一种湖泊太阳能高能气体水质净化系统的制作方法

本发明涉及环境水处理技术领域，具体涉及一种湖泊太阳能高能气体水质净化系统。

背景技术：

湖泊富营养化治理与蓝藻水华控制是一个全球性的课题，在人类活动的干扰下，生活污水、各种工业废水不断流入湖库，同时雨水冲卷的农田肥料也倾泄而来，使得湖泊水体里生物所需要的氮、磷等营养物质过剩，产生各种水质问题，据不完全统计，全国约90％的湖泊遭受不同程度的污染。

目前国内城市湖泊综合整治以截污、治污，引清调水，曝气复氧，底泥疏浚与湖岸、湖底工程措施以及陆域整治等市政工程手段为主，虽然短期内能够改善城镇河湖污染现象，但是没有从根本上消除水体污染物，一旦停止调水、补水水质将很快恶化，黑臭问题依旧会反复，更谈不到利用城市河湖美化环境、调节空气，发挥适宜人群生活、工作的优良功能。经过大量相关研究发现，要改善水系生态环境、提升湖泊水质，必须先恢复湖泊水生态系统，回复湖泊自净能力，并配合截污改造等工作。

但在湖泊的实际治理过程中，往往某个局部区域发生污染情况，但目前一般的治理措施都是固定的不可移动的，要实现全湖泊治理必须全范围铺开，导致净化能力在一般情况下闲置浪费，治理资金投入大，效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种湖泊太阳能高能气体水质净化系统，采用高能气体将水中的污染物氧化降解成无毒无害的无机分子，同时对水体产生复氧作用，提高水体中的溶氧量，整个过程使湖水得到净化，并促进水体生物生长，提高生态效果。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种湖泊太阳能高能气体水质净化系统，包括浮体和连接浮体的浮体支架，所述浮体支架上设置有太阳能发电装置和高能气体净化装置，所述太阳能发电 装置为高能气体净化装置提供电能，所述高能气体净化装置包括依次连接的用于产生高能气体的高能气体发生器、射流器和用于产生微气泡流的微型气浮机，所述高能气体通过射流器进入到微型气浮机中。

高能气体发生器通过脉冲电流以高压电昏的方式将空气中的气体分子(主要为氮和氧)激发为高能聚合分子以形成高能气体，高能气体通过射流器进入到微型气浮机中，制造出大量的极细微的高能气泡(直径小于1mm)，并通过微型气浮机使高能气泡与湖水充分混合，从而使高能气体与水中的污染物充分接触，通过氧化还原反应将水中有机物、NH₃⁺/NH₄等有害物质氧化降解，并将存在水中的各种细菌进行氧化杀菌，达到净化水质的目的，同时富余高能氧分子返回水体后能增加水中溶解氧含量。

所述高能气体净化装置还包括设置在水下的导流软管，所述导流软管的进气口与微型气浮机的出气口连通，所述导流软管沿向湖底方向延伸设置。

通过导流软管控制水流往湖水深处运行，利用水体自然加压的过程(每10m水深增加1个标准大气压)，让高能气体与水体的混合反应效率成倍提高，同时还可解决高能气体和水在微型气浮机内停留时间短导致反应不足的问题。

所述浮体支架下方设置有用于推动浮体沿水面运动的移动装置和用于将浮体固定在工作位置的固定装置，所述浮体支架上还设置有遥控装置和GPS定位装置，所述太阳能发电装置为移动装置、固定装置、遥控装置和GPS定位装置提供电能，所述遥控装置分别与高能气体净化装置、GPS定位装置、移动装置和固定装置电连接。

GPS定位装置可以实时监测净化系统的位置情况，遥控装置不但可以控制移动装置和固定装置以使净化系统在水面上来回移动及固定，还可以控制高能气体净化装置的工作状态，从而使得净化系统能够对水域的重点污染区域进行针对性的处理，进一步提升水域的污染处理效率。

所述太阳能发电装置包括太阳能发电板、分别与太阳能发电板电连接的第一电池和第二电池，所述第一电池与遥控装置、移动装置、固定装置和GPS定位装置并联电连接，所述第二电池与高能气体净化装置电连接。太阳能供电无需额外能耗，节能环保，运行费用低。

所述移动装置主要由螺旋桨和方向舵组成。浮岛通过螺旋桨和方向舵的综合作用，进行方向可控的运动。

所述固定装置包括重锚和用于调节重锚位置的调节机构。调节机构可以在浮岛移动之前收回重锚，在浮岛移动到工作位置时，将重锚下放到水底，从而将整个净化系统固定在工作位置。

所述遥控装置还设有可移动遥控的遥控器、预装APP的手机或平板电脑。通过移动终端进行遥控操作，相对于固定的控制室更加方便。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、采用高能气体将水中的污染物氧化降解成无毒无害的无机分子，同时对水体产生复氧作用，提高水体中的溶氧量，使湖水得到净化，并促进水体生物生长，提高生态效果；

2、移动式工作平台，可遥控到指定区域工作，灵活方便，能够对重点污染区域作针对性处理；

3、利用太阳能发电装置无需额外能耗，运营维护简单，费用低廉。

附图说明

图1是湖泊太阳能曝气净化装置的主视图；

图2是湖泊太阳能曝气净化装置的俯视图；

附图标记说明：1-浮体；2-浮体支架；3-太阳能发电装置；4-高能气体净化装置；5-遥控装置；6-GPS定位装置；7-移动装置；8-固定装置；81-调节机构；82-重锚；9-水面；10-湖底。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

请参照图1至图2所示，一种湖泊太阳能高能气体水质净化系统，包括浮体1、浮体支架2、太阳能发电装置3、高能气体净化装置4、遥控装置5、GPS定位装置6、移动装置7和固定装置8。

其中，浮体1为三个设置在水面上的浮球组成，之间通过浮体支架2连接成一个整体，浮体支架2构成整个系统的支撑平台，浮体支架2为可组合拼装式，可根据待处理水体条件拼装成任一形状尺寸。

其中，太阳能发电装置3安装在浮体支架2上，包括太阳能发电板、第一 电池和第二电池(图中未示出)，第一电池负责给遥控装置5、GPS定位装置6、移动装置7和固定装置8供电，第二电池负责给高能气体净化装置4供电。

其中，高能气体净化装置4包括依次连接的高能气体发生器、射流器、微型气浮机，在微型气浮机的底部设置有出气管41，出气管41的出气口与设置在水中的导流软管42连通，该导流软管42向湖底延伸设置。

高能气体发生器主要由整流滤波电路、推挽振荡电路和高能气体发生片组成。太阳能发电装置3提供的电流，经过整流滤波电路的滤波、整流后，产生280V左右的电压，供给推挽振荡电路。开机后，推挽振荡电路中的电容器充电电压升至32V时逐渐放电，并在脉冲变压器的作用下产生正反馈电压，此电压分别加至基极，使基极两边交替导通与截止，推挽振荡电路振荡工作。推挽振荡电路工作后，在脉冲变压器的二次侧绕组上产生脉冲高压，使高能气体发生片工作，将空气中的气体分子(主要为氮和氧)激发为高能聚合分子，从而产生高能气体。

高能气体发生器产生的高能气体通过射流器进入到微型气浮机中，制造出大量的极细微的高能气泡(直径小于1mm)，由于射流器和气浮机均为现有技术，对其结构和工作原理不再进行详细介绍。

微型气浮机产生的高能气泡与湖水充分混合，其混合方式可以直接在微型气浮机内部，也可以通过出气管将高能气泡导入到湖水中，在本实施例中，是将高能气泡通过设置在微型气浮机底部的出气管41导入到水下的导流软管42中，通过导流软管42控制水流往湖水深处运行，利用水体自然加压的过程(每10m水深增加1个标准大气压)，让高能气体与水体的混合反应效率成倍提高，同时还可以避免高能气体和水在微型气浮机内停留时间短反应不足的问题。

导流软管42中的高能气体与水中的污染物充分接触，通过氧化还原反应将水中有机物、NH₃⁺/NH₄等有害物质氧化降解，并将存在水中的各种细菌进行氧化杀菌，达到净化水质的目的，同时富余高能氧分子返回水体后能增加水中溶解氧含量。

其中，遥控装置5安装在浮体支架2上，用于对太阳能发电装置3、高能气体净化装置4、移动装置7和固定装置8进行控制，其遥控端还可以采用遥控器、预装APP的手机或平板电脑对其进行遥控。

其中，GPS定位装置6也安装浮体支架2上，实时监测整个净化系统的位置， 并将监测数据传输给遥控装置5，遥控装置5根据位置数据，控制移动装置7和固定装置8，实现对浮岛1位置的调整。

其中，移动装置7安装在浮体1或浮体支架2的底部，主要由螺旋桨和方向舵组成，可以在遥控装置5的指令下，驱动整个净化系统在水面的来回运动。

其中，固定装置8安装在浮体支架2的底部，包括重锚82和用于调节重锚位置的调节机构81，其中调节机构81可采用安装在浮体支架2底部的电机及牵引绳，当需要移动净化系统时，遥控装置5控制电机提升牵引绳，将位于湖底的重锚82提起；当净化系统到达指定位置时，遥控装置5控制电机下放牵引绳，将重锚82抛到湖底，从而实现整个净化系统的固定。

本发明的湖泊太阳能高能气体水质净化系统，通过高能气体发生器的加电高能反应将空气中的气体分子(主要为氮和氧)激发为高能聚合分子以形成高能气体；通过微型气浮机将高能气体变成大量的极细微的高能气泡(直径小于1mm)，并使其与湖水充分混合，从而使高能气体与水中的污染物充分接触，经过氧化还原反应将水中的有机物、NH₃⁺/NH₄等有害物质氧化降解，并将存在水中的各种细菌进行氧化杀菌，达到净化水质的目的，同时富余高能氧分子返回水体后能增加水中溶解氧含量，极大地改善了湖泊水系生态环境、提升了湖泊水质，从而恢复湖泊水生态系统。

本发明的湖泊太阳能高能气体水质净化系统，通过遥控装置5和GPS定位装置6，实现远程控制整个净化系统前往指定位置，便于对重点污染区域进行针对性的处理；利用太阳能发电装置3无需额外能耗，运营维护简单，费用低廉；浮体1和浮体支架2模块化设置，能因地制宜地进行设计和配置，安装简单方便，湖泊空间利用率高，建设成本低，并能与更多改造措施相组合。

实施案例一：珠海市香洲区某景观湖项目，总体水容量50000m³，每天进入水量1000m³，主要水质指标为：CODcr≈200mg/L、SS≈100mg/L、氨氮≈50mg/L。项目曾使用磁分离技术对污水进行净化，但成本最低2元/m³水，而且当水质指标处理到CODcr≈80mg/L、SS≈30mg/L、氨氮≈20mg/L就很难继续往下降，而这水质仍然无法满足生态修复要求。项目整改后增加5套本发明，待系统运行稳定后，连续几天检测其相关水质情况，结果表明，总体水质最终达到消除黑臭标准，DO>6mg/L，CODcr<50mg/L，氨氮<5mg/L。

实施案例二：广州市番禺区某人工湖项目，总体水容量10000m³，每天进 入水量300m³，主要水质指标为：CODcr≈90mg/L、SS≈70mg/L、氨氮≈20mg/L。项目区曾经采用机械曝气+人工湿地方式进行水体处理，但效果一般，水体仍然常年黑臭，水质指标仍高达CODcr≈80mg/L、SS≈50mg/L、氨氮≈10mg/L，而且由于进水水质太差，人工湿地经常堵塞，需要大量人工维护才能保持运行。项目整改后增加3套本发明，待系统运行稳定后，连续几天检测其相关水质情况，结果表明，总体水质最终达到消除黑臭标准，DO>6mg/L，CODcr<50mg/L，氨氮<5mg/L。

实施案例三：广州市越秀区某景观水体修复项目，整体水容量500m3，修复前主要水质指标为：CODcr≈50mg/L、SS≈30mg/L、氨氮≈5mg/L，曾利用植物净化方式进行日常净化，但池内养观赏鱼对植物生长构成影响，每逢大雨冲击项目区水体系统便容易出现失衡现象，需重新人为进行干预，对水体进行投药净化并补种水草。项目整改后增加1套本发明，待系统运行稳定后，连续几天检测其相关水质情况，结果表明，总体水质最终达到景观娱乐用水水质标准的C类要求。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。