一种水体生态增氧设备

摘要

本发明提供一种水体生态增氧设备，所述水体生态增氧设备与物理肺式增氧生物礁配合使用，且相距1～2m；所述水体生态增氧设备包括至少一透明空心导光柱，所述导光柱表面覆盖有疏水性光滑材料层，所述导光柱从上到下依次设有风车或风帆叶片、浮板以及搅拌装置，所述导光柱的下部还设置有水藻附着部，所述导光柱的底部旋转或摇动并固定于水底。本发明可在多种水体中稳定提供增氧并有助于水体生物恢复重建，其还具有高效率、低成本、设备安装及维护简单，并且可以提供易于生物生存的环境等优点。

权利要求

1.一种水体生态增氧设备，其特征在于：所述水体生态增氧设备包括至少一透明空心导光柱，所述导光柱表面覆盖有疏水性光滑材料层，所述导光柱从上到下依次设有风车或风帆叶片、浮板以及搅拌装置，所述导光柱的下部还设置有水藻附着部，所述导光柱的底部旋转或摇动固定于水底。

2.根据权利要求1所述的一种水体生态增氧设备，其特征在于：所述导光柱为聚氯乙烯、聚酯、聚酰胺、有机玻璃或聚碳酸酯导光柱。

3.根据权利要求2所述的一种水体生态增氧设备，其特征在于：所述导光柱的长度为

0.5～10m，长径比为2:1～10:1。

4.根据权利要求1所述的一种水体生态增氧设备，其特征在于：所述疏水性光滑材料层为硅树脂或氟树脂疏水性光滑材料层。

5.根据权利要求4所述的一种水体生态增氧设备，其特征在于：所述疏水性光滑材料层的厚度为5～1000微米。

6.根据权利要求1所述的一种水体生态增氧设备，其特征在于：所述水藻附着部为毛刷状或绳束状粗糙网袋或网箱。

7.根据权利要求6所述的一种水体生态增氧设备，其特征在于：所述粗糙网袋或网箱中装有pH缓冲剂。

8.根据权利要求1所述的一种水体生态增氧设备，其特征在于：所述导光柱为内注满含有Cu2+、Ag+或H202的清水的导光柱。

9.根据权利要求1所述的一种水体生态增氧设备，其特征在于：所述导光柱周围设置有反光板。

10.根据权利要求1～9任一项所述的一种水体生态增氧设备，其特征在于：所述水体生态增氧设备与物理肺式增氧生物礁配合使用，且相距1～2m。

说明书

一种水体生态增氧设备

【技术领域】

[0001] 本发明涉及一种水体生态增氧设备，特别涉及一种利用光学、风力联合的水体生态增氧设备。【背景技术】

[0002] 城市景观湖泊、养殖水体等由于透光性不足，水中有机物质含量过高等原因，导致水体缺氧等问题。对此水体增氧是恢复水体的必要条件，理论上，水体增氧有三个途径：机械增氧可以提供约10％的溶解氧；藻类等生物可提供80％的溶解氧，气液面自然扩散可提供10％溶解氧。

[0003] 目前水体增氧基本采用机械增氧和跌水推流强化气液面自然扩散增氧两种模式，利用生物增氧尚未脱离实验室阶段。

[0004] 1.机械增氧：叶轮式曝气机、水车式曝气机、射流式曝气机曝气管(头)式增氧机等直接增氧设备。这些设备能够进行应急快速增氧，使水体溶解氧快速增加，达到增氧目的，但能耗很高。在增氧工作的同时，水体运动过于剧烈，极易破坏水中生物的生存环境。

[0005] 2.化学增氧：水体恶化时，养殖池往往使用过氧化氢、过碳酸钠、过氧化钙等化学物质应急增氧，但成本远高于常规增氧模式，无法长期使用。

[0006] 3.生物增氧：理论上生物增氧是成本最低的增氧方式，但严重受制于水质、光通量在不同深度和时间段的影响。养殖大型藻类或沉水植物可对水体白天增氧，但夜间耗氧量大；大量养殖小球藻等微藻可对水体增氧，但深层水生植物因缺光极易崩溃，夜间耗氧量也很大，水下LED等照明可缓解上述问题但受制于较高能耗与供电问题。因此生物增氧技术目前尚难在景观大型水体和养殖池等使用。目前申请号为201110123399.9的专利公开的物理肺式增氧生物礁是结合了静置水下气泡增氧和物理肺周边良好生态环境组合的方式，可充分利用生态因子，但光通量不足导致水生植物缺乏的问题依然限制物理肺体系在浑浊水体中的应用，尤其是不利于大型藻类的成长，另外缺乏水流扰动也不利于藻类供氧。

[0007] 从理论上，水体需要局部的厌氧区和耗氧区共存，水中的氮常以氮有机物、氨、硝酸盐的形式存在。由于设备对水底的增氧，在好氧条件下通过亚硝酸菌与硝酸菌与氨氮氧作用发生硝化反应，减少需氧量。又利用微生物在缺氧条件下具有反硝化的特性，与设备较远处缺氧水体形成水体物质交换循环，形成微生境的稳态，增强水体的自净能力。【发明内容】

[0008] 本发明要解决的技术问题，在于提供一种水体生态增氧设备，可在多种水体中稳定提供增氧并有助于水体生物恢复重建，其还具有高效率、低成本、设备安装及维护简单，并且可以提供易于生物生存的环境等优点。

[0009] 本发明是这样实现的：

[0010] 一种水体生态增氧设备，所述水体生态增氧设备包括至少一透明空心导光柱，所述导光柱表面覆盖有疏水性光滑材料层，所述导光柱从上到下依次设有风车或风帆叶片、浮板以及搅拌装置，所述导光柱的下部还设置有水藻附着部，所述导光柱的底部旋转或摇动固定于水底。

[0011] 进一步地，所述导光柱由透明的聚氯乙烯、聚酯、聚酰胺、有机玻璃或聚碳酸酯制成。

[0012] 进一步地，所述导光柱的长度为0.5～10m，长径比为2:1～10:1。

[0013] 进一步地，所述疏水性光滑材料层为硅树脂或氟树脂疏水性光滑材料层。

[0014] 进一步地，所述疏水性光滑材料层的厚度为5～1000微米。

[0015] 进一步地，所述水藻附着部为毛刷状或绳束状粗糙网袋或网箱。

[0016] 进一步地，所述粗糙网袋或网箱中装有pH缓冲剂。

[0017] 进一步地，所述导光柱内注满含有Cu2+、Ag+或H202的清水。

[0018] 进一步地，所述导光柱周围设置有反光板。

[0019] 进一步地，所述水体生态增氧设备与物理肺式增氧生物礁配合使用，且相距1～2m。

[0020] 本发明具有如下优点：

[0021] 本发明可以的导光柱可通过连接轴承和沉碇固定于水底，利用风力的作用下可以使导光柱在水底进行对水的缓慢旋转搅动以及晃动，使光照区附近的藻类活跃，并将富氧水体与周围的缺氧水体进行周边及上下层混合，达到大面积增氧的目的。

[0022] 疏水性光滑材料层作用是防止浮游生物或微生物等附着于光柱表面，影响光的调度。在水域周围可设置反光板增强光的接收，以提高导光柱的工作效率。与物理肺式增氧生物礁的配合使用还能够解决夜间和阴雨天供氧较差的问题。

[0023] 总之，本发明可在多种水体中稳定提供增氧并有助于水体生物恢复重建，其还具有高效率、低成本、设备安装及维护简单，并且可以提供易于生物生存的环境等优点。【附图说明】

[0024] 下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

[0025] 图1为本发明一种水体生态增氧设备结构示意图。【具体实施方式】

[0026] 请参阅图1所示，对本发明的实施例进行详细的说明。

[0027] 水中溶解氧主要取决于水对氧气的溶解量、水体中有机物质的耗氧量以及水体的光照不足导致水中的浮游植物不能进行有效的光合作用，总体供光不能满足水体自净的要求。表面的水体得到充分的光照，溶解氧饱和时，水体的中下部分仍处于缺氧状态，因此我们将光引入到水底来，并利用风力辅助水体上下层交换改善这一状况。

[0028] 如图1所示，本发明利用导光柱1将光引入水底，导光柱1是由高强度的透明耐候高分子材料制成的透明空心圆柱，长度控制在0.5-10米内，长径比控制在2:1-10:1。通常使用透明的聚氯乙烯、聚酯、聚酰胺、有机玻璃、聚碳酸酯等筒料制作，导光柱1表面采用疏水性光滑材料进行覆盖，通常选择硅树脂、氟树脂，涂覆厚度5-1000微米，而蜡类、脂肪酸类物质因易于磨损，通常不予使用。作用是防止浮游生物或微生物等附着于导光柱1表面，影响光的调度。

[0029] 在导光柱1中注满清水，水中加少量Cu2+、Ag+或H202防止生物在管内存活，要求清水透光大于三米以保证透光性。

[0030] 导光柱1的顶部可以加风车叶片2形成垂直轴风车，所述导光柱1从上到下依次设有风车叶片2、浮板3以及搅拌装置4，利用风力吹动垂直轴风车使导光柱1转动，下部可以安装桨叶成为搅拌装置,4，导光柱1带动搅拌装置4转动，使水流扰动并上下层交换。本发明可以的导光柱1可通过连接轴承6和沉碇固定于水底，在风力的作用下可以使导光柱在水底进行对水的缓慢旋转搅动以及晃动，使光照区附近的藻类活跃，并将富氧水体与周围的缺氧水体进行周边及上下层混合，达到大面积增氧的目的。

[0031] 也可以简化不安装垂直轴风车风叶和搅动浆，用风帆替代。

[0032] 也可以简化不使用沉碇，直接在筒内安装重物，多个一组固定在浮板上。浮板用沙袋固定。

[0033] 导光柱1的下部连接水藻附着部5，例如毛刷状、绳束状或装有PH缓冲剂(如海蛎壳、白云石等含有钙镁元素的天然物质)的粗糙网袋或网箱，可以对水体起PH缓冲作用，利于水中藻类附着、生存和繁殖。另外由于生物的趋光性，导光柱连接的表面粗糙物提供的稳定环境可以成为水中生物的栖息地。

[0034] 另外，根据水体的面积，可以将导光柱排成列或阵的组合进行安装来满足大区域的全面增氧。在水域周围可设置反光板增强光的接收，以提高导光柱的工作效率。

[0035] 本发明所述水体生态增氧设备与物理肺式增氧生物礁配合使用，即将水体生态增氧设备安装在物理肺式增氧生物礁的近处(1-2米)，以避免夜间缺氧问题。二者结合使用也可减少晴天时物理肺式增氧生物礁的供气频率，并通过水流扰动来提物理肺式增氧生物礁的效率。但二者不可捆绑设计为一体，否则光柱的风动和传递波浪给水下的能力容易导致物理肺设施的磨损和破坏，或导致物理肺内气体的溢出而失效。

[0036] 所述物理肺式增氧生物礁是申请号为201110123399.9，发明名称为一种物理肺式增氧生物礁及其使用方法的中国专利中所公开的物理肺式增氧生物礁。具体结构如下：

[0037] 一种物理肺式增氧生物礁，固定在水体中，所述的物理肺式增氧生物礁采用高强度薄膜材料制作而成，在水下固定的大型开口气囊；气囊开口向下，气囊底部与水底有一定距离，所述的气囊底部与水底的距离为要增氧的水体层距离水底的高度；气囊顶部安装有连接管直通水面，且连接管上安装有单向阀门，同时在气囊外壁连接大量亲水的纤维或绳；向连接管内充气后的气体被保留在气囊内的上部，并直接与气囊下部水面接触，形成物理肺式增氧生物礁；所述的物理肺式增氧生物礁，当为复杂水文状况下时，采用钢、塑或水泥材质的整体沉箱式气囊；所述的高强度薄膜材料采用亲水，不易漏气且难降解的致密编制材料。

[0038] 以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

[0039] 实施案例一：

[0040] 在水质恶化的某劣5类乡村静水池塘中，围隔出独立水体100平方米，设置本发明水体生态增氧设备，其参数为：表面涂覆疏水材料的聚氯乙烯透明硬筒导光柱长3米，其中水下部分1.5米，露出水面1.5米，上部封闭后粘结上几片风叶成为垂直轴风车；光柱直径1米，内部装含铜离子2ppm的清水1.3米作为主体，水下部分黏贴较多预先培养起刚毛藻的玻纤绳。水底用沙袋沉底固定，导光柱通过一个轴承和尼龙绳与沙袋连接。附近(1-2米米内)安装一个物理肺式增氧生物礁。二者共同组成光学、风力氧物理肺。

[0041] 按照隔离区100平方米配置1个光学、风力氧物理肺运行，该装置在风中会产生小幅度的摇动与缓慢转动，水体被搅动，阳光通过导光柱内清水进入浑浊水下。3个月后发现隔离区水质从对比池塘区的劣5类转化为接近3类水质，光学、风力氧物理肺的玻纤绳深水处长满青泥苔，近水面则大量繁殖刚毛藻，密集成簇。水生生物在该物理肺周边富集。显示出水体自净能力有较明显提高。导光柱局部疏水材料磨损的区域有发现青泥苔附着。

[0042] 实施案例二：

[0043] 在同一池塘另一角围隔出独立水体，不使用水下浆——表面涂覆疏水材料的25升聚酯油桶即导光柱装2/3清水，后封闭平口，底部向上固定成排，清水内加入少量碱使PH大于10以免水变质。聚酯油桶水下周边悬装有海蛎壳的网兜兼作为重物，海蛎壳预先培育上刚毛藻与青泥苔。聚酯油桶上方粘结塑料片作为风帆。将多个聚酯油桶用竹筒固定在一起，竹筒用沙袋下沉固定。

[0044] 此时聚酯油桶基本没入水下，与装有海蛎壳的网兜一起遇风摇动搅拌水体，光通过聚酯油桶内的清水进入浑浊水下。搅拌幅度明显大于实施案例一。附近(1-2米)安装一个物理肺式增氧生物礁。二者共同组成光学、风力氧物理肺。按照100平方米水面安置3平方米截面积的聚酯油桶组成的简易光风氧物理肺设置。3个月后发现隔离区水质从对比池塘区的劣5类转化为3类水质，光风氧物理肺的海蛎壳大量长满青泥苔，近水面则繁殖刚毛藻，水生生物在风光氧物理肺周边富集。显示出水体自净能力有较明显提高。该简易方法效果好，成本极低但景观效果不佳。

[0045] 空白组物物理肺式增氧生物礁单独运行3个月，围隔区内水质有明显好转但不如实施例一、二的效果。

[0046] 本发明可以的导光柱可通过连接轴承和沉碇固定于水底，利用风力的作用下可以使导光柱在水底进行对水的缓慢旋转搅动以及晃动，使光照区附近的藻类活跃，并将富氧水体与周围的缺氧水体进行周边及上下层混合，达到大面积增氧的目的。

[0047] 疏水性光滑材料层作用是防止浮游生物或微生物等附着于光柱表面，影响光的调度。在水域周围可设置反光板增强光的接收，以提高导光柱的工作效率。与物理肺式增氧生物礁的配合使用还能够解决夜间和阴雨天供氧较差的问题。

[0048] 总之，本发明可在多种水体中稳定提供增氧并有助于水体生物恢复重建，其还具有高效率、低成本、设备安装及维护简单，并且可以提供易于生物生存的环境等优点。

[0049] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。