一種深水湖泊分層增氧的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保水處理技術(shù)領(lǐng)域，主要應(yīng)用于湖泊、河流、水庫、池塘、景觀水體等地表水的水體復(fù)氧。
【背景技術(shù)】
[0002]我國的河流、湖泊、水庫、池塘等地表水大都存在著嚴(yán)重的污染。大量的未經(jīng)處理的工業(yè)污水、生活污水、農(nóng)業(yè)灌溉后水直接排入江、河、湖、海，造成水體污染和富營養(yǎng)化的頻繁發(fā)生。污染物由于比重比水大，大多沉降于水底，大量的污染物降解超過了水體的自凈能力，消耗底層水體的氧氣，使底層水體長期處于缺氧狀態(tài)。溶解氧不足，厭氧分解產(chǎn)生臭氣和黑液，造成水體發(fā)黑發(fā)臭。同時由于底層水體缺氧，促進(jìn)了底泥內(nèi)磷的釋放，進(jìn)一步提高了水華發(fā)生的可能性。
[0003]湖泊分層，也叫做溫度分層，是由于水質(zhì)量的不同，造成水體分為不同物理、化學(xué)、生物性質(zhì)的多個層面，通常分為表層、中層、底層。表層水體是與水表空氣交換的水體，其溶解氧量較高；中層水體是溫度隨水深度變化最劇烈的水體，底層水體是溫度較低，溶氧量相對較少，水流速度相對較慢的水體。在不進(jìn)行交換的情況下，每層水體有其自己的物理化學(xué)特性。由于湖泊分層造成的“溫躍層”是指溫度和密度有巨大變化的一層，是上層的表面水層與底層之間的過渡層。湖泊分成造成溶解氧、溫度、密度、物理、化學(xué)性質(zhì)不同的三層水體。
[0004]中國實用新型專利(ZL200920025078.3)采用的專置，將水體底部的缺氧水吸到水體頂部，與水體頂部的富氧水進(jìn)行交換，但是這種打破分層的增氧方法可能增加表層水體的磷含量，也可能增加水體的混濁度，使表層水體的水質(zhì)質(zhì)量下降，從而造成藍(lán)藻爆發(fā)。同時底泥由于水體流動的帶動，可能造成整個水體的水質(zhì)下降，也可能對水體生物的生境產(chǎn)生影響，比如有些深水魚類/底棲動物適應(yīng)于深層水體，而另外一些魚類和浮游生物適應(yīng)于表層水體。有些水體雖然具有較低溶解氧的底層，但是中層仍然富氧，為魚類的聚集區(qū)，打破分層必然影響這些魚類的生境。有時，底層溶解氧的降低不斷擴(kuò)大，有可能造成底層、中層、表層水體的底部同時缺氧的情況。
[0005]本發(fā)明提供了一個能為特定深度的湖泊或水庫進(jìn)行造流和增氧的裝置。該裝置利用表層水體由于植物的光合作用造的氧來補(bǔ)償深層水體的氧缺失。因此，需求的能量損耗要比其他的增氧方式小。該裝置特別適用深水湖泊的溶解氧需求擴(kuò)大到高于“溫躍層”，引起低溫深水生境(魚類、底棲動物)的損失，以及水庫的高質(zhì)量的水體抽取，修復(fù)適應(yīng)于深層水體的生境，同時降低營養(yǎng)鹽的內(nèi)循環(huán)，減少藍(lán)藻暴發(fā)的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]該裝置包括:一個容器箱，箱體內(nèi)的水流上升管、水流下沉管、容器箱側(cè)面的用于水流進(jìn)出的開口，容器箱內(nèi)的對應(yīng)于每個水體分層的可打開或關(guān)閉的門，容器箱底部有微孔或其他形式的曝氣裝置，容器箱頂部可安裝有的潛水泵，以及容器箱側(cè)面的幫助調(diào)節(jié)裝置在水中位置的浮力桶。
[0007]1.上述裝置中，容器箱和水流上升、下沉管的材料可以是聚乙烯、聚丙烯、不銹鋼、玻璃鋼、鋁錳合金等耐腐蝕、抗氧化、耐低溫及抗紫外線的材料，容器箱形狀優(yōu)選為圓桶狀。容器箱的大小和高度可以跟據(jù)湖泊需氧量、曝氣設(shè)備的大小、湖泊底層的高度、湖泊的深度、底泥層的高度、表層、中層、底層水體的高度進(jìn)行設(shè)計和調(diào)節(jié)。
[0008]2.上述裝置中，水體上升管、水體下沉管的材料也可以是聚乙烯、聚丙烯、不銹鋼、玻璃鋼、鋁錳合金等耐腐蝕、抗氧化、耐低溫及抗紫外線的材料，水體上升管底部與曝氣系統(tǒng)的曝氣管(盤)相連接。水體下沉管的出水口應(yīng)位于湖泊的底層，且與底泥層有一定的距離，避免攪動底泥，水體上升管一般應(yīng)高于水體下沉管，從而使增氧后的水流沿重力流向底層。
[0009]3.上述裝置中，容器箱的側(cè)面對應(yīng)于每個水體的分層(表層、中層、底層)至少有一個可打開或關(guān)閉的門(通道)，用于容器箱內(nèi)外水體的交換，水流可以從門外流入容器箱內(nèi)，也可以從容器箱內(nèi)排出門外，門上可裝有金屬網(wǎng)罩，防止容器箱外部水體的雜質(zhì)進(jìn)入箱內(nèi)。
[0010]4.上述裝置中，水流上升、下降管在容器箱的內(nèi)側(cè)也具有對應(yīng)于每個水體分層(表層、中層、底層)至少一個可打開或關(guān)閉的門，用于調(diào)節(jié)回流水的釋放層，關(guān)閉最上一道門(表層水的門)，水流可以釋放到表層水體的底部；打開最上一道門，關(guān)閉中層水的內(nèi)門，關(guān)閉表層的外側(cè)進(jìn)出門，水流可以釋放到中層；打開表層、中層的內(nèi)門，關(guān)閉表層、中層的外側(cè)進(jìn)出門，水流可以釋放到底層。(見實施例)
5.上述裝置中，容器箱底部的曝氣器可以是微孔管式曝氣器，也可以是微孔盤式曝氣器，也可以是其他常見的曝氣裝置，曝氣器通過氣嘴與空氣輸送管相連，氣體發(fā)生裝置(空氣壓縮機(jī)或氧氣發(fā)生器)通過空氣輸送管與本裝置相連，通過曝氣器產(chǎn)生的微小氣泡與周圍水體充分交換后，使周圍水體的含氧量上升，同時帶動水體上行，再由水體下沉管回流到指定的水層。
[0011]6.上述裝置中，容器箱中部上方有較大的開口，開口用金屬網(wǎng)罩封閉，用于剩余氣體排出及容器箱內(nèi)的水體與表層水體交換，同時防止外來雜物污染。
[0012]7.上述裝置中，容器箱外側(cè)可裝有浮筒，浮筒的數(shù)量可以是2個，也可以是4個、8個等的對稱布置，浮筒中空，可以裝入沙子和其他重物等，對裝置在水中的深度進(jìn)行微調(diào)。
[0013]8.上述裝置中，容器箱頂部可以裝兩個或多個潛水泵，用于推動表層水體與下層水體的交換，由于表層水體多富氧，從而可以減少對容器箱底部曝氣系統(tǒng)的依賴。
[0014]9.上述裝置中，容器箱可以有錨定裝置，用于將整個裝置固定在水體的特定部位。
[0015]10.上述裝置中，對水體進(jìn)行充氧的裝置可以是空氣壓縮機(jī)，也可以是氧氣發(fā)生器等，充氣裝置位于岸上，使水體中無動力裝置，以保證安全。由于空氣中的含氧量遠(yuǎn)小于純氧的含氧量，對于有較大需氧量的湖泊水體，可以考慮用純氧發(fā)生器來造氧。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1.不打破湖泊分層:本發(fā)明采用分層增氧造流，曝氣產(chǎn)生的增氧水以及潛水泵產(chǎn)生的造流水體可根據(jù)容器箱內(nèi)、外側(cè)的門的開合引導(dǎo)進(jìn)入不同的水體層，不會打破水體的自然分層。
[0017]2.分層定制增氧造流:本發(fā)明的裝置可以對底層、中層、表層水體分別進(jìn)行增氧，也可對某兩個水層進(jìn)行增氧，或可以對三個水層同時進(jìn)行增氧，靈活適應(yīng)不同水體的需要。
[0018]3.高效低耗:本裝置充分利用表層水體光合作用造氧，通過與容器箱底部的增氧設(shè)備協(xié)同作用，降低了對底部增氧設(shè)備的依賴；同時可針對不同水層的水體增氧需求以定制供氧，降低了能量損耗。
[0019]4.減少系統(tǒng)失效:本發(fā)明用金屬網(wǎng)罩將水中的雜物與進(jìn)水口分離，減少了由于水中的雜質(zhì)進(jìn)入裝置，造成裝置損壞。同時使用“雙曝氣/多曝氣”的方式，一個曝氣系統(tǒng)失效，而其它的系統(tǒng)能夠連續(xù)工作。
[0020]5.成本低廉:本發(fā)明的容器箱，水流上升管/下降管等部件均可采用市場上常見