一种水上移动式生物充氧装置的制作方法

本发明涉及水体净化领域，具体涉及一种水上移动式生物充氧装置。

背景技术：

生物转盘(rotatingbiologicalcontactor)又称浸没式生物滤池，它由许多平行并列浸没在水槽(水体)中的塑料圆盘(盘片)所组成，是一种污水生物处理技术。其初期用于生活污水的处理，后推广到城市污水处理和有机性工业废水的处理。其在水处理领域的优点：不会发生如生物滤池中滤料堵塞的现象；转盘上生长着适应污水性质的微生物，污泥龄长能够增值世代时间长的微生物，如硝化细菌等，具有硝化、反硝化的功能；与处理水体接触时间长，生物膜上的微生物食物链较长，生物量大，耐冲击符合能力强；不需要曝气动力消耗低；适用于小水量低浓度的污水处理。

近年来水环境污染问题日益严重，据《湖北省2014年水资源公报》湖北省ⅳ类及以下水湖泊占56.5％，其主要超标项目为氨氮、总磷及高锰酸盐指数。目前自然湖泊或景观水体在遭受富营养化污染后其主要的生物修复措施一般水生植物修复技术、水生动物修复技术、微生物治理技术、氧化塘技术、生物膜技术等。

其中水生动植物修复技术受气候和季节的影响很大，温度低或者光照不足时会使其降解污染物的效果变差，在冬季由于植物的枯萎和动物的休眠，对水体几乎没有净化效果。且植物残渣清理人工成本高，如后期管理不到位反而或造成冬季的水体污染和景观破坏等缺点。

微生物治理技术难度大，维持成本高氧化塘技术最为成熟，应用比较广泛，生物膜技术在实际应用中存在生物膜形成困难等问题，但其对低浓度的受污染水体处理效果较好、能耗低、运行管理方便。

人工湿地技术结合了水生植物修复技术、水生动物修复技术、微生物治理技术，但也存在一些缺陷和不足，如：(1)占地面积大；(2)易受病虫害影响；(3)生物和水力复杂性加大了对其处理机制、工艺动力学和影响因素的认识理解，设计运行参数不精确，因此常由于设计不当使出水达不到设计要求或不能达标排放，有的人工湿地反而成了污染源；(4)需要消耗能源进行水力提升，循环处理。

所以亟需研发出生物相容性强、传质性能强、耐分解且环保的新型生物膜载体材料或开发出替代生物膜技术。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种水上移动式生物充氧装置，其目的在于解决水体富营养化问题，同时解决现有水体修复装置存在的功能单一、供电不便、处理效果不稳定、运行维护困难等问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种水上移动式生物充氧装置，其特征在于，该装置包括浮船、生物转盘以及电动机，所述生物转盘和电动机设置于所述浮船内部；

其中，所述浮船包括船箱、连接架、船锚和螺旋桨，所述浮船底部开有通槽与水体相连，所述船箱设置于所述通槽的两侧，并通过连接架固定连接，所述螺旋桨通过支杆固定在所述浮船尾部，用于推动所述浮船运动；

所述生物转盘包括旋转盘体、转轴及转头，所述转轴的一端与所述电动机的输出轴连接，另一端与所述转头连接，所述转头与所述船箱固定连接，所述旋转盘体套设在所述转轴上，用于在所述电动机的驱动下，绕所述转轴转动，实现对水体充氧和净化。

优选地，所述旋转盘体的数量为两个或多个。

进一步地，该装置还包括太阳能发电板和支架，所述太阳能发电板的下端固定在所述船箱上，上端通过支架固定在另一边的船箱上。

进一步地，该装置还包括风力发电机，所述风力发电机包括风轮、发电机和支杆，所述风轮与发电机相连，所述支杆的下端固定在所述船箱上，上端固定支撑所述发电机。

进一步地，该装置还包括电路系统，所述电路系统包括电源电路、配电电路及电力控制箱，所述电源电路的一端分别与所述发电机和太阳能发电板连接，另一端接入所述电力控制箱中，所述配电电路一端连接所述电力控制箱，另一端分别与所述电动机和螺旋桨连接。

进一步地，该装置还包括储能模块，其与电力控制箱通过导线相连，用于存储所述发电机和太阳能发电板的电能。

进一步地，该装置还包括无线控制系统，所述无线控制系统包括无线遥控发射端、无线遥控接收端及单片机主控电路，所述无线遥控发射端为无线遥控器，所述无线接收电路与单片机主控电路内嵌于所述电力控制箱中。

进一步地，所述无线遥控接收端包括天线和接收电路。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明的水上移动式生物充氧装置，一方面可以提高受治水体的溶解氧，提高水体的自净能力，另一方面在生物转盘表面形成生物膜后可高效降解水体中的污染物提升受治水体的净化速度。

(2)本发明的水上移动式生物充氧装置，由于其自身所形成的生物膜生物量集中，世代时间长，生物物种丰富，所以适用水质范围广，可有效解决较低浓度污染和难降解有机物污染的治理难题；将传统的污水处理技术进行改造后应用于水体修复领域可为传统水体修复研究提供新的思考方向。

(3)本发明的水上移动式生物充氧装置，通过太阳能发电板及风力发电机发电，利用太阳能和风能清洁能源为装置提供电能，不受供能条件限制，空间应用范围灵活，运行管理方便可靠。

(4)本发明的水上移动式生物充氧装置，通过无线控制系统，实现对该装置的无线遥控，便于该装置运动，可以对更加广泛的水域进行水体净化处理，同时便于对该装置进行检修。

附图说明

图1是本发明一种水上移动式生物充氧装置立体结构示意图；

图2是一种水上移动式生物充氧装置俯视图；

图3是一种水上移动式生物充氧装置正视图；

图4是一种水上移动式生物充氧装置侧视图。

所有附图中，同一个附图标记表示相同的结构与零件，其中：1-旋转盘体、2-转轴、3-转头、4-电动机、5-船箱、6-连接架、7-船锚、8-太阳能发电板、9-支架、10-风轮、11-发电机、12-支杆、13-电力控制箱、14-螺旋桨、15-储能模块、16-天线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明一种水上移动式生物充氧装置立体结构示意图；图2是一种水上移动式生物充氧装置俯视图；图3是一种水上移动式生物充氧装置正视图；图4是一种水上移动式生物充氧装置侧视图。如图1～4所示，该装置包括旋转盘体1、转轴2、转头3、电动机4、船箱5、连接架6、船锚7、太阳能发电板8、支架9、风轮10、发电机11、支杆12、电力控制箱13、螺旋桨14、储能模块15、天线16。

如图1所示，所述船箱5的底部开设有长方形通槽，在所述通槽的上方，设有转轴2，所述转轴2的一端与所述电动机4连接，另一端与所述船箱5的舷侧连接，所述旋转盘体1套设在所述转轴2上，并可在所述电动机4的驱动下，绕所述转轴2转动。

在本发明的优选实施例中，所述旋转盘体1的数量为2个或多个，如3个、4个、5个、6个等，具体旋转盘体1的数量根据实际需要确定。

在本发明的优选实施例中，所述电动机4为直流电动机。

本发明的装置，所述旋转盘体1不停的旋转，在其转动的过程中既能够通过其自身特殊结构和覆载的水膜对水体进行充氧，提高受污染水体的自净能力，又能在形成生物膜后通过自身微生物的代谢作用高效的去除水体中有机物、氮、磷等污染物。

如图1所示，所述船箱5、连接架6、船锚7和螺旋桨14共同构成浮船，在所述船箱5的两端，两舷侧均设置有船锚7，用于临时固定所述浮船，所述船箱5的两舷侧之间设有多个所述连接架6，所述螺旋桨14通过所述支杆12固定在船尾，用于向后拨水，推动所述浮船运动。

本发明中浮船主要承载各设备，其既可以通过船锚固定于水面某个位置，又可以由操作人员通过无线控制系统进行遥控，移动在水体中的位置。此外，浮船还可搭载水质监测设备，灵活获取实时水质信息。

如图1所示，所述太阳能发电板8的固定在所述船箱5上，上端通过支架9固定在另一边的船箱5上，用于利用太阳能发电，并为所述电动机供电，从而驱动所述旋转盘体1转动。

如图1所示，所述浮船上还设有风力发电机，包括风轮10、发电机11和支杆12，所述风轮10与发电机11相连，支杆12下端固定在所述浮船上，支杆上端固定支撑所述发电机11。

如图1所示，该装置还包括电路系统，所述电路系统包括电源电路、配电电路与电力控制箱13，所述电源电路一端连接发电机11与太阳能发电板8，另一端接入电力控制箱13中，配电电路一端连接所述电力控制箱13，另一端连接电动机4与螺旋桨14。

如图1所示，所述储能模块15与电力控制箱13通过导线相连。

本发明中太阳能发电板与风力发电机为整个装置提供电力支撑，其所产生的电能首先输入电力控制箱，当其电压达到电机正常工作的额定电压范围时直接驱动电机带动生物转盘进行工作，当其电压高于电机正常工作的额定电压范围时，经电力控制系统进行调压后一部分电能用于电机工作，另一部分电能存入储能模块，当其电压低于电机正常工作的额定电压范围时，经电力控制系统进行调压后存入储能模块，并由储能模块输出电能驱动电机工作。

如图1所示，该装置还包括无线控制系统，包括无线遥控发射端、无线遥控接收端与单片机主控电路，无线遥控发射端为无线遥控器，无线遥控接收端由天线16与接收电路组成，无线接收电路与单片机主控电路内嵌于所述电力控制箱13中。

本发明的水上移动式生物充氧装置一个优选的应用，将本装置放入湖泊内合适的位置运行，解决死水湖泊的水体污染问题。

本发明的水上移动式生物充氧装置另一个优选的应用，将本装置进行装饰后，搭载水质检测设备，放入景观水体中，即可固定在一个位置净化水质为水体充氧，又可边巡游边治水作为景观的一部分，解决景观水体水质维持问题，并且可以根据水质变化情况调控电量在景观用电和生物装盘用电之间的分配。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。