[发明专利]一种用于湖泊治理的移动式风能曝气系统

说明书

本发明公开了一种用于湖泊治理的移动式风能曝气系统，包括浮体、风力发电机、可视化探测器、蓄电池、空压机、潜水推流桨、主曝气管和支曝气管，浮体表面为整体封闭设置，浮体中心设置为空心，风力发电机有多个叶轮，整体组合成球形，以保证风力发电机的运行不受风向的约束，可视化探测器设置有两个探头，根据设定的距离探测周围的障碍物和系统所处位置的水深，调节潜水推流桨调转方向，避免浮体与障碍物碰撞或行至岸边形成搁浅，主曝气管绕着浮体底表面的圆形边界进行布置，按照一定的间距均匀布置支曝气管，支曝气管上均匀布置有曝气孔，开孔方向背向浮体的中心，本发明中的系统可以自动运行，无需人工操作，高度实现自动化控制。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体是一种用于湖泊治理的移动式风能曝气系统。

背景技术

虽然我国水资源总量多，但由于人口数量庞大，人均用水量低，而其中能作为饮用水的水资源更加有限。工业废水、生活污水和其他废弃物带入江河湖泊等水体的污染物超过了水体的自净能力，造成了水体的严重污染。水体受到污染后导致水体的物理、化学、生物等方面特征的改变，从而影响到水的利用价值，危害人体健康或破坏生态环境。水污染处理中最为复杂和困难的问题是富营养化，一方面是由于污染源比较复杂，既有天然源，又有人为源，既有外源性，又有内源性；另一方面是由于营养物质的去除难度高。湖泊、江河和海湾等缓流水体中的氮、磷等植物营养物质含量过多，很容易引起富营养化。当水体中出现富营养化现象时，水体中的浮游植物大量生殖，水中的溶解氧含量降低，导致鱼类难以生存，藻类种类减少，加快了湖泊等水体的老化。

目前针对湖泊等受污染水体所采用的技术手段主要有工程性措施、化学方法和生物性技术。其中，工程性措施包括挖掘底泥沉积物、进行水体深层曝气、注水冲稀以及在底泥表面敷设塑料等方法。化学方法主要包括凝聚沉降和采用化学药剂杀藻，比如向水体中投加铁、钙或铝等药剂，通过其与溶解性盐反应生成不溶性沉淀物而沉淀下来，进行去除。生物性技术主要是利用水生生物吸收氮、磷等元素进行代谢活动去除水体中的营养成分。生物性技术中应用较多的是生物修复技术，通常采取的措施为溶解氧浓度控制、光强控制、垂直混合控制、入湖河流营养盐控制、鱼类群落控制和湖滨带生态控制。在这三种方法中，工程性措施对生态系统产生的影响较小，但是一般需要人进行操作，需要大量耗能、耗时和耗力，且效率较低。化学方法需要向水体中投加药剂来降低污染物含量，但是投药量难控制，如果投加的药量过多，对水体会产生二次污染。生物性技术对水体产生的影响也较小，但是需要人工进行管理，生长条件也较为苛刻，很容受季节的影响，适应性较差。因此，如何提供一种既能节约能源和人力又不会对水体产生二次污染的处理系统具有很大的现实意义。

目前，很多研究者提出可以利用太阳能或风能为能源对污染水体进行处理，比如通过为污染水体曝气来高水体溶解氧浓度的方法。如中国专利文献CN2015207145853中公开了一种用于河道治理及维护的移动式太阳能推流曝气装置，具体涉及一种以太阳能为能源，包含太阳能电池板、曝气装置、蓄电池和推进器的装置，但此装置需要人来完成操作，无法自行运行。如中国专利文献CN201710569566X中公开了一种槽箱型太阳能浮岛及生态水体修复系统，其包含出水槽箱、进水槽箱、多个曝气单元、出水管路、进水管路、浮体、太阳能板和绿色植物等，但此系统的最终处理效果依赖于植物的吸收作用，受季节的影响较大，处理效果不稳定。除太阳能的应用较多之外，风能在水处理领域的应用也较为广泛，但大多数工艺中所用到的风力发电机的叶轮扫风面积受风向的影响较大，因而发电机的输出功率较低。因此，如何提高风力发电机的输出效率也是一个针对风能的有效利用而需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于湖泊治理的移动式风能曝气系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：