CN116332404B - 一种库塘水质净化移动式土渗浮床及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种库塘水质净化移动式土渗浮床及其使用方法，其特征在于：所述的动力装置包括安装在漂浮承载平台尾部的推进装置和安装在船头的转向装置；所述的探测器包括安装在漂浮承载平台底部的水质检测器、安装在漂浮承载平台首端的障碍检测装置和摄像头；所述的水净化装置包括顺次连通的抽水装置、粗过滤池、精过滤池、曝气池、滤沫池和监测池。该装置在过滤截留、吸附和生物降解的协同作用下高效的去除污染物，造价和运行成本都比较低、管理方便、对负荷变化适应性强、出水具有一定的生物安全性、生态环境效益显著等优点；可以自动检测并净化污水，解放劳动力，提高处理效率。

Description

一种库塘水质净化移动式土渗浮床及其使用方法

技术领域

本发明属于自然水域污水处理技术领域，具体涉及一种库塘水质净化移动式土渗浮床及其使用方法。

背景技术

我国湖库众多，据相关资料统计，我国水库约为8万余座，库容量为4.3×1011m3，水库在供水、防洪、航运、渔业和发电等方面潜力巨大的同时，在维持生态系统方面也有非常重要的作用。随着经济快速发展，城镇化、工业化和农业现代化的进一步推进，致使生活污水和工农业废水的排放量逐渐增加，导致水质资源恶化，影响水库水质，对水库水域生态系统构成了严重威胁，同时也影响了人们的正常生活，因而当务之急就是开展水库生态修复，改善水库水质。

目前用于改善水库、湖泊、河流等的水质而主要采用的方式是在固定位置设置水质净化装置引入周边的污水或通过产生涡流向水里供氧。然而，利用这种固定式水质净化装置净化污水的方式需要设置大量水质净化装置或设置大容量的水质净化装置，其设置及运行成本高，同时，固定的装置无法精准和灵活的处理水质不达标区域的污水，降低了库塘污水净化的效率。为解决这种固定式水质净化装置的问题，目前的解决方法是尝试采用移动式水质净化装置来有针对性的处理库塘受污染区域，但已有的移动式水质净化装置需要需要工作人员亲自驾驶或人工操作，运行和操作成本较大。

土渗装置是土地处理的一种类型，通过有控制的将浊度污水投放于渗滤介质的表面，使其在渗透的过程中经历物理、化学和生物作用，最终达到净化浊度污水的目的。该装置可以采用渗透性能较好的填料作为滤料介质代替天然土壤，针对浊度污水中需要去除的不同污染物质采用对应的填料，在过滤截留、吸附和生物降解的协同作用下高效的去除污染物，造价和运行成本都比较低、管理方便、对负荷变化适应性强、出水具有一定的生物安全性、生态环境效益显著等优点。

因此，为了解决上述问题，本文提出一种库塘水质净化移动式土渗浮床及其使用方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明设计了一种库塘水质净化移动式土渗浮床及其使用方法，本发明能够人工或自主检测水质、移动并进行水质净化，控制方便，可以减少人工运营费，对水污染区域进行精准并及时的净化处理；同时，土渗浮床系统所采用的填料来源广泛，装置一体化程度高、结构较简单，利于安装和维修，反冲洗简便，净化效率高。

为了达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种库塘水质净化移动式土渗浮床，包括漂浮承载平台、动力装置、水净化装置、探测器和控制系统，其特征在于：

所述的动力装置包括安装在漂浮承载平台尾部的推进装置和安装在船头的转向装置；所述的探测器包括安装在漂浮承载平台底部的水质检测器、安装在漂浮承载平台首端的障碍检测装置和摄像头；所述的水净化装置包括顺次连通的抽水装置、粗过滤池、精过滤池、曝气池、滤沫池和监测池；所述的控制系统包括控制单元、电源模块、网络模块、定位模块。

进一步的，所述抽水装置的入水口与水质检测器相邻；所述的粗过滤池内安装多层过滤网，所述的过滤网沿水流方向网眼依次减小；

所述的精过滤池包括三个相邻的填料箱，第一填料箱与第二填料箱下端连通，第二填料箱与第三填料箱上端连通；所述的第一填料箱从上往下依次铺设火山石与粉煤灰混合填料、鹅卵石，第二填料箱从上往下依次铺设赤泥分子筛填料、鹅卵石，第三填料箱内铺设活性炭填料；

所述的第一填料箱、第二填料箱、第三填料箱内填充量为40％～60％。

进一步的，所述曝气池底下端安装储气仓，储气仓连通至曝气池内底部的布气板；所述的曝气池上端安装灭菌灯和药剂仓。

进一步的，所述的滤沫池内安装泡沫过滤收集装置，滤沫池出水口连通监测池，监测池内安装水质检测器，监测池底部安装水泵，水泵出水端安装电控三通阀；所述的电控三通阀一端通过管道连通至水净化装置的第一填料箱上端，另一端通过管道连通至漂浮承载平台外侧壁的排水管。

进一步的，所述的排水管处安装流量监测传感器。

进一步的，所述电源模块中设置有光伏发电板和风力发电机；所述抽水装置的入水口处安装弧形或球形拦网，所述的拦网的网眼小于入水口内径。

进一步的，所述的漂浮承载平台呈流线型，漂浮承载平台表面设置有抗氧化涂层。

进一步的，所述水质检测器内安装的传感器包括余氯传感器、TOC传感器、电导率传感器、pH传感器、ORP传感器、浊度传感器中的一种或多种。

本发明的另一目的在于提供一种库塘水质净化移动式土渗浮床的使用方法，其特征在于：

(1)根据不同的水体污染情况，预设水质检测器的监测指标；

(2)第一填料箱、第二填料箱、第三填料箱内分别填充填料，药剂仓内放置浮选药剂；

(3)将该装置放入待净化的水体中，启动自动巡航或按照设定路线航行，水质检测器实时监测，当监测到污染水质时启动水净化装置；

(4)污水从拦网处进入，经过粗过滤池过滤掉体积相对较大的污染物，随后进入精过滤池；在第一填料箱吸附筛网没有过滤掉的残渣、有害细菌，对污水中的油污和氟离子去除效果，调节污水的pH值呈中性，可以降低污染负荷和毒性；在第二填料箱吸附污水中Cd²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺等重金属离子，中和厌氧部分酸化产生的小分子酸，营造偏碱性环境固定污水中的重金属，防止其浸出，同时对于有机废水的脱色、COD去除及放射性废水也有一定的处理效果；第三填料箱活性炭能与诸如氧、氢、氮和硫等杂环原子反应形成不同的表面基团，可分别促进活性炭对碱性和酸性物质的吸附，有效调节污水的pH，同时可以对污水进行有效脱臭；

(5)随后在曝气池中均匀分布臭氧，投加浮选药剂进行曝气浮选，同时紫外灭菌灯打开，臭氧在紫外光的照射下产生羟基自由基，加速了有机物的降解，通过羟基自由基的强氧化作用在去除有机物、降低COD的同时，提高浊度污水的透明度和色度，进一步帮助净化污水；

(6)进入滤沫池内，过滤在曝气池中产生的泡沫；进入监测池内对水体进行检测，若处理达标则通过排水管排放，若处理不达标则回流至第一填料箱；

(7)通过定位模块能够反映该装置实时位置，通过网络模块可以远程控制该装置的运行和查看定位与摄像头实时图像。

本发明的有益效果是：

该装置可以采用渗透性能较好的填料作为滤料介质代替天然土壤，针对浊度污水中需要去除的不同污染物质采用对应的填料，在过滤截留、吸附和生物降解的协同作用下高效的去除污染物，造价和运行成本都比较低、管理方便、对负荷变化适应性强、出水具有一定的生物安全性、生态环境效益显著等优点；采用的一种用于库塘水质净化的移动式土渗浮床系统，既可以自动检测并净化污水，解放劳动力，提高处理效率，又能够利用土渗装置进行有针对性的对污水进行深度净化，同时该装置工艺简单，造价和运行成本低，运行和管理简单，具有良好的使用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明水净化装置；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、漂浮承载平台；2、动力装置；3、水净化装置；4、探测器；5、控制系统；6、拦网；7、滤网；8、第一填料箱；9、第二填料箱；10、第三填料箱；11、储气仓；12、布气板；13、灭菌灯；14、药剂仓；15、滤沫池；16、监测池。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参阅图1至图2所示，一种库塘水质净化移动式土渗浮床，包括漂浮承载平台1、动力装置2、水净化装置3、探测器4和控制系统5，其特征在于：

所述的动力装置2包括安装在漂浮承载平台1尾部的推进装置和安装在船头的转向装置；所述的探测器4包括安装在漂浮承载平台1底部的水质检测器、安装在漂浮承载平台1首端的障碍检测装置和摄像头；所述的水净化装置3包括顺次连通的抽水装置、粗过滤池、精过滤池、曝气池、滤沫池15和监测池16；所述的控制系统5包括控制单元、电源模块、网络模块、定位模块。

漂浮承载平台1，能够承载土渗浮床系统、各所需装置并浮游在所净化的水体之上；

动力装置2，分别装在所述浮力体首尾部的左右两侧，生成浮力体在水上移动所需的动力；

网络模块和定位模块，具有接收卫星信号的GPS通信模块及与服务器执行通信模块；

控制系统5，其根据所述通信装置提供的信息控制引擎装置及抽水泵。所述服务器包括：存储部，其存储所需净化库塘的电子地图、经过地的信息、装置在所述经过地之间的平均移动速度的信息及整个航行时间等的信息；通信部，其向所述通信装置提供存储在所述存储部的信息；控制部，其从外部网络接收所需净化库塘的气象信息，根据所述通信部接收的所述卫星信号将所述移动式水质净化装置的实时位置显示在所述电子地图，控制所述通信部的工作；可以比较水质监测装置提供的水质信息与服务器中预先设定的基准值，控制所述引擎装置的移动速速，当水质监测数据小于预先设定的基准值时系统可以更快地移动。

障碍检测装置，通过发射激光、电磁波声波等后接收反射信号的方式感测障碍物，其以抽水泵所在位置为系统首部，以首部所朝向的方向(0°)为基准从-90°到+90°为止以每次改变1°的方式连续地重复改变方位角的过程中发射所述激光、电磁波声波等并接收反射信号，利用反射信号算出障碍物方位及与障碍物的距离，同时将信息反馈给控制装置，控制装置可以根据反馈的信息控制引擎装置使系统绕过障碍物。

所述抽水装置的入水口与水质检测器相邻；所述的粗过滤池内安装多层过滤网7，所述的过滤网7沿水流方向网眼依次减小；

所述的精过滤池包括三个相邻的填料箱，第一填料箱8与第二填料箱9下端连通，第二填料箱9与第三填料箱10上端连通；所述的第一填料箱8从上往下依次铺设火山石与粉煤灰混合填料、鹅卵石，第二填料箱9从上往下依次铺设赤泥分子筛填料、鹅卵石，第三填料箱10内铺设活性炭填料；所述的第一填料箱8、第二填料箱9、第三填料箱10内填充量为40％～60％。

所述曝气池底下端安装储气仓11，储气仓11连通至曝气池内底部的布气板12；所述的曝气池上端安装灭菌灯13和药剂仓14。

所述的滤沫池15内安装泡沫过滤收集装置，滤沫池15出水口连通监测池16，监测池16内安装水质检测器，监测池16底部安装水泵，水泵出水端安装电控三通阀；所述的电控三通阀一端通过管道连通至水净化装置3的第一填料箱8上端，另一端通过管道连通至漂浮承载平台1外侧壁的排水管；所述的排水管处安装流量监测传感器。

所述电源模块中设置有光伏发电板和风力发电机；所述抽水装置的入水口处安装弧形或球形拦网6，所述的拦网6的网眼小于入水口内径。

所述的漂浮承载平台1呈流线型，漂浮承载平台1表面设置有抗氧化涂层。

所述水质检测器内安装的传感器包括余氯传感器、TOC传感器、电导率传感器、pH传感器、ORP传感器、浊度传感器中的一种或多种。

实施例2

使用方法：

1.根据不同的水体污染情况，预设水质检测器的监测指标；

2.第一填料箱8、第二填料箱9、第三填料箱10内分别填充填料，药剂仓14内放置浮选药剂；

3.将该装置放入待净化的水体中，启动自动巡航或按照设定路线航行，水质检测器实时监测，当监测到污染水质时启动水净化装置3；

4.污水从拦网6处进入，经过粗过滤池过滤掉体积相对较大的污染物，随后进入精过滤池；在第一填料箱8吸附筛网没有过滤掉的残渣、有害细菌，对污水中的油污和氟离子去除效果，调节污水的pH值呈中性，可以降低污染负荷和毒性；在第二填料箱9吸附污水中Cd²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺等重金属离子，中和厌氧部分酸化产生的小分子酸，营造偏碱性环境固定污水中的重金属，防止其浸出，同时对于有机废水的脱色、COD去除及放射性废水也有一定的处理效果；第三填料箱10活性炭能与诸如氧、氢、氮和硫等杂环原子反应形成不同的表面基团，可分别促进活性炭对碱性和酸性物质的吸附，有效调节污水的pH，同时可以对污水进行有效脱臭；

5.随后在曝气池中均匀分布臭氧，投加浮选药剂进行曝气浮选，同时紫外灭菌灯13打开，臭氧在紫外光的照射下产生羟基自由基，加速了有机物的降解，通过羟基自由基的强氧化作用在去除有机物、降低COD的同时，提高浊度污水的透明度和色度，进一步帮助净化污水；

6.进入滤沫池15内，过滤在曝气池中产生的泡沫；进入监测池16内对水体进行检测，若处理达标则通过排水管排放，若处理不达标则回流至第一填料箱8；

7.通过定位模块能够反映该装置实时位置，通过网络模块可以远程控制该装置的运行和查看定位与摄像头实时图像。

该装置可以采用渗透性能较好的填料作为滤料介质代替天然土壤，针对浊度污水中需要去除的不同污染物质采用对应的填料，在过滤截留、吸附和生物降解的协同作用下高效的去除污染物，造价和运行成本都比较低、管理方便、对负荷变化适应性强、出水具有一定的生物安全性、生态环境效益显著等优点；采用的一种用于库塘水质净化的移动式土渗浮床系统，既可以自动检测并净化污水，解放劳动力，提高处理效率，又能够利用土渗装置进行有针对性的对污水进行深度净化，同时该装置工艺简单，造价和运行成本低，运行和管理简单，具有良好的使用前景。

实施例3

水净化工作原理：进水在重力作用下首先经过火山石与粉煤灰混合填料区到达三段式垂直流土渗装置底部的鹅卵石层，在火山石和粉煤灰的吸附、过滤和酸碱调节下对污水进行初步净化，经过鹅卵石层布水后，污水进入赤泥分子筛填料区，在该区域污水中的重金属离子得到有效去除并脱色，进一步净化结束后，污水进入活性炭填料区进行深度净化，出水管将净化后的浊度污水收集在一起并导入表层湍流筛滤装置；

在曝气池内曝气为连续曝气，曝气管的进气为O₃，曝气管上有一层布气板12，用于将空气切割为气泡。当污水进入曝气池后，曝气管开始曝气，气压增大，气体被多孔板切割为小气泡向上浮起，当智能浮选药剂投放装置感应到曝气后开始投加浮选药剂进行曝气浮选，同时紫外灭菌灯13打开进行进一步灭菌，当污染物随气泡浮起至水面时，随水流进入滤沫池15，将夹带污染物的气泡拦截，等待人工定期清理回流槽。臭氧在紫外光的照射下产生羟基自由基，加速了有机物的降解，通过羟基自由基的强氧化作用在去除有机物、降低COD的同时，提高浊度污水的透明度和色度，进一步帮助净化污水。

Claims (9)

1.一种库塘水质净化移动式土渗浮床，包括漂浮承载平台、动力装置、水净化装置、探测器和控制系统，其特征在于：

所述的动力装置包括安装在漂浮承载平台尾部的推进装置和安装在船头的转向装置；所述的探测器包括安装在漂浮承载平台底部的水质检测器、安装在漂浮承载平台首端的障碍检测装置和摄像头；所述的水净化装置包括顺次连通的抽水装置、粗过滤池、精过滤池、曝气池、滤沫池和监测池；所述的控制系统包括控制单元、电源模块、网络模块、定位模块；

所述的精过滤池包括三个相邻的填料箱，第一填料箱与第二填料箱下端连通，第二填料箱与第三填料箱上端连通；所述的第一填料箱从上往下依次铺设火山石与粉煤灰混合填料、鹅卵石，第二填料箱从上往下依次铺设赤泥分子筛填料、鹅卵石，第三填料箱内铺设活性炭填料。

2.根据权利要求1所述的一种库塘水质净化移动式土渗浮床，其特征在于：所述抽水装置的入水口与水质检测器相邻；所述的粗过滤池内安装多层过滤网，所述的过滤网沿水流方向网眼依次减小；

所述的第一填料箱、第二填料箱、第三填料箱内填充量为40％～60％。

3.根据权利要求1所述的一种库塘水质净化移动式土渗浮床，其特征在于：所述曝气池底下端安装储气仓，储气仓连通至曝气池内底部的布气板；所述的曝气池上端安装灭菌灯和药剂仓。

4.根据权利要求1所述的一种库塘水质净化移动式土渗浮床，其特征在于：所述的滤沫池内安装泡沫过滤收集装置，滤沫池出水口连通监测池，监测池内安装水质检测器，监测池底部安装水泵，水泵出水端安装电控三通阀；所述的电控三通阀一端通过管道连通至水净化装置的第一填料箱上端，另一端通过管道连通至漂浮承载平台外侧壁的排水管。

5.根据权利要求4所述的一种库塘水质净化移动式土渗浮床，其特征在于：所述的排水管处安装流量监测传感器。

6.根据权利要求1所述的一种库塘水质净化移动式土渗浮床，其特征在于：所述电源模块中设置有光伏发电板和风力发电机；所述抽水装置的入水口处安装弧形或球形拦网，所述的拦网的网眼小于入水口内径。

7.根据权利要求1所述的一种库塘水质净化移动式土渗浮床，其特征在于：所述的漂浮承载平台呈流线型，漂浮承载平台表面设置有抗氧化涂层。

8.根据权利要求1所述的一种库塘水质净化移动式土渗浮床，其特征在于：所述水质检测器内安装的传感器包括余氯传感器、TOC传感器、电导率传感器、pH传感器、ORP传感器、浊度传感器中的一种或多种。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种库塘水质净化移动式土渗浮床的使用方法，其特征在于：

(1)根据不同的水体污染情况，预设水质检测器的监测指标；

(2)第一填料箱、第二填料箱、第三填料箱内分别填充填料，药剂仓内放置浮选药剂；

(3)将该装置放入待净化的水体中，启动自动巡航或按照设定路线航行，水质检测器实时监测，当监测到污染水质时启动水净化装置；

(4)污水从拦网处进入，经过粗过滤池过滤掉体积相对较大的污染物，随后进入精过滤池；在第一填料箱吸附筛网没有过滤掉的残渣、有害细菌，对污水中的油污和氟离子去除效果，调节污水的pH值呈中性，可以降低污染负荷和毒性；在第二填料箱吸附污水中Cd²⁺、Hg^{2 +}、Pb²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺这些重金属离子，中和厌氧部分酸化产生的小分子酸，营造偏碱性环境固定污水中的重金属，防止其浸出，同时对于有机废水的脱色、COD去除及放射性废水也有一定的处理效果；第三填料箱活性炭能与诸如氧、氢、氮和硫这些杂环原子反应形成不同的表面基团，可分别促进活性炭对碱性和酸性物质的吸附，有效调节污水的pH，同时可以对污水进行有效脱臭；

(5)随后在曝气池中均匀分布臭氧，投加浮选药剂进行曝气浮选，同时紫外灭菌灯打开，臭氧在紫外光的照射下产生羟基自由基，加速了有机物的降解，通过羟基自由基的强氧化作用在去除有机物、降低COD的同时，提高浊度污水的透明度和色度，进一步帮助净化污水；

(6)进入滤沫池内，过滤在曝气池中产生的泡沫；进入监测池内对水体进行检测，若处理达标则通过排水管排放，若处理不达标则回流至第一填料箱；

(7)通过定位模块能够反映该装置实时位置，通过网络模块可以远程控制该装置的运行和查看定位与摄像头实时图像。