一种水质净化及生态修复装置的制作方法

本实用新型属于水环境处理领域，具体涉及一种适用于河道、湖泊等缓流水体的水质净化及生态修复装置。

背景技术：

河流湖泊等水体多年来一直为各种污水的最终受纳水体，包括超标排放的污水处理厂等点源污染，也包括农业农村地表径流等面源污染。河流湖泊等水体长久以来累计的有机物、富营养物质、重金属等超过了水体的自净能力，最终导致爆发大规模剧烈的、持久的水环境问题，水体水质恶化，生态系统严重破坏。

水体中包括动物、植物、微生物，其通过物质循环和能量流动形成了复杂的水体生态系统。水体生态系统崩溃，根本原因是水体中的有机物、氮、磷等污染物质的含量超过了水体的自净能力。水体生态修复需要通过技术手段重构其内部环境。

目前已有技术手段功能多较为单一，且每种技术都有其自身的局限性和没有克服的技术难题。而水体生态修复是一项系统工程，势必需要一种技术复合性强、功能多样化的装置来解决。同时我国污染水体分布广、问题多样化、需求各异，探索一种适应性强、效果显著、经济合理的复合型水质净化及生态修复装置，迫在眉睫。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种水质净化及生态修复装置，可有效去除水中的有机物、氮磷等污染物质，从而改善水质；同时提高水体中溶解氧的含量，提高水体透明度，为水体生态修复创造有利条件；还可智能控制装置移动，定向投加沉水植物。本装置空间布局合理，功能复合，综合性强。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种水质净化及生态修复装置，其特征在于：所述装置包括三层空间立体结构以及太阳能供电系统、PLC机柜、电磁阀；所述三层空间立体结构分为上中下三层，自上而下分别为挺水植物层、沉水植物层和曝气层；所述挺水植物层与所述沉水植物层通过连接杆连接，所述挺水植物层与所述曝气层通过旋转轴连接；所述挺水植物层为圆形结构，包括多个挺水植物种植单元、挺水植物以及弹性填料，各所述挺水植物种植单元拼接而成圆形结构，所述挺水植物种植于各所述挺水植物种植单元内，所述弹性填料布设于所述挺水植物层下方，位于两两所述挺水植物种植单元连接处底部；所述沉水植物层为环形结构，其包括一环形载体，所述环形载体上均匀布设有多个沉水植物营养包，各所述沉水植物营养包内种植有沉水植物；所述太阳能供电系统为所述电磁阀、连接杆、旋转轴供电；所述PLC机柜对所述电磁阀、旋转轴和曝气层进行自动控制。

所述沉水植物层内侧圆直径小于所述挺水植物层的外径，所述沉水植物层外侧圆直径大于所述挺水植物层的外径。

所述沉水植物层中的所述环形载体由四块沉水植物支撑板拼接而成。

各所述沉水植物支撑板的内侧与各所述连接杆相连，各所述连接杆外侧与所述挺水植物层的外边缘相连，所述电磁阀能够控制各所述连接杆向内收缩，使得各所述沉水植物支撑板向斜下方倾倒。

所述沉水植物支撑板表面粗糙，设置有便于所述沉水植物营养包附着的下凹结构。

所述曝气层包括曝气装置和双层同心圆结构；所述双层同心圆结构为双层环形曝气导管；所述曝气装置包括鼓风机、导气管以及多个微型曝气器；所述鼓风机设置在所述挺水植物层上，所述导气管设置在所述旋转轴内，各所述微型曝气器均匀布设于所述双层环形曝气导管上，且曝气头向上设置；所述鼓风机产生的风通过所述导气管输送到所述曝气层的环形曝气导管，并由各所述微型曝气器进入水体。

所述曝气层的双层同心圆结构中，最外侧圆直径小于所述沉水植物层中所述环形载体内侧圆直径。

所述旋转轴自上而下均匀交错分布旋转叶片；所述旋转轴的旋转速度由所述PLC机柜自动控制。

所述装置包括助推器，所述PLC机柜通过遥控器控制所述助推器动作，使得所述装置移动到目标位置。

所述挺水植物层边缘布设有连接扣和柔性连接绳；所述挺水植物层下部设置有用于增加整个装置浮力的浮体。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型错位结构安装，使得沉水植物可以比较容易获得阳光，解决了现有技术中沉水植物因难以获得阳光造成的生长状况及净化效果较差的问题；2、本实用新型曝气层和旋转轴的设置使得局部水体含氧量升高，改变局部水环境的水动力情况，解决了目前已有技术容易造成局部死水区及局部缺氧的问题，同时氧利用率高；3、本实用新型立体分层优化安装结构，使得装置空间布局利用合理，功能多样化，既可以进行水体水质净化，又为水体生态修复提供了良好的条件，单位面积净化效能显著，经济高效。4、本实用新型功能可扩展，待下层沉水植物长势稳定，可利用遥控器遥控浮床定向投加，免去人工种植的不便。因此，本实用新型可以广泛应用于水质净化及生态修复领域。

附图说明

图1是本实用新型水质净化及生态修复装置结构示意图；

图2是本实用新型水质净化及生态修复装置定向投加结构示意图；

附图中：1、挺水植物层；2、挺水植物种植单元；3、挺水植物；4、弹性填料；5、连接扣和柔性连接绳；6、沉水植物层；7、沉水植物层环形载体；8、沉水植物种植营养包；9、沉水植物；10、支撑板；11、连接杆；12、旋转轴；13、曝气层；14、环形曝气导管；15、微型曝气器；16、旋转叶片；17、太阳能供电系统；18、PLC机柜；19、电磁阀；20、浮体；21、小型鼓风机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

参阅图1，本实用新型提供的一种水体水质改善及生态修复装置，首先利用挺水植物层根系及弹性填料进行局部水质净化，再利用沉水植物层为水生动物提供更多的栖息场所，也可为水生动物摄食，利于局部微生态系统形成，最终完成水生态系统修复。具体的，该装置包括立体三层结构，从上至下依次为挺水植物层1、沉水植物层6和曝气层13，挺水植物层1与沉水植物层6通过4根连接杆11连接；挺水植物层1通过中心旋转轴12与曝气层13连接构成三层立体空间错位结构，使得沉水植物层6有较大的阳光采集区；4根连接杆11通过电磁阀19控制向内收缩并震动，可以在水质适宜时通过遥控器和电磁阀19控制进行沉水植物的定向投加；本实用新型装置结构紧凑，功能复合，可模块化组合，适用于不同规模的水体。

参阅图1，挺水植物层1主要由挺水植物种植单元2拼接而成，各个挺水植物种植单元2中间留有缝隙，挺水植物3种植于挺水植物种植单元2内，挺水植物3可以根据不同的应用场景选择芦苇或者香蒲等，弹性填料4悬挂设置在两两挺水植物种植单元2连接处底部。挺水植物3发达的根系和弹性填料4可以形成大量生物膜，进行有机物和氮磷等物质的转化和去除，强化了挺水植物层1污染物去除能力，特别是在净化初期，挺水植物3根部的生物膜还未形成时，弹性填料4的污染去除贡献更为突出。

进一步，挺水植物层1上分布有连接扣和柔性连接绳5，连接扣和柔性连接绳5可使多个本装置连接在一起，便于装置组合成不同规模进而适用于不同规模的水体。

进一步，挺水植物层1下部设置有用于增加整个装置浮力的浮体20。

进一步，沉水植物层6为环形结构，沉水植物层6内侧圆直径小于挺水植物层1的外径，沉水植物层6外侧圆直径大于挺水植物层1的外径，这种结构既解决了沉水植物采光的问题，同时也增大了采光区域，空间利用巧妙。

进一步，沉水植物层6包括环形载体7和多个沉水植物营养包8。其中，环形载体7由4块相同形状的沉水植物支撑板10拼接而成，且各沉水植物支撑板10表面粗糙，并设置有利于沉水植物营养包8的附着的下凹结构；各沉水植物营养包8均匀布设于环形载体7上，沉水植物营养包8内种植有沉水植物9。

进一步，沉水植物种植营养包8，主要包括无纺布及种植土。

进一步，连接杆11共有4根，分别带动一块沉水植物支撑板10，连接杆11一端与挺水植物层1外层边缘相连，另一端与沉水植物层6环形结构的内环边缘相连；4根连接杆11呈十字分布状态连接在挺水植物层1和沉水植物层6之间，上下两层空间错位安装，阳光是沉水植物生长的关键性因素，保证了沉水植物9能很容易获取阳光。

进一步，曝气层13通过旋转轴12与挺水植物层1连接，该曝气层13为双层同心圆结构；旋转轴12内设置了导气管，鼓风机21产生的风通过导气管输送到曝气层13的环形曝气导管14内，环形曝气导管14上均匀布设有曝气头向上的微型曝气器15，鼓风机产生的风通过各微型曝气器15扩散到水体中，增加局部溶氧量，避免局部产生厌氧条件，为植物生长创造条件，旋转叶片16在旋转轴12上自上而下均匀交错分布；旋转轴12可根据水体流动情况变频控制旋转速度，保证最优的水体流动性。

进一步，小型鼓风机21、太阳能供电系统17等均位于挺水植物层1上，PLC机柜18位于岸边。

进一步，当沉水植物9长势良好时，说明所治理水体已经达满足沉水植物种植条件，可通过电磁阀19控制连接杆11向内收缩，使得沉水植物支撑板10向斜下方倾倒，进行沉水植物投加，并且可以通过遥控器、PLC机柜18以及助推器让装置移动到目标位置进行沉水植物定向投加种植，免去人工种植的不便捷，收缩投加原理见示意图2。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。