可自由旋轉的魚鰓式攜氧凈化系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于富氧水質凈化技術領域，特別是涉及可自由旋轉的魚鰓式攜氧凈化系 統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 水生態(tài)系統(tǒng)是自然界最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，對于社會經濟的發(fā)展和進步有著不 可替代的作用。在過去的幾十年間，人類通過控制、改變河流、湖泊的自然形態(tài)和水文特性 來實現供水、發(fā)電、航運等目的。這些因素的累積效應引起了水生生態(tài)系統(tǒng)的巨大變化，加 上工業(yè)廢水和生活污水的無序排放，導致了河道破壞、徑流枯竭、水質惡化、水體自凈能力 的降低以及生態(tài)功能退化；另外，許多河湖邊坡被"硬化"或"渠化"，人為地破壞了自然河流 健康的生物鏈，河岸帶植被減少以及岸坡漿砌化導致了生物缺少附著空間和生存空間，使 得河流自凈能力越來越弱，河湖生態(tài)系統(tǒng)嚴重惡化，有的地區(qū)因水體日漸富營養(yǎng)化甚至黑 臭，而水體中溶解氧含量過低是導致水體黑臭的主要原因。對富營養(yǎng)化水體進行曝氣富氧 增加水中的溶解氧含量，可以實現水中的污染物在好氧微生物作用下高效去除，進而改善 水體黑臭現象。
[0003] 目前已有的曝氣富氧技術具有凈化效果好、可提高生物多樣性、運行管理相對容 易、造價低廉、無二次污染等優(yōu)點，已成為目前河湖受污染水體生態(tài)修復中常用技術。中 國專利申請201310756465. 5提出了一種"太陽能曝氣增氧-植物床載帶生物膜裝置"、 中國專利申請201310248096. 9提出了"一種風與光耦合的富氧納米基質復合生態(tài)浮 床"、中國專利申請200820156779. 6提出了一種"風力驅動水下曝氣裝置"、中國專利申請 201310245862. 6提出了一種"同步原位修復富營養(yǎng)化河湖水體和沉積物的可增光富氧生物 組構系統(tǒng)"，這些方案為富營養(yǎng)化河湖污染水體生態(tài)修復提供了富氧的方法，解決了水域生 態(tài)系統(tǒng)中局部區(qū)域的溶解氧含量低的問題，能夠高效地去除水中C0D、氮、磷等有機物及其 它污染物，但溶解氧擴散的范圍較小，難以實現水域生態(tài)系統(tǒng)大范圍的富氧。
[0004] 如何克服現有技術的不足已成為當今自然清潔能源技術領域中亟待解決的重點 難題之一。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足而提供可自由旋轉的魚鰓式攜氧凈化系 統(tǒng)，本發(fā)明通過大面積增加緩流水體中的溶解氧實現水體中的有機污染物和營養(yǎng)鹽高效 去除，具有外形美觀、結構簡單和經濟實用的優(yōu)點，適用于缺氧型緩流水體的生態(tài)治理和修 復。
[0006] 根據本發(fā)明提出的可自由旋轉的魚鰓式攜氧凈化系統(tǒng)，它包括太陽能光伏板、控 制器、逆變器、光伏線纜、蓄電池、防水箱、氣栗、直通、固定曝氣管以及支撐原件組成的太陽 能曝氣區(qū)，其特征在于太陽能曝氣單元與旋轉曝氣管、旋轉三通、噴氣管、鰓絲狀活性炭纖 維組成的鰓絲狀散氧-好氧微生物生存區(qū)以及由挺水植物、沉水植物和鏤空基質填料籃組 成的基質填料水生植物凈化區(qū)三者依次相連于框架上，其中：太陽能光伏板通過支撐原件 安裝在框架中間的竹排上，控制器、逆變器、蓄電池和氣栗放置在防水箱內，太陽能光伏板、 控制器、逆變器、蓄電池通過光伏線纜連接，固定曝氣管通過直通連接在氣栗上，旋轉曝氣 管和噴氣管通過旋轉三通連接在固定曝氣管或旋轉曝氣管上，鰓絲狀活性炭纖維纏繞在噴 氣管上，挺水植物和沉水植物種植在懸掛于框架上的鏤空基質填料籃中。
[0007] 本發(fā)明實現的原理是：本發(fā)明以"魚鰓呼吸方式"為出發(fā)點，將太陽能曝氣產生的 〇2通過可以自由旋轉的曝氣管和噴氣管擴散至更大的面積，增加了水體中的溶解氧含量， 一方面，經過好氧微生物掛膜后的鰓絲狀活性炭纖維可以截留并降解水中的污染物；另一 方面，在溶解氧充足的情況下，基質填料的吸附作用和水生植物的光合效率增加，從而實現 去除水體中污染物和提升水質凈化效果的目的。
[0008] 本發(fā)明具體實現過程為：本發(fā)明通過太陽能曝氣單元增加水中的02，通過萬向旋 轉三通實現噴氣管的自由旋轉，使水體中溶解氧擴增方式由"線"到"面"，大大增加了水體 富氧面積；水體溶解氧含量升高，呈現出好氧狀態(tài)，利于硝化作用的進行；在氧氣充足的情 況下，好氧微生物的降解作用、基質填料的吸附作用和水生植物的同化吸收作用可以更好 的得以發(fā)揮。
[0009] 本發(fā)明與現有技術相比其顯著優(yōu)點在于：
[0010] 一是富氧面積成倍增加。可自由旋轉的曝氣管使得水體溶解氧分布面積增加數倍 至數十倍，使水體中的溶解氧含量更加均勻，可大面積實現水體富氧，有助于發(fā)揮好氧微生 物的作用，增強緩流水體的去污能力。
[0011] 二是污染物去除效率高。本發(fā)明采用鰓絲狀散氧-好氧微生物生存區(qū)、基質填料 和水生植物有機結合，提高了好氧微生物的作用。
[0012] 三是鏤空基質填料籃的使用，實現基質填料的吸附作用、微生物的降解作用和水 生植物的同化吸收作用在富氧環(huán)境中的效果更優(yōu)。
[0013] 四是太陽能曝氣增氧免除了外加的動力源輔助設施，既降低了成本又無二次污 染，有效利用了自然界能源，避免了資源浪費和環(huán)境污染。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明提出的可自由旋轉的魚鰓式攜氧凈化系統(tǒng)的結構示意圖。
[0015] 圖2為本發(fā)明提出的掛膜鰓絲狀活性炭纖維與可自由旋轉的散氧管的結構示意 圖。
[0016] 圖3為本發(fā)明提出的鏤空填料基質籃的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0018] 結合圖1，本發(fā)明提出的可自由旋轉的魚鰓式攜氧凈化系統(tǒng)，其特征在于其由太陽 能曝氣單元、鰓絲狀散氧-好氧微生物生存區(qū)和基質填料水生植物凈化區(qū)構成；太陽能曝 氣單元、鰓絲狀散氧-好氧微生物生存區(qū)和基質填料水生植物凈化區(qū)構成依次連接，并且 三者都固定于框架20上；其中太陽能曝氣單元由太陽能光伏板1、控制器2、逆變器3、光伏 線纜4、蓄電池5、防水箱6、氣栗7、直通8、固定曝氣管9以及支撐原件10組成；鰓絲狀散 氧-好氧微生物生存區(qū)由旋轉曝氣管11旋轉三通12、噴氣管13、散氣孔14、氣泡石15、鰓 絲狀活性炭纖維16組成；基質填料水生植物凈化區(qū)由挺水植物17、沉水植物18和鏤空基 質填料籃19。
[0019] 具體來說所述的太陽能曝氣單元中的太陽能光伏板1通過支撐原件10安裝在框 架20中間的竹排上，市售的控制器2、逆變器3、蓄電池5和氣栗7安置在防水箱6內，防水 箱6置于竹排上，太陽能光伏板1、控制器2、逆變器3、蓄電池5、氣栗7通過光伏線纜4依 次連接；固定曝氣管9通過直通8連接在氣栗7上，固定曝氣管9的材質為不銹鋼管，固定 曝氣管9用不銹鋼絲固定在框架20上。太陽能發(fā)電系統(tǒng)給氣栗7提供能量，將氧氣輸入到 固定曝氣管9中。
[0020] 所述的鰓絲狀散氧-好氧微生物生存區(qū)旋轉曝氣管11的頂端與固定曝氣管9連 通，噴氣管13通過旋轉三通12連接旋轉曝氣管11上，旋轉曝氣管11底端密封；旋轉三通 12可以360度自由旋轉，由旋轉三通12連接的旋轉曝氣管11和噴氣管13也可以隨水流自 由旋轉，實現大面積的水體富氧。氧氣通過噴氣管13擴散到水中，不僅使水體各層水體的 溶解氧水平有不同程度的提高，增強水體中深層的氧的利用率；還可提高水與空氣的接觸 面積，增加水體的溶氧量。富氧環(huán)境可以促進緩流水體中硝化作用的進行，消耗有機碳，提 尚有機污染物的去除效率。
[0021] 所述的鰓絲狀活性炭纖維16的材質為活性炭纖維?；钚蕴坷w維比表面積大，孔徑 分布集中在微孔范圍內，具有很好的生物相容性，是良好的生物膜載體材料。為了避免噴氣 管13中氣孔的堵塞，并保證掛膜效果，活性炭纖維的布設以疏密相間為宜，有氣孔處稀疏， 間隔l-2cm，無氣孔處密集，間隔0. 2-0. 5cm。噴氣管13可以為硅膠管或PVC管，為保障氧 氣的利用率，采用微孔曝氣，噴氣管13的鉆孔外部嵌上中空的氣泡石15,在無孔處用防水 膠將噴氣管13與氣泡石15密封，足夠的氣壓可以保證噴氣管13不被折疊而影響噴氧效 果。充足的溶解氧可以促進附著在鰓絲狀活性炭纖維16中好氧微生物的生長繁殖，水體中 的有機污染物被好氧微生物所吸附、分解成為易被水生植物同化吸收的無機鹽。旋轉三通 12可以使得噴氣管13與鰓絲狀活性炭纖維16隨水流自由擺動，鰓絲狀活性炭纖維16上多 余、老化的好氧微生物會隨著水體流動而自然脫落，保證了好氧微生物的良好的代謝效率。
[0022] 所述的基質填料水生植物凈化區(qū)中的挺水植物17和沉水植物18種植在懸掛于框 架20上的鏤空基質填料籃19中。鏤空基質填料籃19由生物陶粒、生物沸石以及混凝土澆 筑而