一种气泡羽流扩散增氧新型深水湖泊水质修复方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环保技术领域，涉及一种深水湖泊水质恶化的治理技术，特别是涉及一种修复深水湖泊水质，改善湖下层常年缺氧环境，控制湖泊底泥中磷等污染物释放，治理水体富营养化状况的深水湖泊增氧技术，适用于水深较深、分层明显的深水湖泊和水库。
【背景技术】
[0002]湖泊表层水体产生的藻类等有机质不断沉降至深层水体，伴随着有机质降解等耗氧过程，下层水体溶解氧含量逐步下降，从而导致深层水体处于缺氧状态。在深水湖泊中(水深一般大于10-15m)，温跃层的形成阻碍了上层水体中氧气向下转移，下部静水层缺氧情况更为严重(溶解氧<2mg/L)。深水湖泊一旦形成严重缺氧环境，就会形成“下层水体缺氧一沉积物磷等内源污染物释放增强一湖泊初级生产力提高一下层水体缺氧加剧”的正反馈效应，湖泊水质将明显恶化，主要表现为水体富营养化加剧、有毒气体硫化氢含量超标、有害重金属含量超标等，危害水生态系统，危及饮用水安全。近年来，因下层水体缺氧所导致的突发性水质恶化事件时有发生，直接威胁着区域供水及生态环境的安全，湖泊水环境生态系统保护、综合功能修复以及水资源可持续利用俨然已成为目前我国经济建设和社会发展迫切需要解决的热点问题。国内深水湖泊水质修复的传统方法主要是采用人工去分层、底泥疏浚等方法。人工去分层增氧技术是根据上下层水体混合增氧原理研发出的一种单气源深水层增氧技术，其因原理简单及成本较低的特点曾被大量使用，但较低的增氧效率，操作的局限性，特别是去分层混合后湖下层升温对冷水鱼类生长的巨大影响严重制约了其在深水湖泊增氧领域的发展；底泥疏浚虽能从湖体将污染物从底泥中永久性去除，但一些湖泊疏浚后良好的水质并不能长期保持，疏浚项目工程投资费用巨大，风险巨大，且可能破坏原有的底栖生物群落，挖出的污泥处理不当易造成二次污染。因此，寻求一种针对性强、不破坏热分层、可行性高、实施风险低、改善效果好的新型深水湖泊水质修复技术具有十分重大的现实意义。国内外对浅水湖泊的水质修复技术研究已积累了一定经验和成果，但由于对深水湖泊深水层研究和基础数据的缺乏，目前对其研究进展比较缓慢。国外在20世纪40年代已经开始对深水湖泊的水质修复技术进行研究，而我国近些年才有学者陆续开展对深水湖泊水质修复理论和技术的研究探索，理论和技术尚处于起步阶段。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种气泡羽流扩散增氧新型深水湖泊水质修复方法，旨在提供气泡羽流扩散增氧深水湖泊水质修复技术，为我国中大城市的主要供水水源湖泊和水库的水质改善提供一种新型的修复技术。
[0004]本发明是这样实现的，一种气泡羽流扩散增氧新型深水湖泊水质修复方法，所述气泡羽流扩散增氧新型深水湖泊水质修复方法采用水体分层期间在湖底安置羽流增氧喷射装置，羽流增氧喷射装置气源为纯氧，羽流增氧喷射装置中喷射出的气泡与引入水流形成气水混合物后上升，随着气泡不断溶解、消失，气水混合物上升至热分层前到达最大高度，因密度差异会形成下沉羽流，羽流下沉至平衡深度后富氧水体向四周扩散并进入远处水体环境中，给湖下层直接增氧，气水混合物上升流速为0.12m/s-0.17m/s ;增氧过程在温跃层以下完成，上升羽流不会扰动水体热分层；对所述羽流增氧装置喷射出的原始上升气泡形成的原始气泡半径小于3mm。
[0005]进一步，所述气源气态氧纯度应大于90%，90%为体积比。
[0006]进一步，所述羽流增氧装置喷射出的原始上升气泡半径应小于3mm。
[0007]进一步，所述羽流增氧装置应安置在水深大于25m的湖泊中。
[0008]进一步，所述气水混合物上升流速为0.15m/so
[0009]进一步，所述羽流增氧喷射装置设置有可切换气源和氧气输气管，包括支撑杆、分气盘、环形孔、氧气进气口、分气管、三通管、微孔曝气管、微孔曝气管孔、大孔曝气管、大孔曝气管孔、吊杆上焊接盘、吊杆下焊接盘、牢固金属吊杆、固定栓和支撑底座；
[0010]所述可切换气源连接外部供气设备，氧气输气管通过氧气进气口连接分气盘，氧气进气口位于分气盘下部，所述分气盘通过环形孔与分气管连接，分气管端头设有三通管，三通管通过三通管出气口螺纹连接微孔曝气管，微孔曝气管上开有微孔曝气管孔，大孔曝气管固定在分气管上，大孔曝气管上开有大孔曝气管孔；所述支撑杆焊接于分气盘上部，所述支撑杆中上部位置设有吊杆上焊接盘，所述分气管外端处设有吊杆下焊接盘，两处焊接牢固金属吊杆，所述牢固金属吊杆焊接于支撑杆与分气盘之间，所述吊杆下焊接盘两两连接，连接处中部设有固定栓，支撑底座焊接在分气盘底部。
[0011]进一步，所述分气管各端头连接两根长度为0.5米微孔曝气管，所述分气管设置为长1300mm，厚度为1.5mm的分气管；
[0012]所述分气盘中部每隔60度开环形孔，分气管为6个；所述固定栓设置四个，按不同方位分布，所述牢固金属吊杆设置为6根；
[0013]微孔曝气管设置为圆管型，由圆管型微孔橡胶膜片、双凹槽特制曝气支撑内管组成，圆管型橡胶膜片采用EPDM或者硅胶材料，橡胶膜橡胶膜片上开有微孔曝气管孔；所述大孔曝气管设置为圆管型软管，采用纳米橡胶材质。
[0014]进一步，还包括卡箍、三通管出气口和进气孔，通过卡箍将大孔曝气管固定在分气管上，所述三通管出气口设为外丝螺纹口，与所述微孔曝气管内丝相接，所述进气孔设置为长度为150mm，孔径为DN40，厚度为2.5mm不锈钢管，并通过氧气进气口与分气盘连接；
[0015]所述大孔曝气管孔半径设置0.3mm的大孔曝气管孔，所述微孔曝气管为RAUB1XON PLUS 64-500，1-1/4”内螺纹微孔曝气管，微孔曝气管孔设置半径为70-80微米的圆孔；
[0016]所述分气盘直径设置为350mm，高度为75mm，壁厚4mm的圆形盘，环形孔直径设置为DN35圆孔，所述分气管管径为DN35不锈钢管。
[0017]与现有技术相比，本发明具有以下优势:
[0018]1、针对性强，是一种专门针对深水湖泊的增氧技术。
[0019]2、本发明原始气泡体表比(体积/表面积)大，上升气泡溶解快，氧转移效率高，增氧效果好。
[0020]3、本发明原始上升气泡由于设计体积足够小，远不足以扰动湖泊和水库温跃层，在工程实施过程中可一直维持水体热分层。
[0021]4、本发明以氧气作为气源代替传统增氧技术的空气气源，因而不会发生随着增氧进程的发展水体逐渐开始出现氮含量过饱和现象，野外实施风险低。
[0022]5、本发明相比其他技术而言，本发明水下施工操作难度不高，施工工程量相对较小，因此本发明的可行性高。
[0023]6、本发明的前期投资成本和后期运行成本之和比环保疏浚改善湖泊水质技术的初期投资成本要低的多，是一种非常经济的深水湖泊水质修复技术。
[0024]7、气泡羽流扩散增氧深水湖泊水质修复技术实施过程中在湖底无需牵拉电源，水中不需要通电，并极大简化了操作及施工难度。
【附图说明】
[0025]图1是本发明实施例提供的气泡羽流扩散增氧新型深水湖泊水质修复方法流程图。
[0026]图2是本发明实施例提供的泡羽流扩散增氧新型深水湖泊水质修复方法原理示意图。
[0027]图3是本发明实施例提供的羽流增氧装置结构示意图。
[0028]图4是本发明实施例提供的图3中单根分管结构示意图。
[0029]图5是本发明实施例提供的图3中A-A剖面结构示意图。
[0030]图中:1、羽流增氧装置；2、原始气泡；3、引入水流；4、气水混合物；5、上升过程中的气泡；6、上升水柱；7、平衡深度；8、水平扩散富氧水体；9、下沉羽流；10、羽流弧顶；11、上升到最大高度的气泡；12、最大上升高度；13、湖底沉积物；14、湖面；15、气源；16、不锈钢气管；17、支撑杆；18、吊杆上焊接盘；19、分气盘；20、曝气分管；21、大孔曝气管；22、吊杆；23、吊杆下焊接盘；24、外丝螺纹口 ；25、三通；26、微孔曝气管；27、支撑底座；28、氧气进气
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【具体实施方式】
[0031]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