本發(fā)明涉及一種自動(dòng)巡游式多聯(lián)耦合水質(zhì)凈化器，屬于水環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水污染問題日益突出。大量未經(jīng)處理或處理不達(dá)標(biāo)的污水直接排入河流、湖泊等水體中，導(dǎo)致水體水質(zhì)的全面惡化。尤其是城市和農(nóng)村中廣泛分布的靜水水域，其內(nèi)部水流速度緩慢，污染物擴(kuò)散緩慢，且水體自凈能力差，極易造成污染物在水體中的滯留，使水體污染嚴(yán)重。同時(shí)，靜水水域還會(huì)對(duì)周邊環(huán)境如土壤、動(dòng)植物、生活水源等造成較大的影響，使得環(huán)水域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能遭受破壞，更會(huì)導(dǎo)致污染物沿食物鏈遷移和富集，嚴(yán)重?fù)p害人類生活和健康，因此加強(qiáng)靜水水域的環(huán)境治理及保護(hù)對(duì)整體生態(tài)環(huán)境的改善具有重要的意義。

由于污染物的來源及形成機(jī)制不同，水體中溶解或懸浮的污染物具有種類多、成分復(fù)雜等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的水處理方法如生物凈化法、物理吸附法、混凝沉淀法、高級(jí)氧化法等均對(duì)特定水體中污染物具有一定的去除效果。其中生物凈化技術(shù)是目前廣泛使用的一種污染物原位攔截技術(shù)，通過生物填料表面形成的生物膜對(duì)水體中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行截留并分解成為無害物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化的目的。但由于微生物可分解代謝的污染物種類有限，作為單一水質(zhì)凈化方法其效率并不高，應(yīng)用范圍也受到了限制。光催化技術(shù)是目前的研究熱點(diǎn)，納米晶體TiO2不但具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性高、耐光腐蝕、難溶于水和無毒性等優(yōu)點(diǎn)，而且在光輻射條件下將大多數(shù)污染物質(zhì)氧化還原為H2O和CO2，尤其是對(duì)水中難降解的有機(jī)污染物具有很好的去除效力。

污染物在靜水水域中的分布具有極不均勻的特點(diǎn)，在靜水水域中心與周邊，上下水流層等不同區(qū)域差異極大，污染物的組成及其分布也極不均勻，采用單一的凈化手段難以起到很好的去除效果。同時(shí)固定式凈化裝置在靜水條件下作用范圍小、效率底，且大量的布設(shè)固定式凈化裝置不但投資巨大，且后期維護(hù)較為困難。因此目前亟需開發(fā)一系列針對(duì)靜水水域環(huán)境治理與修復(fù)的高效裝置，不但要求具有較高的凈化效率，而且需要具有全水域凈化、維護(hù)方便、無二次污染等特點(diǎn)。目前將物理吸附、生物凈化以及光催化氧化等多種技術(shù)耦合為一個(gè)整的多元凈化裝置及技術(shù)具有較好的應(yīng)用前景，本發(fā)明就是在上述技術(shù)背景下提出的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種自動(dòng)巡游式多聯(lián)耦合水質(zhì)凈化器，可漂浮于水面并在全水域范圍內(nèi)自動(dòng)巡游；同時(shí)采用生物凈化、物理吸附與光催化的三元耦合技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行凈化處理，可有效的去除、降解污水中的大多數(shù)污染物質(zhì)，具有作用面積大、凈化效果好、適應(yīng)性強(qiáng)、便攜及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種自動(dòng)巡游式多聯(lián)耦合水質(zhì)凈化器，包括框體、用于凈化水體的藥芯、供電裝置、用于使所述框體漂浮在水面上的浮水機(jī)構(gòu)、用于將外界水體中的水抽入所述框體中的抽水機(jī)構(gòu)；所述框體的頂部開設(shè)有一敞口，所述框體漂浮在水面上，所述框體內(nèi)開設(shè)螺旋凈化槽，所述藥芯位于所述螺旋凈化槽中，所述螺旋凈化槽為螺旋形，所述框體的外壁上開設(shè)有一連通所述螺旋凈化槽的開口，所述供電裝置電連接所述抽水機(jī)構(gòu)，所述浮水機(jī)構(gòu)、所述供電裝置、所述抽水機(jī)構(gòu)均固定連接所述框體，所述抽水機(jī)構(gòu)連通所述螺旋凈化槽的中心。

優(yōu)先地，所述浮水機(jī)構(gòu)包括若干個(gè)浮筒，若干個(gè)所述浮筒圍繞所述框體的軸心等間距分布，若干個(gè)所述浮筒的頂壁固定連接所述框體的底壁。

優(yōu)先地，所述抽水機(jī)構(gòu)包括上水管、潛水泵和進(jìn)水管；所述潛水泵固定設(shè)置在所述浮水機(jī)構(gòu)的底部，所述進(jìn)水管的一端連通所述潛水泵的進(jìn)水口，所述進(jìn)水管的另一端連通外界水體，所述上水管的一端連通所述潛水泵的出水口，所述上水管的另一端穿過所述浮水機(jī)構(gòu)、所述螺旋凈化槽的中心向上伸入外界空氣中，所述上水管的另一端比所述框體上表面高15cm~45cm。

優(yōu)先地，包括供電裝置，所述供電裝置包括太陽能板，所述太陽能板鋪設(shè)在所述框體的上表面，所述太陽能板的面積小于所述螺旋凈化槽的上表面面積，所述太陽能板電連接所述潛水泵，所述太陽能板的中心開設(shè)有配合所述上水管的圓孔，所述太陽能板、所述螺旋凈化槽同軸設(shè)置。

優(yōu)先地，包括若干個(gè)分隔網(wǎng)，若干個(gè)所述分隔網(wǎng)固定設(shè)置在所述螺旋凈化槽中，若干個(gè)所述分隔網(wǎng)將所述螺旋凈化槽分隔為若干個(gè)腔室，若干個(gè)所述分隔網(wǎng)上均開設(shè)多個(gè)的孔。

優(yōu)先地，所述藥芯包括生物凈化球、多孔濾塊和光催化陶粒，若干個(gè)所述生物凈化球、若干個(gè)所述多孔濾塊和若干個(gè)所述光催化陶粒沿著所述螺旋凈化槽由內(nèi)向外填放在所述螺旋凈化槽中，若干個(gè)所述生物凈化球、若干個(gè)所述多孔濾塊位于所述太陽能板的下方。

優(yōu)先地，包括過濾網(wǎng)，所述過濾網(wǎng)固定設(shè)置在所述進(jìn)水管的另一端。

優(yōu)先地，所述生物凈化球材質(zhì)為聚烯烴塑料，所述生物凈化球外形為鏤空球形，所述生物凈化球內(nèi)裝有聚氨酯基體的生物填料，所述生物凈化球的表面附著有生物膜；所述多孔濾塊為活性炭塊，所述粒徑2cm~5cm；所述光催化陶粒的粒徑為5~10mm，所述光催化陶粒的表面均負(fù)載有納米TiO2光催化膜。

優(yōu)先地，所述上水管材質(zhì)為PVC管，所述浮筒材質(zhì)為工程塑料。

優(yōu)先地，所述潛水泵為75W直流潛水泵。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

1．本發(fā)明采用螺旋切向出水結(jié)構(gòu)使得本發(fā)明能在水面自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，對(duì)水中障礙物或河岸可有效的旋轉(zhuǎn)避讓，從而可在全水域范圍內(nèi)實(shí)施巡游凈化，作用范圍大，無死角，適合于各類封閉式靜水水域的水質(zhì)凈化。

2．本發(fā)明將生物凈化、物理吸附與光催化降解技術(shù)集成于一體，充分發(fā)揮三種水質(zhì)凈化技術(shù)對(duì)水中污染物去除的優(yōu)勢，形成三元互補(bǔ)型凈化，可有效的降低水中的各類污染物濃度，提高水質(zhì)凈化效率，處理效率高。

3．本發(fā)明采用由內(nèi)至外的螺旋式水流流動(dòng)方式，有效的延長了水流沿程長度，降低了螺旋凈化槽內(nèi)的水流速度，并延長了污水在槽內(nèi)的水力停留時(shí)間，提高了水質(zhì)凈化效率。

4．本發(fā)明采用強(qiáng)制循環(huán)方式將水體中部的水提升至水面并噴灑至螺旋凈化槽中，增大了水-氣反應(yīng)界面，不但提高了水中的含氧量及生物凈化效率，同時(shí)也增強(qiáng)了靜水湖泊水體的對(duì)流，有利于提高對(duì)靜水水體內(nèi)污染物的去除效率。

5．本裝置采用太陽能為能源，可全天無人值守工作，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便。

6．本裝置集成度高，方便搬運(yùn)，起效快，且內(nèi)裝凈化耗材更換方便，生產(chǎn)成本和維護(hù)成本低廉。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明的主視圖；

附圖2是本發(fā)明的俯視圖；

附圖3是本發(fā)明的A-A向截面圖；

附圖4是螺旋凈化槽的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖5是浮桶的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標(biāo)記含義，1-水面；2-螺旋凈化槽；3-太陽能板；4-上水管；5-生物凈化球；6-多孔濾塊；7-光催化陶粒；8-浮筒；9-潛水泵；10-進(jìn)水管；11-湖床；12-底泥層；13-分隔網(wǎng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提供一種自動(dòng)巡游式多聯(lián)耦合水質(zhì)凈化器，包括框體、用于凈化水體的藥芯、供電裝置、用于使所述框體漂浮在水面1上的浮水機(jī)構(gòu)、用于將外界水體中的水抽入所述框體中的抽水機(jī)構(gòu)；所述框體的頂部開設(shè)有一敞口，所述框體漂浮在水面1上，所述框體內(nèi)開設(shè)螺旋凈化槽2，所述藥芯位于所述螺旋凈化槽2中，所述螺旋凈化槽2為螺旋形，所述框體的外壁上開設(shè)有一連通所述螺旋凈化槽2的開口，所述供電裝置電連接所述抽水機(jī)構(gòu)，所述浮水機(jī)構(gòu)、所述供電裝置、所述抽水機(jī)構(gòu)均固定連接所述框體，所述抽水機(jī)構(gòu)連通所述螺旋凈化槽2的中心。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中所述浮水機(jī)構(gòu)包括一個(gè)浮筒8，所述浮筒8與所述框體同軸，一個(gè)所述浮筒8的頂壁固定連接所述框體的底壁。所述浮筒8為圓柱形中空密閉桶體，材質(zhì)為工程塑料，浮筒8直徑2.5m，中部設(shè)有配合所述上水管4的圓孔。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中所述抽水機(jī)構(gòu)包括上水管4、潛水泵9和進(jìn)水管10；所述潛水泵9固定設(shè)置在所述浮水機(jī)構(gòu)的底部，所述進(jìn)水管10的一端沿水平方向連通所述潛水泵9的進(jìn)水口，所述進(jìn)水管10的另一端沿水平方向連通外界水體，所述過濾網(wǎng)固定設(shè)置在所述進(jìn)水管10的另一端，可避免吸水過程中對(duì)底泥層12的擾動(dòng)，并阻止泥沙的吸入，從而保證潛水泵9的平穩(wěn)運(yùn)行；所述上水管4的一端連通所述潛水泵9的出水口，所述上水管4的另一端穿過所述浮水機(jī)構(gòu)、所述螺旋凈化槽2的中心向上伸入外界空氣中，所述上水管4的另一端比所述框體上表面高15cm~45cm，本發(fā)明中所述潛水泵9為75W直流潛水泵。所述進(jìn)水管10

進(jìn)一步地，所述上水管4的另一端彎曲，開口朝下，出水口位于太陽能板3上方30cm處，使得水體接觸空氣，增加水體的含氧量，提高了生物進(jìn)化球5的工作效率。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中包括供電裝置，所述供電裝置包括太陽能板3，所述太陽能板3鋪設(shè)在所述框體的上表面，所述太陽能板3的面積小于所述螺旋凈化槽2的上表面面積，所述太陽能板3電連接所述潛水泵9，所述太陽能板3的中心開設(shè)有配合所述上水管4的圓孔，所述太陽能板3、所述螺旋凈化槽2同軸設(shè)置。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中包括十一個(gè)分隔網(wǎng)13，十一個(gè)所述分隔網(wǎng)13固定設(shè)置在所述螺旋凈化槽2中，十一個(gè)所述分隔網(wǎng)13將所述螺旋凈化槽2分隔為十二個(gè)腔室，用于將各種藥芯材料分隔限位，十一個(gè)所述分隔網(wǎng)13上均開設(shè)多個(gè)等間距分布的孔，孔為任意形狀。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中所述藥芯包括生物凈化球5、多孔濾塊6和光催化陶粒7，若干個(gè)所述生物凈化球5、若干個(gè)所述多孔濾塊6和若干個(gè)所述光催化陶粒7沿著所述螺旋凈化槽2由內(nèi)向外填放在所述螺旋凈化槽2中，若干個(gè)所述生物凈化球5、若干個(gè)所述多孔濾塊6位于所述太陽能板3的下方。生物凈化球5、多孔濾塊6填充于太陽能板3覆蓋的槽段區(qū)域，以避免直接光照對(duì)內(nèi)部微生物的損害；光催化陶粒7填充于太陽能板3未覆蓋的槽段區(qū)域，以便于接受日光照射進(jìn)行光催化反應(yīng)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中所述生物凈化球5材質(zhì)為聚烯烴塑料，所述生物凈化球5外形為鏤空球形，所述生物凈化球5內(nèi)裝有聚氨酯基體的生物填料，所述生物凈化球5的表面附著有生物膜，用來吸附水中的N、P等污染物質(zhì)；所述多孔濾塊6為活性炭塊，所述粒徑2cm~5cm，用于過濾和吸附水中殘留的小粒徑懸浮顆粒物；所述光催化陶粒7的粒徑為5~10mm，所述光催化陶粒7的表面均負(fù)載有納米TiO₂光催化膜，納米晶體TiO₂不但具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性高、耐光腐蝕、難溶于水和無毒性等優(yōu)點(diǎn)，而且在光輻射條件下將大多數(shù)污染物質(zhì)氧化還原為H₂O和CO₂，尤其是對(duì)水中難降解的有機(jī)污染物具有很好的去除效力。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中所述上水管4材質(zhì)為PVC管，所述浮筒8材質(zhì)為工程塑料。

進(jìn)一步地，所述螺旋凈化槽2材質(zhì)為工程塑料，壁厚0.8cm，外壁直徑為2m，槽寬20cm，高度為50cm；

本發(fā)明工作過程及原理：

將本裝置放置于封閉水域中，開啟潛水泵9，裝置底部的水通過進(jìn)水管10、潛水泵9、上水管4噴灑到螺旋凈化槽2的中心，在噴灑過程中提高了水中的含氧量，起到了曝氣增氧的作用。水在螺旋凈化槽2中由內(nèi)而外的流動(dòng)，并依次通過生物凈化球5區(qū)域、多孔濾塊6區(qū)域和光催化陶粒7區(qū)域。生物凈化球5中的生物膜可截留和吸附污水中的N、P等容易被生物降解的有機(jī)物，而活性炭材質(zhì)的多孔濾塊6能部分去除水體中的重金屬元素、游離氯、酚等難降解有機(jī)物，同時(shí)還可濾除水體中的藻類及部分顆粒懸浮物。這兩個(gè)凈化區(qū)段均隱藏于太陽能板3的下方，在避光條件下有利于促進(jìn)微生物的存活和活性。光催化陶粒7區(qū)段未被太陽能板3遮蔽，在紫外光的作用下，污水中的部分難降解的污染物可被陶粒表面負(fù)載的TiO2納米光催化膜進(jìn)一步氧化還原，降解為二氧化碳和水，從而達(dá)到多聯(lián)耦合凈化的目的。經(jīng)過多級(jí)凈化后的水從螺旋凈化槽2出口沿拋切線方向流出，水流產(chǎn)生的離心徑向推力分量可推動(dòng)本裝置在水面巡游，而切向推力分量可使得本裝置在水面產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，這種轉(zhuǎn)動(dòng)巡游方式對(duì)水中障礙物或河岸可有效的進(jìn)行旋轉(zhuǎn)避讓，從保證本裝置在全水域范圍內(nèi)實(shí)施巡游凈化。

本發(fā)明采用太陽能板3和蓄電池電源交叉供電，白天或天氣好的日子可通過太陽能裝置供電，夜間或陰雨天可自動(dòng)切換至蓄電池供電，使得本發(fā)明可24小時(shí)不間斷運(yùn)行。裝置中的生物凈化球5、多孔濾塊6和光催化陶粒7應(yīng)根據(jù)使用情況經(jīng)常更換，以使得本裝置保持較高的凈化效率。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。