移动式太阳能河湖智能增氧及在线监测一体化装置的制作方法

本发明涉及一种水处理装置，尤其是涉及一种移动式太阳能河湖智能增氧及在线监测一体化装置。

背景技术：

随着社会生产的发展，城市河流污染已经成为当前日益受到关注的环境问题之一。耗氧性有机污染物和氮磷营养盐含量居高不下，造成河流季节性或常年出现黑臭现象。河流黑臭主要是过量纳污导致水体供氧和耗氧失衡的结果。水体中溶解氧消失，导致厌氧细菌繁殖，形成厌氧分解，产生甲烷、硫化氢、腐殖酸等刺激性或臭味气体，形成硫化亚铁、硫化锰等黑色悬浮物，影响水体感官。如何解决城市河流的黑臭问题已成为城市环境工作的当务之急。

河流中溶解氧的含量是反映水体污染状态的一个重要指标，溶解氧在河流自净过程中起着非常重要的作用。自然条件下，河流具有一定的自净能力，水体中溶解氧足以满足自净过程中微生物分解有机物需要的氧量。当水体中存在溶解氧时，河水中的有机物往往为好氧菌所分解，使水中溶解氧含量下降，浓度低于饱和值，而水面大气中的氧就溶解到河水中，补充消耗掉的氧。如果有机物含量太多，溶解氧消耗太快，大气中的氧来不及供应，水体的溶解氧将会逐渐下降，乃至消耗殆尽，从而影响水生态系统的平衡。河水中的溶解氧主要来源于大气复氧和水生植物的光合作用，其中大气复氧是水体溶解氧的主要来源，但是单靠天然复氧作用，河水的自净过程会非常缓慢。

现有河道曝气技术主要有射流曝气、转碟曝气等。

射流曝气一般通过和水泵的链接，接入空气导通管，实现水流喷射而出产生细小水泡，而水泡中含有空气，从而达到曝气充氧的效果。转碟曝气机又名曝气转盘，属于机械曝气机中的水平轴盘式表面推流曝气器。曝气器由曝气转盘、水平轴及两端的轴承、电动机及减速器构成。转碟在旋转过程中，将水带进空气，吸收空气中氧气后再进入水体，完成充氧功能。

上述技术在污水处理厂中的应用已经比较成熟，但用在河道治理及维护中却存在很多问题：1.河道中的微生物分为厌氧、缺氧、好氧几种，它们需要各种不同溶解氧浓度的水环境才能进行新陈代谢，单纯采用曝气增氧装置不能达到河道中所有微生物新陈代谢的各种条件；2.河道周边没有电源，无法为曝气增氧装置提供动力，若使用内燃机作为动力侧能耗高、投资大；3.现有的曝气增氧装置采用固定式安装，每台曝气增氧装置充氧的范围很有限，需要安装多台曝气增氧装置才能满足需求，一次性建设投资成本太高；4.各种河道的设计功能不同，有的河道为防洪抗涝的功能，有的是景观河道等，不是所有河道都能采用固定安装曝气器装置能达到充氧目的的；5.不能对河道中不同地点不同深度的溶解氧情况进行实时监测，并根据监测的结果反馈到曝气增氧装置，进行曝气增氧装置启闭和曝气高度的调节，导致曝气充氧效果不够或太过扰动河道底泥导致破坏了河道生态。

技术实现要素：

发明目的：为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提出了一种成本低，智能高效，实现在线监测不同地点深度的河道溶解氧并自动调节曝气增氧装置运行的移动式太阳能河湖智能增氧及在线监测一体化装置。

技术方案：为达以上目的，本发明采取以下技术方案：移动式太阳能河湖智能增氧及在线监测一体化装置，包括水面平台、安装于水面平台上的曝气增氧装置、太阳能电池板、蓄电池、推进器，方向舵，溶解氧在线检测模块与中央控制室，其中蓄电池通过太阳能电池板收集储存太阳能为水面平台、曝气增氧装置和溶解氧在线检测模块提供能源动力，所述溶解氧在线检测模块包括溶解氧传感器和深入水下的溶解氧检测感应探头，用于溶解氧的检测，并将检测数据通过溶解氧传感器传输到中央控制室，中央控制室对接收到的数据进行判断，实现对曝气增氧装置进行启闭、曝气量自动调节的控制；所述中央控制器统一通过方向舵和推进器控制水面平台的移动方向和速度。

更进一步的，所述中央控制器内装有无线网卡以及无线传感器网络模块，所述无线网卡实现联网功能，将中央控制器接收到所有信号进行无线共享至手机客户端、岸边控制、中控室远程自动控制。

更进一步的，所述无线传感器网络模块包括微处理器模块、无线通信模块以及控制中心；所述微处理器模块用于处理并存储所述溶解氧传感器所发送的不同深度的溶解氧数据，将处理后的溶解氧信息发送给无线通信模块；所述无线通信模块，将由微处理器模块处理后的信息发送至控制中心，控制中心根据接收到的信息判断是否需要进行曝气、哪个深度需要进行曝气，并将信息传输到曝气增氧装置进行相应的曝气调节。

更进一步的，所述曝气增氧装置包括鼓风机、风管以及位于水面以下的微孔曝气管，微孔曝气管通过风管与鼓风机连接，微孔曝气管与水面平台前进方向一致，所述曝气增氧装置上还装有用于河道深度检测的超声波水深仪。

更进一步的，所述风管分为主风管和次风管，主风管与微孔曝气管平行，次风管垂直连接在主风管与微孔曝气管之间形成一组曝气风管。

更进一步的，所述微孔曝气管为特定半面打孔风管，不会对管下部分进行曝气，以免河道底泥受到气流扰动。

更进一步的，所述次风管上安装有调节装置，所述调节装置内设有无线接收模块和控制模块，所述无线接收模块接收超声波水深仪检测的水深数据以及中央控制器发出的无线信号，并传输到控制模块，通过控制模块控制进行次风管的高度调节以及曝气增氧装置的启闭，以避免装置接触底收损并对河道底泥发生扰动，使得底泥中污染物二次释放到河道水体。

更进一步的，所述鼓风机外侧四周安装有消音版，用于消除运行时的噪音。

更进一步的，所述一体化装置安装有水下锚定装置，保障其正常作业安全。

有益效果：本发明提供的移动式太阳能河湖智能增氧及在线监测一体化装置，与现有技术相比具有如下优点：

1)采用先推流营造厌氧环境，运行一定时间后采用曝气充氧，从而达到河道治理或维护所需的厌氧、缺氧及好氧环境，运行维护后厌氧的DO小于0.2mg/L，缺氧的DO小于0.5mg/L，好氧的DO控制在2～3mg/L之间。

2)采用太阳能储能，节能减排，每套装置运行平均每天4小时节能约12度电，相当于减排12kg二氧化碳。

3)采用移动式，设备使用率很高，可以覆盖全河段，建设成本节约可观；也解决了不适合安装设备的河道的充氧难的问题。

4)采用溶解氧在线检测模块对河道全段各深度的溶解氧进行实时检测并直接反馈到中央控制室进行曝气增氧装置的调节，保证了准确合理的曝气充氧效果，保持河湖底泥表面溶解氧达到2mg/L以上。

5)采用无线网联网技术，实现岸边控制的便捷以及手机客户端随时随地对水质进行在线监测的便利性，增加了与环保部门以及水利部门的在线监测仪器的兼容性，大大降低人工成本，可实时有效的进行河湖水质监测和维护，同时增加了装置的自动化程度。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的立面结构示意图。

其中1-水面平台、2-曝气增氧装置、21-鼓风机、22-微孔曝气管、23-调节装置、24-主风管、25-次风管、3-太阳能电池板、4-溶解氧在线检测模块、41-溶解氧传感器、42-溶解氧检测感应探头、5-中央控制室、6-吊索、7-推进器、8-螺旋桨、9-方向舵。

图2为本发明具体实施方式一体化装置的无线传输工作流程示意图。

具体实施方式

请参照图1，本发明公开了移动式太阳能河湖智能增氧及在线监测一体化装置，包括水面平台1、安装于水面平台1上的曝气增氧装置2、太阳能电池板3、蓄电池、吊索6、推进器7、方向舵9、螺旋桨8、溶解氧在线检测模块4与中央控制室5，其中蓄电池通过太阳能电池板3收集储存太阳能为水面平台1、曝气增氧装置2和溶解氧在线检测模块4提供能源动力，所述溶解氧在线检测模块4包括溶解氧传感器41和深入水下的溶解氧检测感应探头42，用于溶解氧的检测，并将检测数据通过溶解氧传感器41传输到中央控制室5，中央控制室5对接收到的数据进行判断，实现对曝气增氧装置2进行启闭、曝气量以及曝气高度调节的控制；所述中央控制器通过控制方向舵9以及推进器7统一控制水面平台1的移动方向和速度。

在一些实施方式中，所述一体化装置上安装有水下锚定装置，保障其正常作业的安全。

所述曝气增氧装置2包括鼓风机21、风管以及位于水面以下的微孔曝气管22，其中微孔曝气管22的孔径为0.02-0.05mm，为特定半面打孔风管，不会对管下部分进行曝气，以免河道底泥受到气流扰动。微孔曝气管22通过风管与鼓风机21连接，微孔曝气管22与水面平台1前进方向一致。所述曝气增氧装置2上还装有用于河道深度检测的超声波水深仪，所述风管分为主风管24和次风管25，主风管24与微孔曝气管22平行，次风管25垂直连接在主风管24与微孔曝气管22之间形成一组曝气风管；所述鼓风机21外侧四周安装有消音版，用于消除运行时的噪音。

本发明的工作流程请参照图1并结合图2，所述中央控制器5内装有无线网卡以及无线传感器网络模块，所述无线网卡实现联网功能，将中央控制器5接收到所有信号进行无线共享至手机客户端、岸边控制、中控室无线控制。

所述无线传感器网络模块包括微处理器模块、无线通信模块以及控制中心；所述微处理器模块用于处理并存储所述溶解氧传感器所发送的不同深度的溶解氧数据，将处理后的溶解氧信息发送给无线通信模块；所述无线通信模块，将由微处理器模块处理后的信息发送至控制中心，控制中心根据接收到的信息判断是否需要进行曝气、哪个深度需要进行曝气，并将信息传输到曝气增氧装置2进行相应的曝气调节。

曝气增氧装置2的曝气调节通过次风管25上安装的调节装置23来实现的，所述调节装置23内设有无线接收模块和控制模块，所述无线接收模块接收超声波水深仪检测的水深数据以及中央控制器5发出的无线信号，并传输到控制模块，通过控制模块控制进行次风管的高度调节以及曝气增氧装置的启闭，使微孔曝气管22到达需要的曝气深度，同时也可通过调节鼓风机21的出风量调节曝气量的大小，以避免装置接触底收损并对河道底泥发生扰动，使得底泥中污染物二次释放到河道水体。

本发明的移动式太阳能河湖智能增氧及在线监测一体化装置，水面平台1通过中央控制室5对方向舵9和推进器7进行调节来控制水面平台1的前进速度和方向，水面平台1上配有无线功能，可在由操作人员通过手机客户端随时监测溶解氧情况以及曝气增氧装置2的运行情况、并通过岸边控制或中控室对中央控制室5在岸边进行远程调控；水面平台1下安装的推进器7，可使水流持续形成厌氧-缺氧-好氧的环境，满足河道中不同微生物新陈代谢的要求，大大提高河流的治理效果。水面平台1上还安装有吊锁6，用于在陆地、河水之间的吊装、移动。由于整个装置在户外操作，蓄电池提供的电能有限，不能满足长时间的供电需要，在水面平台1上安装太阳能电池板3，为蓄电池持续充电，大大增加了其运行时间，提高了效率、降低运行成本。同时溶解氧在线检测模块4的使用，对河道各处各深度的溶解氧进行实时检测并直接反馈到中央控制室5进行曝气增氧装置2的调节，保证了准确合理的缺氧或曝气充氧效果。无线网联网技术的增加，实现岸边控制的便捷以及手机客户端随时随地对水质进行在线监测的便利性，增加了与环保部门以及水利部门的在线监测仪器的兼容性，大大降低人工成本，可实时有效的进行河湖水质监测和维护，同时增加了装置的自动化程度。

本发明公开的移动式太阳能河湖智能增氧及在线监测一体化装置，采用先推流营造厌氧环境，运行一定时间后采用曝气充氧，从而达到河道治理或维护所需的厌氧、缺氧及好氧环境，运行维护后厌氧的DO小于0.2mg/L，缺氧的DO小于0.5mg/L，好氧的DO控制在2～3mg/L之间；采用太阳能储能，节能减排，每套装置运行每天运行4小时，节能约12度电，相当于减排12kg二氧化碳；采用溶解氧在线检测模块对河道各处各深度的溶解氧进行实时检测并直接反馈到中央控制室进行曝气增氧装置的调节，保证了准确合理的曝气充氧效果，保持河湖底泥表面溶解氧达到2mg/L以上。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。