本實(shí)用新型涉及一種一體化裝置，尤其涉及一種沉水植物補(bǔ)光-曝氣一體化裝置。
背景技術(shù)：
水體富營養(yǎng)化已成為國內(nèi)外水環(huán)境污染治理的難題之一，恢復(fù)和重建水生態(tài)系統(tǒng)是富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)的主要任務(wù)。運(yùn)用水生植物尤其是沉水植物恢復(fù)和重建水生態(tài)系統(tǒng)已成為富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)的重要手段之一。沉水植物作為水生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者不僅能夠吸收水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，增加水體中溶解氧含量，降低水體中的營養(yǎng)鹽濃度，同時(shí)與藻類競爭營養(yǎng)鹽，抑制水華的暴發(fā)。然而沉水植物在對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的同時(shí)，其自身也受到環(huán)境的影響。
沉水植物的光合作用、光補(bǔ)償點(diǎn)等特征大大限制了其在水下可分布的最大深度、光合產(chǎn)量和競爭能力。在深層水體以及藻類富集的富營養(yǎng)化水體中，由于水體中懸浮物以及浮游藻類的存在使水體透明度低、溶解氧含量少，限制沉水植物進(jìn)行正常的光合作用和呼吸作用。導(dǎo)致沉水植物難以大面積成活從而形成穩(wěn)定的群落。因此，恢復(fù)沉水植物群落的最基本要求之一就是增加水下光照強(qiáng)度。
目前解決沉水植物光抑制的方法主要有降低水位、提高水體透明度、垂直改變沉水植物在水中位置等。然而這些方法耗資巨大、歷時(shí)長且效果不是很理想。
因此，本實(shí)用新型合理的利用光能和風(fēng)能為沉水植物提供連續(xù)可靠的光照支持，同時(shí)以曝氣方式提高水體溶解氧，從而實(shí)現(xiàn)了沉水植物在不同水位及透明度狀況下獲得持續(xù)穩(wěn)定的光照，而溶解氧的提升有利于富營養(yǎng)化水體的自凈。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的在于提供一種沉水植物補(bǔ)光-曝氣一體化裝置，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)用水生植物尤其是沉水植物恢復(fù)和重建富營養(yǎng)化水體的生態(tài)系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：一種沉水植物補(bǔ)光-曝氣一體化裝置，包括頂罩、懸浮體和可伸縮曝氣套管，其特征在于：
A、所述頂罩1的外部固定有光感開關(guān)4、太陽能電池板5和風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)6；
B、所述懸浮體2通過錨繩12與鐵錨13相連，懸浮體內(nèi)設(shè)有蓄電池7、曝氣裝置8和電源控制器9，蓄電池7通過電源控制器9分別與太陽能電池板5及風(fēng)力發(fā)電機(jī)6相連；
C、所述可伸縮曝氣套管包括外管3和內(nèi)管14，內(nèi)管壁上安裝有LED燈泡10，該LED燈泡通過光感開關(guān)4與蓄電池7相連，外管3的一端與曝氣裝置8連通，另一端與內(nèi)管14套接，該內(nèi)管一端的出氣口11通過外管3與曝氣裝置8連通。
所述LED燈泡10與曝氣裝置8由太陽能電池板5、風(fēng)力發(fā)電機(jī)6通過蓄電池7充電，并通過光感開關(guān)4控制LED燈泡10的開、關(guān)。
所述的懸浮體2為圓形中空聚乙烯材質(zhì)制成的半封閉結(jié)構(gòu)防腐浮塊，其直徑100-200cm，高度30-50cm。
所述內(nèi)管14上LED燈泡相鄰間距為5.5-8.5mm，燈泡直徑5-12mm。
所述可伸縮曝氣套管為輕質(zhì)防腐鋁合金套管，外管3直徑3-6cm，整個(gè)套管最大伸展長度為2.5-3.5m。
所述蓄電池7、曝氣裝置8及電源控制器9外殼表面均設(shè)有防水涂層。
所述可伸縮曝氣套管的數(shù)量至少3個(gè)，分別設(shè)置在懸浮體2的周圍。
所述曝氣出氣口11直徑1cm，曝氣裝置功率35W，排氣量40L/min。
本實(shí)用新型的有益效果是：
1、本實(shí)用新型可應(yīng)用于深層及富營養(yǎng)化水體，利用水下LED燈泡為沉水植物進(jìn)行補(bǔ)光。
2、可調(diào)節(jié)LED光源在水下深度，滿足不同沉水植物對(duì)光強(qiáng)的需要，同時(shí)還可選取特定波長的LED燈泡，具有較好的靈活性及特異性。
3、充分利用風(fēng)能和太陽能的天然相互性，大大提高了蓄電池的電量存儲(chǔ)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，無需岸上供電設(shè)備及電纜等設(shè)備，適用于各種自然條件水體，節(jié)能環(huán)保。
4、在消除光限制的同時(shí)，曝氣裝置可改善水中溶解氧，提高水體自凈能力，進(jìn)一步提高了水質(zhì)改善的效率。
5、可移動(dòng)性，可根據(jù)水域面積靈活使用，既能單個(gè)裝置長期在某一水域處理，也可多個(gè)裝置在該水域集中應(yīng)用。建造簡單，便于維護(hù)，安置成功后不需人為現(xiàn)場值守。
6、該裝置不僅有利于沉水植物生長，同時(shí)可增加水體中溶解氧。解決了富營養(yǎng)化水體修復(fù)過程中沉水植物種植后維護(hù)成本高、死亡率高的現(xiàn)有難題。具有使用方便，成本較低，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
附圖說明
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1-頂罩；2-懸浮體；3-外管；4-光感開關(guān)；5-太陽能電池板；6-風(fēng)力發(fā)電機(jī)；7-蓄電池；8-曝氣裝置；9-電源控制器；10-LED燈泡；11-出氣口；12-錨繩；13-鐵錨；14-內(nèi)管。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型及其具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參見圖1，本實(shí)用新型包括頂罩、懸浮體和可伸縮曝氣套管，其特征在于：
A、所述頂罩1的外部固定有光感開關(guān)4、太陽能電池板5和風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)6；
B、所述懸浮體2通過錨繩12與鐵錨13相連，懸浮體內(nèi)設(shè)有蓄電池7、曝氣裝置8和電源控制器9，蓄電池7通過電源控制器9分別與太陽能電池板5及風(fēng)力發(fā)電機(jī)6相連；
C、所述可伸縮曝氣套管包括外管3和內(nèi)管14，內(nèi)管壁上安裝有LED燈泡10，該LED燈泡通過光感開關(guān)4與蓄電池7相連，外管3的一端與曝氣裝置8連通，另一端與內(nèi)管14套接，該內(nèi)管一端的出氣口11通過外管3與曝氣裝置8連通。
所述LED燈泡10與曝氣裝置8由太陽能電池板5、風(fēng)力發(fā)電機(jī)6通過蓄電池7充電，并通過光感開關(guān)4控制LED燈泡10的開、關(guān)。
所述的懸浮體2為圓形中空聚乙烯材質(zhì)制成的半封閉結(jié)構(gòu)防腐浮塊，其直徑100-200cm，高度30-50cm。
所述內(nèi)管14上LED燈泡相鄰間距為5.5-8.5mm，燈泡直徑5-12mm。
所述可伸縮曝氣套管為輕質(zhì)防腐鋁合金套管，外管3直徑3-6cm，整個(gè)套管最大伸展長度為2.5-3.5m。
所述蓄電池7、曝氣裝置8及電源控制器9外殼表面均設(shè)有防水涂層。
所述可伸縮曝氣套管的數(shù)量至少3個(gè)，分別設(shè)置在懸浮體2的周圍。
所述曝氣出氣口11直徑1cm，曝氣裝置功率35W，排氣量40L/min。
實(shí)例1
利用風(fēng)能和太陽能的天然相互性，大大提高了蓄電池的電量存儲(chǔ)。懸浮體是圓形中空的聚乙烯材質(zhì)制成的防腐浮塊，采用半封閉結(jié)構(gòu)，具有防水、散熱的功能，外直徑120cm，高度30cm，其體積、厚度根據(jù)其所承受重量確定，確保其浮力為所承受重量的1.2倍。三根直徑4cm的輕質(zhì)防腐鋁合金制成中空可伸縮曝氣套管，環(huán)繞安裝在懸浮體2的外圍，確保懸浮體受力均勻、姿態(tài)平穩(wěn)，最大伸縮長度可達(dá)3m，可以通過伸縮套管長度調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度，內(nèi)管14外壁上安裝有一體化的LED燈泡10，相鄰LED燈泡的中心距為8.5mm，燈泡直徑8mm，單個(gè)管壁最大光照強(qiáng)度可達(dá)10000lx，LED燈泡10通過光感開關(guān)4與蓄電池7連接實(shí)現(xiàn)白天黑暗交替，整個(gè)LED補(bǔ)光裝置采用密封防水結(jié)構(gòu)。中空可伸縮曝氣套管的內(nèi)管端部作為曝氣裝置出氣口11，出氣口直徑1cm，表面固定不銹鋼篩網(wǎng)。曝氣裝置8功率35W，尺寸260*180*109mm，排氣量40L/min。太陽能電池板5額定功率50w，外形尺寸510*235*30mm，風(fēng)力發(fā)電機(jī)6額定功率50w，葉輪直徑510mm。錨繩12將懸浮體2與鐵錨13連接起到固定作用，錨繩選用麻繩、尼龍繩、合成纖維均可，錨繩長度根據(jù)本實(shí)用新型投放處水深確定，總長度比水深長50-100cm，冗余長度用于連接懸浮體與鐵錨。
在實(shí)際操作時(shí)要根據(jù)水深程度和沉水植物種類合理選擇LED光源深度及LED光源波長，裝置安裝后，將鐵錨拋入水底進(jìn)行定位，通過太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)將太陽能和風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能供LED燈泡及曝氣裝置使用。光感開關(guān)控制LED燈泡的開、關(guān)，有光照時(shí)LED燈泡開啟，無光照時(shí)LED燈泡關(guān)閉，曝氣裝置不間斷工作。根據(jù)水域面積及透明度合理調(diào)節(jié)裝置安放密度。
實(shí)例2
一景觀水體60畝左右，水深1.5-2.5m，由于多年的生活污水排入，導(dǎo)致水體嚴(yán)重富營養(yǎng)化。每年夏季，浮游藻類大量繁殖，水生態(tài)環(huán)境惡化，水體散發(fā)嚴(yán)重異味。2015年8月份檢測水體總氮12.9mg/L，總磷0.9mg/L，溶解氧5.1mg/L，水體透明度不足20cm，沉水植物除淺水區(qū)零星分布外基本沒有。
在該水體運(yùn)用本實(shí)用新型裝置：2016年4月初在該水體人工混合種植伊樂藻，菹草、輪葉黑藻、苦草等沉水植物種植密度為80-120株/m2，同時(shí)按照實(shí)施例1安放本實(shí)用新型裝置，安放密度80-150m2/個(gè)。同年8月底，該水體沉水植物成活率達(dá)92％以上，沉水植物覆蓋率達(dá)到60-85％。總氮、總磷含量下降了51.5％和45.2％，溶解氧含量增加了26％，透明度高達(dá)65cm。綜合判斷，通過沉水植物的恢復(fù)，該水體已恢復(fù)了部分自凈能力。
上述實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。