基于物联网的太阳能曝气生态浮船

1.本实用新型涉及环保技术领域，特别涉及一种基于物联网的太阳能曝气生态浮船装置。


背景技术：

2.黑臭水体的形成原因主要是外源有机物、内源污染物（包括氨氮、底泥等）、水体流动性差、水温升高以及水体食物链严重缺失，其中溶解氧是水体发生黑臭的关键性因素。改善水体须得从改善水体的缺氧和厌氧环境入手，控制水体污染物进入量，修复水体生态系统，恢复水体自净能力。现有技术中应用最广泛的曝气方法是好氧曝气法，其通常面临两个问题：第一，好氧曝气能耗高、成本高，溶氧效率低，为了提高溶氧效率通常需要增加气相与液相相接触面；第二，曝气装置的布置位置相对固定，无法实现水域面积内自由曝气。
3.中国专利数据库中公开了一种固定式河道曝气系统，公告号cn 209322570 u，公告日2019.08.30，该装置包括沉水风机、进气管、曝气主管和曝气支管，其中进气管的一端与沉水风机的出气口相连接，进气管的另一端与曝气主管相连接，曝气支管与曝气主管相连接；沉水风机设置在河道最上游、位于水面的位置，曝气主管沿着河岸堤安装固定且与河面平行铺设，曝气支管是由钢丝软管和微孔曝气管组成，微孔曝气管通过卡箍固定安装在钢丝软管上，钢丝软管的另一端与曝气主管相连接。该实用新型根据河道进行设计安装，结构合理，具有曝气量大、曝气范围广、曝气效率高的特点，无噪音污染，使得河道水体溶氧量得到显著提高，可明显增强河道自净能力。
4.中国专利数据库还公开了一种河道曝气装置，公告号cn 108249600 a，公告日2018.07.06，该装置包括进气管、曝气主管和曝气支管，进气管的起始端与鼓风机连接，进气管的末端通过三通与曝气主管连接，所述曝气主管位于河道中心，曝气主管还与曝气支管连接，曝气支管上连接有调节阀门，曝气支管通过调节扣与曝气软管连接，曝气软管连接至曝气盘，所述曝气主管上还连接有配重；该发明在曝气支管上安装了便于调节气量的调节阀，可以有效解决曝气主管过长，因现场情况和经济成本等原因气源只能设置于曝气主管的一端而出现的曝气量渐减，曝气管末端无曝气等的问题，可以有效降低工程成本与运行成本。
5.上述两种曝气装置广泛应用于河道水体治理领域，但是其河底曝气组件过于简单，且都是采用pe合成材质的曝气盘或曝气管，虽然曝气量较大，但氧利用效率低，充氧能力差，存在曝气孔容易堵塞的问题，并且曝气范围受限。
6.另外河道内增氧曝气主要是为水中微生物提供好氧环境，利于好氧微生物生长，提高降解氮磷等污染物的效率，但水中的微生物大部分沉积在底泥中，简单的充氧曝气解决的是河道上层溶氧的问题，无法针对性地为微生物提供供氧，上述两种曝气方式由于曝气范围有限，且针对性不足，对水质的提升效果欠佳。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提一种基于物联网的太阳能曝气生态浮船，使浮船曝气装置更加灵活，限制更少、充氧范围更大，提高对水质的改善效果，实现对河道水体溶氧量的实时监测以及远程开关。
8.本实用新型的目的是这样实现的：基于物联网的太阳能曝气生态浮船，包括能够漂浮在水体上的浮船主体，浮船主体上设有供气组件、曝气组件、用于种植水生植物的植物种植网以及为供气组件供电的太阳能板，所述供气组件设置在浮船主体上方，供气组件通过输气管向曝气组件供气，所述曝气组件包括微孔曝气盘和通气管，通气管与输气管相连通，微孔曝气盘设置在曝气盘架上，曝气盘架设置在浮船主体下方，曝气盘架上绑扎有生物绳；所述浮船主体上方还设有与gprs模块耦合的溶氧传感器，并与手机终端远程连接。
9.本实用新型工作时，太阳能板给供气组件提供电能，带动气泵增氧曝气，产生的气体通过输气管传输到输气支管中，输气支管与浮船主体下方的微孔曝气盘连通，向水体中曝气充氧，增加水体中溶解氧的含量；通过设置植物种植网，植物根系从水体中吸收氮、磷等富营养化物质，从而净化水体，也增加浮船的可观赏性；溶氧传感器与gprs模块耦合并远程连接手机终端，可以实时监测河道水体中的溶氧量并远程开关控制，实现实时监测河道水体中的溶氧量并远程开关控制，便于了解水体水质。
10.进一步地，所述浮船主体设有多个，沿平行河道的方向间隔设置在河道边岸，每个浮船主体分别连接曝气组件，沿河道长度方向上扩大曝气范围，提高增氧效果。
11.进一步地，所述输气管包括输气主管和输气支管，所述输气主管与供气装置相连并沿平行河道的方向设置，输气主管上对应于曝气盘架连接有若干输气支管，每一输气支管分别与微孔曝气盘连通，所述输气支管沿垂直河道的方向设置。
12.进一步地，所述供气组件包括一鼓风机房，鼓风机房为矩形箱体，鼓风机房内设有消音设备、散热设备和气泵，所述气泵的出风口与输气管联通；消音设备降低噪音，减少对原生态环境的影响；散热设备对泵机进行散热，提高泵机运行的安全性。
13.进一步地，所述鼓风机房靠近河道一侧的箱体板上设有进气通孔供输气管通过，所述鼓风机房底部设有混凝土方板，便于平稳安装。
14.进一步地，所述通气管为一密闭的矩形框体，通气管内设有闭合气道，气道与通气管一端的进气嘴连接，另一端联通输气管；在通气管内侧至少设有一对相对布置的出气口，出气口与气道相连通，每对出气口之间连接有曝气管；所述通气管规格大小为0.8 m*1.5 m*0.06 m，所述进气嘴与出气口的外径均为30 mm。
15.进一步地，所述曝气管的表面设有微孔橡胶膜，微孔橡胶膜上设有若干微孔，曝气管为abs材质，管径为65 mm，微孔孔径为1.5 mm，所出气泡直径小、气液界面大，从而提高溶氧效率，增强曝气强度。
16.进一步地，所述曝气盘架为镀锌框架，植物种植网为不锈钢网片，在所述植物种植网上也绑扎有生物绳，所述生物绳的比表面积为6000~6500 m2/m3，生物绳的比表面积大，附着的微生物菌密度高，可以提高对水中污染物的降解效率。
17.进一步地，所述浮船主体通过钢筋绳与插入河道底泥中的混凝土桩固定连接，增加浮船主体在水体上方的稳定性，避免因大风、大雨、大浪影响浮船主体的稳定性，浮船主体与混凝土桩固定连接，可在河道水面的一定范围内活动，扩大河道宽度方向上的曝气范
围，实现水域面积内自由曝气。
18.进一步地，所述植物种植网下方通过弹力绳连接有悬挂在河道水体中的铅锤，增加植物种植网的稳定性。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：第一，本装置通过设置溶氧传感器与gprs模块耦合并远程连接手机终端，可以实时监测河道水体中的溶氧量并远程开关控制，便于了解水体水质；第二，本装置的结构组合简单稳定，无需外加固定措施且易于安装和拆卸；第三，本装置的生态浮船具有气泡直径小、气液界面大，具有溶氧效率高、曝气强度高的优点，曝气孔眼不易堵塞沾污，大大提高了氧的吸收能力；第四，本装置的生态浮船能够针对性地对生物绳进行靶向供氧，使生物绳上的活性菌群保持较高的活性，在曝气气泡的扰动作用下，更加有利于生物绳的冲刷更新，降低泥龄，从而提高对水中污染物的降解效率。
附图说明
20.图1是本装置生态浮船的总体布置示意图。
21.上图中，1植物种植网，2太阳能板，3溶氧传感器，4鼓风机房，5气泵，6弹力绳，7铅锤，8输气支管，9微孔曝气盘，10输气主管，11曝气管，12通气管，12钢筋绳，13混凝土桩。
具体实施方式
22.如图1所示的一种基于物联网的太阳能曝气生态浮船，包括能够漂浮在水体上的浮船主体，浮船主体上设有供气组件、曝气组件、用于种植水生植物的植物种植网1以及为供气组件供电的太阳能板2，供气组件设置在浮船主体上方，供气组件通过输气管向曝气组件供气，曝气组件包括微孔曝气盘9和通气管12，通气管12与输气管相连通，微孔曝气盘9设置在曝气盘架上，曝气盘架设置在浮船主体下方，曝气盘架上绑扎有生物绳；浮船主体上方还设有与gprs模块耦合的溶氧传感器3，并与手机终端远程连接。
23.浮船主体设有多个，沿平行河道的方向间隔设置在河道边岸，每个浮船主体分别连接曝气组件，沿河道长度方向上扩大曝气范围，提高增氧效果。
24.输气管包括输气主管10和输气支管8，输气主管10与供气装置相连并沿平行河道的方向设置，输气主管10上对应于曝气盘架连接有若干输气支管8，每一输气支管8分别与微孔曝气盘9连通，输气支管8沿垂直河道的方向设置。
25.供气组件包括一鼓风机房4，鼓风机房4为矩形箱体，鼓风机房4内设有消音设备、散热设备和气泵5，气泵5的出风口与输气管联通；消音设备降低噪音，减少对原生态环境的影响；散热设备对气泵5进行散热，提高气泵5运行的安全性。
26.鼓风机房4靠近河道一侧的箱体板上设有进气通孔供输气管通过，鼓风机房4底部设有混凝土方板，便于平稳安装。
27.通气管12为一密闭的矩形框体，通气管12内设有闭合气道，气道与通气管12一端的进气嘴连接，另一端联通输气管；在通气管12内侧至少设有一对相对布置的出气口，出气口与气道相连通，每对出气口之间连接有曝气管11；通气管12规格大小为0.8 m*1.5 m*0.06 m，进气嘴与出气口的外径均为30 mm。
28.曝气管11的表面设有微孔橡胶膜，微孔橡胶膜上设有若干微孔，曝气管11为abs材
质，管径为65 mm，微孔孔径为1.5 mm，所出气泡直径小、气液界面大，从而提高溶氧效率，增强曝气强度。
29.曝气盘架为镀锌框架，植物种植网1为不锈钢网片，在植物种植网1上也绑扎有生物绳，生物绳的比表面积为6000~6500 m2/m3，生物绳的比表面积大，附着的微生物菌密度高，可以提高对水中污染物的降解效率。
30.浮船主体通过钢筋绳12与插入河道底泥中的混凝土桩13固定连接，增加浮船主体在水体上方的稳定性，避免因大风、大雨、大浪影响浮船主体的稳定性，可在河道水面的一定范围内活动，扩大河道宽度方向上的曝气范围，实现水域面积内自由曝气。
31.植物种植网1下方通过弹力绳6连接有悬挂在河道水体中的铅锤7，增加植物种植网的稳定性。
32.本实用新型工作时，太阳能板2给供气组件提供电能，带动气泵5增氧曝气，产生的气体通过输气主管10传输到输气支管8中，输气支管8与浮船主体下方的微孔曝气盘9连通，向水体中曝气充氧，增加水体中溶解氧的含量；通过设置植物种植网1，植物根系从水体中吸收氮、磷等富营养化物质，从而净化水体，一定程度上增加了浮船的可观赏性；溶氧传感器与gprs模块耦合并远程连接手机终端，还可以实时监测河道水体中的溶氧量并远程开关控制，适用于河道水体净化。
33.本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。