[发明专利]一种防止水库富营养化装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防止水库富营养化装置和方法，是一种水资源保护、水生态环境保护与修复的环保装置和方法，是一种改善水库或湖泊等水域水质的装置和方法。

背景技术

水库在河流治理及水资源开发利用上都具有非常重要的作用。而水体长期滞留库区会引发水体理化性和环境的变化，水质会呈现出与自然流动的河流不同的种种现象。高坝建成后，库内水流变缓，库水更新期加长，水体受太阳辐射和对流混合及热量传输作用，形成特殊的水温结构。即，在日照和气温作用下，库水表面吸收了阳光短波辐射和大气长波辐射的大部分热量，水温迅速升高至与气温相近。而水库的深层水体温升较缓慢，仍然保持较低的温度，形成明显的温度分层结构。呈这种水温状态的水库称为成层型水库。在形成水温分层的水库中，下层的水温与水温跃层相比要低很多。因此，从下层取水时，下方的冷水流出的现象称为冷水现象。水库下泄冷水会影响鱼类产卵和农作物的生长。

另外，水库的水温特性是水库水质的重要指标，而且直接影响其它水质指标。库区的营养盐类持续蓄积，发展成营养盐浓度较高的水体，导致蓝藻类等浮游植物异常增殖，藻华使得水面呈现绿色，供水水体出现异味等问题，严重影响景观以及用水的现象称为富营养化现象。库区内的浮游植物可分为蓝藻类、绿藻类和硅藻类这三类，其中绿藻类和硅藻类基本是几乎不动的，而蓝藻类中具有细胞内有气泡且能上下移动的类型。因此，水库温度分层稳定且水不流动时，蓝藻容易聚集到水面表层。并且，对于滞留在中下层的绿藻类和硅藻类来说，可以利用的光照减少，绿藻类及硅藻类的数量逐渐减少，结果导致蓝藻类占据优势。

浮游植物繁殖的环境因素有日照、水体滞留时间、水温和营养盐。浮游植物的生长是在有机物的合成反应—光合作用超过分解反应—呼吸条件下进行，此过程需要充足的光照条件。水体中向下光线减弱很快，水越深处光合作用越弱。浮游植物的繁殖与水体在水库内的滞留时间密切相关。水体的滞留时间越短，水库水体的流速越快，库区内的浮游植物充分增殖之前就会更新，很难发生异常增殖。另外，藻类的光合作用引起的细胞繁殖的速度随水温上升而加快，而一旦超过某个界限则会下降。藻类的繁殖需要与其种类相适宜的水温，与硅藻类相比，蓝藻类光合作用的适宜温度偏高。

现有技术对水深较深水域的这些问题基本没有什么办法，只是在水面进行搅动，或在水深较深处设置引水洞等方式对水体进行搅动，但作用不十分明显。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种防止水库富营养化装置和方法。所述的装置和方法通过水下曝气过程使水库或湖泊内相对静止的水体产生垂向和横向循环流，解决了浮游植物异常繁殖和水库湖泊富营养化的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种防止水库富营养化装置，包括：设置在形成温度分层的水库库底的曝气器，所述的曝气器通过输气管道与设置在岸上的空气压缩机连接。

进一步的，所述的曝气器包括：两个半球形或两个半圆柱形的开合体，所述的开合体的一侧设有合页并与底座连接，所述的底座固定在水库的库底。

进一步的，所述的开合体的截面形状为圆形、正方形或长方形中的一种。

进一步的，所述的开合体上设有使开合体关闭的弹簧。

进一步的，所述的开合体上设有排水泵。

一种使用上述装置的防止水库富营养化的方法，所述方法的步骤如下：

利用空气压缩机将空气通过输气管道输送到水库底部设置的曝气器中；

当曝气器内的气压力矩和开合体自重力矩之和大于外部水压力力矩和弹簧拉力力矩之和时：

P_气×h_0气＋G_重×h_0重＞P_水×h_0水＋F_弹簧×h_0弹簧（1）

开合体打开，释放压缩空气，向水体中强制加入空气；