纖維束。編織纖維模塊通過支撐桿7的一端與漂浮機構3外緣的部分連接。支撐桿7的長度設置以與增氧曝氣的噴灑水流的邊緣基本一致為標準。增氧曝氣模塊的四周均可設置支撐桿7，數量可根據水體污染情況、藻類爆發情況的需要進行增減。

所述連接機構的材質與支撐桿7相同，可設置為卡扣、拉環、掛扣等多種形式，目的是將編織纖維束4懸掛于支撐桿7上。并且每個連接機構獨立設置，可便于日常維護更換。所述編織纖維束4是由碳素纖維和植物秸稈為原料共同編織成的扁平狀長條物，每條編織纖維束4由連接機構懸掛于支撐桿7上，按順序排列。

碳素纖維具有很大的表面積，能吸收、吸附、截留水中溶解態和懸浮套污染物，為各類微生物、藻類和微生動的生長、繁殖提供良好的著生、附著或穴居條件，最終在碳素纖維生態草上形成薄層的具有很強凈化活性功能的“生物膜”，能夠有效地促進污染物的降解及轉化。

而秸稈可對藻類的生長起抑制作用，其主要機制為：秸稈在好氧條件下腐化分解所產生的有機酸、含甲基的酚類物質、醇類和酮類物質通過化感作用抑制藻類生長。通過大麥秸稈投入水體釋放化感物質來抑制藻類是目前為止最為成功的利用植物化感作用控制藻類的應用實例，生態安全性好，有良好的應用前景。并且如大麥、玉米、水稻、小麥等秸稈均有上述效果，可根據當地實際情況選取，因地制宜。

本發明所述編織纖維束4中的碳素纖維材質為聚丙烯晴基碳纖維，碳素纖維制成(0.5～1)×(100～150)cm的長條狀備用。秸稈以大麥纖維最優，可根據實際情況選取其他作物秸稈，秸稈順長軸剖開，制成(0.2～0.5)×(30～50)cm的條狀備用。編織纖維束4由上述兩種條狀物編織成不超過2層纖維厚度，規格為(2～3)×(50～100)cm的編織纖維束4。編織方式不限，要求在任意處斷裂或破損均不影響編織纖維束4整體的結構完整。

其中，碳素纖維本身浸潤性較差，與秸稈共同編織可增強其整體浸潤性，加快微生物掛膜，增強其水污染處理效果。編織纖維束4一方面可通過秸稈釋放化感物質達到除藻的效果，另一方面通過在編織纖維束4表面形成“生物膜”促進污染物的降解。

一般秸稈在6～12個月內化感物質釋放完畢，而本實施例中的所述秸稈因前期做剖開處理，加速了秸稈中化感物質的釋放和降解速度。作為秸稈主要組成部分的纖維素在其他有機成分降解后還可作為微生物掛膜的優質載體。優選地，一般可在9～12個月之后選擇更換編織纖維束4，其中的碳素纖維還可重復利用。

當所述水質凈化系統工作時，增氧曝氣模塊帶動水流形成水體對流，當水流沖刷編織纖維束時，可加快秸稈中化感物質的釋放，還可激活編織纖維束上的好氧菌和其他微生物，使其增加繁殖速度，逐漸擴大其作用范圍。

本發明的多功能的水質凈化系統，應用碳素纖維和秸稈纖維吸收、吸附、截留水中污染物，為各類微生物的生長、繁殖提供良好的著生、附著或穴居條件，形成薄層的具有很強凈化活性功能的“生物膜”，達到促進污染物的降解及轉化的效果。同時，秸稈在水中釋放的化感物質可達到長效除藻的效果，并且完全無污染、環境友好、效果顯著。

另一方面，配合強化曝氣措施增加水體的溶解氧，培養水體的耗氧菌，為水體內浮游動物等提供生活條件，共同作用促進了水污染的治理效率。該系統通過浮力支撐，可隨水位變化自動調節，不需人為控制。其中的編織纖維束還可更換，使其保持持續修復水體的作用。

最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案范圍當中。