[发明专利]基于臭氧-超声复合技术的生态水体智慧管控系统和方法

说明书

本发明涉及环保领域的水处理技术，旨在提供一种基于臭氧‑超声复合技术的生态水体智慧管控系统和方法。该系统包括臭氧发生器、超声波设备和富磷消减装置，以及布置在水体中的多个水质传感器，水质传感器上的各传感器、芯片等分别与控制器模块相连，通过NB‑iot物联网络实现与智慧管控中心服务器之间的数据传输；控制器模块还通过信号线分别连接臭氧发生器、超声波设备和富磷消减装置。本发明在消除磷酸根的同时降解水中的氨氮使之成为氮气和水，杜绝水处理过程生成对生态水系统具有负面影响的成分，保证了生态水体内的生态平衡不被破坏。通过大数据云计算智慧化决策来控制生态水体水质控制设备运行状态，实现对水体生态多要素的实时全面有效管控。

技术领域

本发明属于环保领域的水处理技术，特别涉及基于臭氧-超声复合技术的生态水体 智慧管控系统和方法。

背景技术

一切稳定存在的生态都是基于物质多样性以及它们之间相互影响和作用的动态平 衡，生态水体自然也不例外。生态平衡的生态水体是水体内各种动、植物、微生物以其他非生命体物质以相互吃和被吃、吸收和被吸收的营养关系平衡。生态水体内的生态平 衡不仅受生态水体内部多种生物和物质的影响，也受到水体之外大环境生物迁徙进入和 物质进出的冲击和影响。

生态水体的管控，核心内容就是“生态平衡”的管控，即在生态水体因内部和外界原因造成生命和非生命体的容量超过了生态水体自身调控能力的时候，在生态崩溃前后通过人工管控的方式，用技术手段增减各种生物和物质的数量来促成或重建生态平衡。 但是，长期以来，水处理行业在项目管理上和技术应用上一直都没有清晰区分生态水体 管控以及生活和工农业污废水净化处理这两个相关但又有很大区别的概念。

生活和工农业污废水净化处理主要是为了达到国家制定的一系列水排放标准，而这 些达标排放的水是不是适合在特定区域、时间和气候条件下的生态水体的水质要求并没 有予以重视。造成这一现象的历史原因是中国的水污染源最引人瞩目是来自生活和工农 业生产的污废水，同时由于资金投入和技术积累不足，让各级管理机构和研发部门不得不把注意力集中在这类污废水上。其次，由于两者都采用基本一致的物理、化学和生物 原理来处理水中有机、无机、微生物等物质，即无外乎是氧化还原、降解分解、过滤清 除、沉淀聚集和灭杀生物等技术(组合)途径，很容易造成一种把前者处理好了，生态 水体也就能管控好了的认知，从观念上把水质对人体“干净无害”作为水处理的最高目 标了。这个“最高目标”显然有缺陷，最接近生活的浅显实例是干净无害的家庭自来水， 不能直接用来给家里的鱼缸换水。

当前主要的生态水体的处理技术手段主要包括：(1)引水置换方式：将外来的清洁水资源输入生态水体，使生态水体中各种污染物浓度降低。这种方法必须有充足的清 洁水源作保证。引水置换方式的主要缺陷是受配套水资源、设施和政策的限制。(2) 循环过滤方式：在需要净化的水体中，根据生态水体的大小和可能面临的污染，配套循 环过滤所需的管线、电器、滤材等设施。循环过滤能消除水中的固体杂质而美化水体， 但是对生态水体中危害最大的化学污染物和微生物毒害则没有消除作用。(3)投加化 学药剂：是一种短平快的生态水体处理技术手段，能够针对不同的污染情况对症下药， 能简单快捷地见效。投放化学药剂虽可以在一段时间内使生态水质净化美化，但久而久 之，水中的有害生物会产生耐药性，化学药剂的效能会下降，间隔缩短，投放量增加。 对于持续污染的生态水体，长期投放药剂必定带了新的污染问题，即对环境的二次污染 而破坏生态平衡。(4)生物生态修复技术：是利用人为投放或者培育有益的生物种群， 对生态水中污染物进行转化及降解，从而使水体水质得到恢复。这种技术是自然界恢复 能力和自净能力的一种强化，是当前环保技术的研究开发热点。因为要使有益的生物种 群能够生存并发挥净化美化水体的作用，仍离不开精心维护这些有益种群有效生存的生 态水体环境，以此面对的日常管理难题与自然和人为破坏生态水体因素没有不同。此外， 生物生态修复的时间长、效率低，往往需要巨大的缓冲蓄水池以满足生态修复必须的时 间和空间。(5)清淤掏泥法清淤掏泥法式针对已经生态奔溃或处于奔溃边缘的生态水 体进行的大动干戈“事后整治”手段，虽能短期恢复一定的水清洁要求，但是这种事后 补救不能避免生态水体再次崩溃——因为再次摧毁生态平衡的内外条件一个都没减少。