專利名稱：太陽能驅(qū)動一體式著生藻生態(tài)堡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽能驅(qū)動一體式著生藻生態(tài)堡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著人們的環(huán)境意識的提高，對周圍的環(huán)境質(zhì)量要求越來越高，相應(yīng)需要構(gòu)建大量景觀水體，景觀水體的建設(shè)和保護成為城市生態(tài)建設(shè)的重要組成部分。景觀水體往往具有封閉性，水體置換周期長，受各種污染(尤其是各種面源污染)的影響大，氮磷營養(yǎng)鹽含量高，加上水體流動性差，自凈能力差，因此景觀水體更容易受到富營養(yǎng)化的威脅。水體富營養(yǎng)化后水體混濁，外觀呈現(xiàn)各種顏色，影響景觀水體由于藻類和其它生物產(chǎn)生的土腥素及硫醇、吲哚、胺類等物質(zhì)，使得水體散發(fā)土腥味、霉腐味和魚腥味；由于藻類大量死亡，耗氧微生物分解藻類消耗大量的氧氣，使水體的溶解氧下降，同時導(dǎo)致水生生物大量死亡。目前修復(fù)和凈化景觀水體的主要技術(shù)包括超聲波殺藻和投加藥劑、臭氧等物理化學(xué)凈化法；引清水稀釋、人工曝氣等工程措施；栽種高等水生植物、放養(yǎng)濾食性魚類和投加菌技術(shù)等生態(tài)方法。然而這些方法和措施中有些治標不治本，只能作短期救急的輔助方法，有治理費用較高，而且還易造成二次污染，有些耗水、耗電，且操作復(fù)雜，存在各自的缺點。研究表明，在適當(dāng)?shù)牧鲃訔l件下著生藻的競爭力大于浮游藻，而在靜止條件下，一些浮游藻由于能夠自主遷移來吸取營養(yǎng)物質(zhì)，競爭力大于著生藻。因此對于流動性較差的封閉性景觀水體，可采用人工驅(qū)動水流為著生藻源源不斷提供營養(yǎng)物質(zhì)，使之成為優(yōu)勢藻種。著生藻個體較大，容易清除，通過清理老化的藻體，可達到分離水體氮磷營養(yǎng)元素的目的。因此，在此基礎(chǔ)上開發(fā)一種能解決上述問題且適用于封閉性景觀水體富養(yǎng)化修復(fù)裝置，且要求這種裝置設(shè)計生態(tài)，并能與融進水體景觀之中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對以上問題，提供一種太陽能驅(qū)動一體式著生藻生態(tài)堡系統(tǒng)，本系統(tǒng)由太陽能能驅(qū)動水泵為著生藻提供營養(yǎng)，使之成為優(yōu)勢藻種，通過清理老化的藻體，達到去除水體中氮磷營養(yǎng)元素的目的。本發(fā)明適合于封閉性景觀富營養(yǎng)化水體的凈化與修復(fù)。在使用中不會產(chǎn)生二次污染，且設(shè)計整齊優(yōu)雅，能融合于景觀，著生藻堡在水面下，不需要占用土地面積，結(jié)構(gòu)緊湊，便于運輸與安裝。為了達到以上目的，本發(fā)明所采用的解決方案是
本發(fā)明提出的太陽能驅(qū)動一體式著生藻生態(tài)堡系統(tǒng)，包括太陽能電池板I、啟動控制器
2、無刷直流泵4、著生藻堡與支撐固定桿5，支撐固定桿5頂部固定有太陽能電池板1，啟動控制器2固定于支撐固定桿5上部，啟動控制器2連接太陽能電池板1，著生藻堡由竹棒7和木板6組成,木板6為長方形結(jié)構(gòu),所述木板6長度方向一側(cè)中部開有凹孔,凹孔內(nèi)設(shè)有突起；同側(cè)裝有兩個水泵安裝平臺，所述水泵安裝平臺上開有孔洞，直流無刷泵4安裝于水泵安裝平臺上，直流無刷泵4防水電纜3連接啟動控制器2 ;支撐固定桿5插入木板5設(shè)有突起的凹孔內(nèi)；所述木板6上均勻分布有竹棒7 ;支撐固定桿5上設(shè)有掛鉤9，木板6的兩角上設(shè)有小洞，所述小洞通過細繩連接掛鉤9。本發(fā)明中,所述木板6上均勻開有圓孔,竹棒7插入所述圓孔內(nèi)。本發(fā)明中，所述竹棒7相鄰排位置交替相錯，間距40mm。本發(fā)明中，所述支撐固定桿5下端呈錐形結(jié)構(gòu)，便于穩(wěn)定插在底泥中。本發(fā)明中，所述太陽能電池板I與水平面保護傾斜度，以便最大程度接受太陽光倉泛。本發(fā)明中，為控制水流均勻配水，在無刷直流泵4出口處安裝有偏心喇叭口。
本發(fā)明采用啟動控制器，在太陽光弱的情況下也能啟動無刷直流泵。本發(fā)明使用時控制著生藻堡體中最大水流速為0. I m/s。該著生藻堡底部米用500_X500_X25mm木板,米用40cmX 020mm的竹棒整齊固定在木板上，相鄰排位置交替相錯，間距40mm。該支撐固定桿包括底部插入底泥固定裝置系統(tǒng)、支撐著生藻堡的支撐固定桿。支持著生藻堡的支撐固定桿由凹槽和拉線組成，并能根據(jù)水位的高低自由調(diào)節(jié)著生藻堡的位置，使之剛好處在水面以下。由于采用了上述方案，本發(fā)明具有以下特點
I、該裝置能夠根據(jù)著生藻生長需要，自動調(diào)節(jié)輸入營養(yǎng)物質(zhì)的快慢。即在陽光充足時，著生藻的光合作用強，相應(yīng)所需要的營養(yǎng)物質(zhì)多，同時太陽能板提供給水泵的功率提高，使水流流速增大以滿足著生藻的生長需要；在陽光不充足時，著生藻光合作用所學(xué)營養(yǎng)物降低，同時太陽能板提供給水泵的功率也降低。因此無需蓄電池蓄能調(diào)節(jié)。2、本設(shè)備采用太陽能作為能源，在無二次污染的情況下有效實現(xiàn)去除氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，有效地防治水體富營養(yǎng)化，有長期凈化水體的效果。3、該發(fā)明中的堡體不僅為著生藻生長提供附著及生長基質(zhì)，同時又可以吸引浮游動物到其上棲息繁殖，從而形成健康的、平衡的生態(tài)系統(tǒng)。4、本設(shè)備設(shè)計整齊優(yōu)雅，立于景觀水體中，其上附著綠色著生藻，且有泵供養(yǎng)驅(qū)動的水流潺潺，不失為景觀水體中一景。5、本裝置的著生藻堡在水面下，不需要占用土地面積，且結(jié)構(gòu)緊湊，拆卸安裝容易，便于運輸與安裝。


圖I為著生藻堡下墊面木板的尺寸構(gòu)造圖。圖2為太陽能驅(qū)動一體式生態(tài)堡系統(tǒng)的左視圖。圖3為太陽能驅(qū)動一體式生態(tài)堡系統(tǒng)的主視圖。圖4浮游藻和著生藻平均生物量比較圖。圖中標號1為太陽能電池板，2為啟動控制器，3為防水電纜，4為直流無刷泵，5為支撐固定桿，6為木板,7為竹棒。8為細繩,9為掛鉤，10為凹槽；11為突起；12為水泵安裝平臺；13為圓洞；14為小洞。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖所示系統(tǒng)構(gòu)造對本發(fā)明作進一步的說明。實施例I :本發(fā)明設(shè)計成一體式裝置，如圖2、3所示，其中在水面上的部分由太陽能電池板I和啟動控制器2組成；水下部分由直流無刷泵4、著生藻堡(下墊面木板6和竹棒7組成)、支撐固定桿5組成。太陽能電池板I用絞架連接在支撐固定桿5的頂端，并可以根據(jù)當(dāng)?shù)卣缣柛叨日{(diào)節(jié)傾斜角度，以便接受最大的太陽能。清潔能源多晶硅太陽能板I是整個裝置中的價值最高的部分，其作用是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)化為電能，來推動直流無刷水泵工作。選用12V/60W，所產(chǎn)生的電流由啟動控制器2控制，其作用是在太陽光較弱下，能產(chǎn)生較大的啟動電流來啟動直流無刷泵4，啟動控制器2和直流無刷水泵4之間由防水電纜3連接，直流無刷水泵4選用兩臺，均勻布置在著生藻堡同側(cè)，位置尺寸如圖I所示，所產(chǎn)生的水流直接進入著生藻堡體，著生藻堡體是由下墊面木板6和竹棒7組成,下墊面木 板主體尺寸為500mmX 500mmX 25mm,長邊的一側(cè)的中間凹去050mm的半圓，半圓中間位置留有15mmX 15mm的突起11 ;同側(cè)的1/4處分別多出IOOmmX IOOmm水泵安裝平臺12，其上中心上留有040mm的水泵吸水管洞；對側(cè)的兩角處分別鉆05mm的小洞14 ;木板上面整齊鉆有020mm的圓洞13,圓洞13的前后左右間距為40mm,為使水流均勻，每排圓洞13位置交錯排列，竹棒尺寸為40cmX 020mm,安裝時,在竹棒的一端纏繞稍許麻絲直接插在圓洞上即可。支撐固定桿5主體結(jié)構(gòu)是一根05OmmX 2500mm的木棒,木板的下端削尖,便于深深穩(wěn)定插在底泥中，木棒的中間部分做15mmX15mm凹槽10,與著生藻堡體下墊面木板長邊中心半圓凹槽中的突起相連，其間隔為100mm，共12個，距頂端500mm處做一掛鉤9，掛鉤9通過細繩8與木板兩角處的05mm小洞14拉緊連接，與凹槽10共同組成支撐著生藻堡的支撐固定桿。能根據(jù)水位的高低自由調(diào)節(jié)著生藻堡的位置，使之剛好處在水面以下。木棒的頂端接有活動角支架，固定并可調(diào)節(jié)太陽能電池板傾角。因此此裝置安裝方便，構(gòu)件標準，便于大批量生產(chǎn)，運輸和現(xiàn)場組裝。由于本發(fā)明設(shè)備采用太陽能為直流無刷水泵供電，不需要外加能源，實現(xiàn)了運行成本中能耗為零。上述對發(fā)明裝置的描述是為了便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些裝置做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他裝置中而不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的發(fā)明裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對本發(fā)明裝置做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。下面通過圍隔實驗對本發(fā)明中的堡體流速選擇作進一步說明
設(shè)計圍隔實驗裝置長I. 5m，寬0. 4m，高I. 5m，底部沒有底板，插入底泥中約15cm，上覆水與底泥直接接觸，中間用PVC板隔開，隔板長約I. lm，距離兩端約為0. 2m。各裝置內(nèi)安置潛水泵驅(qū)動水體流動，流速分別控制為0 m/s、0. I m/s、0. 2 m/s和0. 3 m/s，培養(yǎng)一段時間后，各實驗裝置內(nèi)單位面積著生藻的生物量和浮游藻濃度如圖4所示。試驗結(jié)果表明，
0.lm/s左右的流速對刺激著生藻類快速生長及有效抑制浮游植物生長具有最佳的綜合效果。
權(quán)利要求
1.一種太陽能驅(qū)動一體式著生藻生態(tài)堡系統(tǒng)，包括太陽能電池板(I)、啟動控制器(2)、無刷直流泵(4)、著生藻堡與支撐固定桿(5)，其特征在于支撐固定桿(5)頂部固定有太陽能電池板(I)，啟動控制器(2)固定于支撐固定桿(5)上部，啟動控制器(2)連接太陽能電池板(I)，著生藻堡由竹棒(7)和木板(6)組成，木板(6)為長方形結(jié)構(gòu)，所述木板(6)長度方向一側(cè)中部開有凹孔，凹孔內(nèi)設(shè)有突起；同側(cè)裝有兩個水泵安裝平臺，所述水泵安裝平臺上開有孔洞，直流無刷泵(4)安裝于水泵安裝平臺上，直流無刷泵(4)防水電纜(3)連接啟動控制器(2);支撐固定桿(5)插入木板(5)設(shè)有突起的凹孔內(nèi)；所述木板(6)上均勻分布有竹棒(7);支撐固定桿(5)上設(shè)有掛鉤(9)，木板(6)的兩角上設(shè)有小洞，所述小洞通過細繩連接掛鉤(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能驅(qū)動一體式著生藻生態(tài)堡系統(tǒng)，其特征在于所述木板(6)上均勻開有圓孔，竹棒(7)插入所述圓孔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能驅(qū)動一體式著生藻生態(tài)堡系統(tǒng)，其特征在于所述竹棒(7)相鄰排位置交替相錯，間距40mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能驅(qū)動一體式著生藻生態(tài)堡系統(tǒng)，其特征在于所述支撐固定桿(5)下端呈錐形結(jié)構(gòu)，便于穩(wěn)定插在底泥中。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能驅(qū)動一體式著生藻生態(tài)堡系統(tǒng)，其特征在于所述太陽能電池板(I)與水平面保護傾斜度，最大程度接受太陽光能。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能驅(qū)動一體式著生藻生態(tài)堡系統(tǒng)，其特征在于在無刷直流泵(4)出口處安裝有偏心喇叭口。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能驅(qū)動一體式著生藻生態(tài)堡系統(tǒng)，其特征在于使用時，控制著生藻堡最大水流速度為0. lm/so
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能驅(qū)動一體式著生藻生態(tài)堡系統(tǒng)，提供給堡體營養(yǎng)物質(zhì)，使其中的著生藻成為優(yōu)勢藻種，達到吸收和分離水中營養(yǎng)物質(zhì)、修復(fù)富營養(yǎng)化水體的目的。結(jié)構(gòu)采用一體式模式，由太陽能板、啟動控制器、直流無刷泵、著生藻堡及固定支撐結(jié)構(gòu)組成，著生藻堡是由竹棒整齊固定在木板上，著生藻生長在竹棒上。太陽能板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能推動水泵運轉(zhuǎn)，驅(qū)動水流為著生藻堡源源不斷提供營養(yǎng)元素，使之成為優(yōu)勢藻種，通過清理老化的藻體，達到去除水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，從而控制水體富營養(yǎng)化。本發(fā)明適合于封閉性景觀水體的水質(zhì)維護與生態(tài)修復(fù)，且就其裝置造型優(yōu)雅簡潔而言，本身不失為一種景觀。采用太陽能供電，在無二次污染的情況下有效防治水中藻類過度生長，達到修復(fù)水體的目的。著生藻堡在水面下，不需要占用土地面積，結(jié)構(gòu)緊湊，便于運輸與安裝。
文檔編號C02F3/32GK102826658SQ20121032168
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者張海平, 張冰, 李飛鵬, 陳玲, 趙建夫 申請人:同濟大學(xué)