本實用新型涉及一種一體化裝置，尤其涉及一種沉水植物補光-曝氣一體化裝置。
背景技術(shù)：
水體富營養(yǎng)化已成為國內(nèi)外水環(huán)境污染治理的難題之一，恢復(fù)和重建水生態(tài)系統(tǒng)是富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)的主要任務(wù)。運用水生植物尤其是沉水植物恢復(fù)和重建水生態(tài)系統(tǒng)已成為富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)的重要手段之一。沉水植物作為水生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者不僅能夠吸收水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，增加水體中溶解氧含量，降低水體中的營養(yǎng)鹽濃度，同時與藻類競爭營養(yǎng)鹽，抑制水華的暴發(fā)。然而沉水植物在對水體生態(tài)系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)的同時，其自身也受到環(huán)境的影響。
沉水植物的光合作用、光補償點等特征大大限制了其在水下可分布的最大深度、光合產(chǎn)量和競爭能力。在深層水體以及藻類富集的富營養(yǎng)化水體中，由于水體中懸浮物以及浮游藻類的存在使水體透明度低、溶解氧含量少，限制沉水植物進行正常的光合作用和呼吸作用。導(dǎo)致沉水植物難以大面積成活從而形成穩(wěn)定的群落。因此，恢復(fù)沉水植物群落的最基本要求之一就是增加水下光照強度。
目前解決沉水植物光抑制的方法主要有降低水位、提高水體透明度、垂直改變沉水植物在水中位置等。然而這些方法耗資巨大、歷時長且效果不是很理想。
因此，本實用新型合理的利用光能和風(fēng)能為沉水植物提供連續(xù)可靠的光照支持，同時以曝氣方式提高水體溶解氧，從而實現(xiàn)了沉水植物在不同水位及透明度狀況下獲得持續(xù)穩(wěn)定的光照，而溶解氧的提升有利于富營養(yǎng)化水體的自凈。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于提供一種沉水植物補光-曝氣一體化裝置，以實現(xiàn)運用水生植物尤其是沉水植物恢復(fù)和重建富營養(yǎng)化水體的生態(tài)系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是：一種沉水植物補光-曝氣一體化裝置，包括頂罩、懸浮體和可伸縮曝氣套管，其特征在于：
A、所述頂罩1的外部固定有光感開關(guān)4、太陽能電池板5和風(fēng)力發(fā)動機6；
B、所述懸浮體2通過錨繩12與鐵錨13相連，懸浮體內(nèi)設(shè)有蓄電池7、曝氣裝置8和電源控制器9，蓄電池7通過電源控制器9分別與太陽能電池板5及風(fēng)力發(fā)電機6相連；
C、所述可伸縮曝氣套管包括外管3和內(nèi)管14，內(nèi)管壁上安裝有LED燈泡10，該LED燈泡通過光感開關(guān)4與蓄電池7相連，外管3的一端與曝氣裝置8連通，另一端與內(nèi)管14套接，該內(nèi)管一端的出氣口11通過外管3與曝氣裝置8連通。
所述LED燈泡10與曝氣裝置8由太陽能電池板5、風(fēng)力發(fā)電機6通過蓄電池7充電，并通過光感開關(guān)4控制LED燈泡10的開、關(guān)。
所述的懸浮體2為圓形中空聚乙烯材質(zhì)制成的半封閉結(jié)構(gòu)防腐浮塊，其直徑100-200cm，高度30-50cm。
所述內(nèi)管14上LED燈泡相鄰間距為5.5-8.5mm，燈泡直徑5-12mm。
所述可伸縮曝氣套管為輕質(zhì)防腐鋁合金套管，外管3直徑3-6cm，整個套管最大伸展長度為2.5-3.5m。
所述蓄電池7、曝氣裝置8及電源控制器9外殼表面均設(shè)有防水涂層。
所述可伸縮曝氣套管的數(shù)量至少3個，分別設(shè)置在懸浮體2的周圍。
所述曝氣出氣口11直徑1cm，曝氣裝置功率35W，排氣量40L/min。
本實用新型的有益效果是：
1、本實用新型可應(yīng)用于深層及富營養(yǎng)化水體，利用水下LED燈泡為沉水植物進行補光。
2、可調(diào)節(jié)LED光源在水下深度，滿足不同沉水植物對光強的需要，同時還可選取特定波長的LED燈泡，具有較好的靈活性及特異性。
3、充分利用風(fēng)能和太陽能的天然相互性，大大提高了蓄電池的電量存儲，提高了整個系統(tǒng)的運行可靠性，無需岸上供電設(shè)備及電纜等設(shè)備，適用于各種自然條件水體，節(jié)能環(huán)保。
4、在消除光限制的同時，曝氣裝置可改善水中溶解氧，提高水體自凈能力，進一步提高了水質(zhì)改善的效率。
5、可移動性，可根據(jù)水域面積靈活使用，既能單個裝置長期在某一水域處理，也可多個裝置在該水域集中應(yīng)用。建造簡單，便于維護，安置成功后不需人為現(xiàn)場值守。
6、該裝置不僅有利于沉水植物生長，同時可增加水體中溶解氧。解決了富營養(yǎng)化水體修復(fù)過程中沉水植物種植后維護成本高、死亡率高的現(xiàn)有難題。具有使用方便，成本較低，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。
附圖說明
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1-頂罩；2-懸浮體；3-外管；4-光感開關(guān)；5-太陽能電池板；6-風(fēng)力發(fā)電機；7-蓄電池；8-曝氣裝置；9-電源控制器；10-LED燈泡；11-出氣口；12-錨繩；13-鐵錨；14-內(nèi)管。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本實用新型及其具體實施方式作進一步詳細說明。
參見圖1，本實用新型包括頂罩、懸浮體和可伸縮曝氣套管，其特征在于：
A、所述頂罩1的外部固定有光感開關(guān)4、太陽能電池板5和風(fēng)力發(fā)動機6；
B、所述懸浮體2通過錨繩12與鐵錨13相連，懸浮體內(nèi)設(shè)有蓄電池7、曝氣裝置8和電源控制器9，蓄電池7通過電源控制器9分別與太陽能電池板5及風(fēng)力發(fā)電機6相連；
C、所述可伸縮曝氣套管包括外管3和內(nèi)管14，內(nèi)管壁上安裝有LED燈泡10，該LED燈泡通過光感開關(guān)4與蓄電池7相連，外管3的一端與曝氣裝置8連通，另一端與內(nèi)管14套接，該內(nèi)管一端的出氣口11通過外管3與曝氣裝置8連通。
所述LED燈泡10與曝氣裝置8由太陽能電池板5、風(fēng)力發(fā)電機6通過蓄電池7充電，并通過光感開關(guān)4控制LED燈泡10的開、關(guān)。
所述的懸浮體2為圓形中空聚乙烯材質(zhì)制成的半封閉結(jié)構(gòu)防腐浮塊，其直徑100-200cm，高度30-50cm。
所述內(nèi)管14上LED燈泡相鄰間距為5.5-8.5mm，燈泡直徑5-12mm。
所述可伸縮曝氣套管為輕質(zhì)防腐鋁合金套管，外管3直徑3-6cm，整個套管最大伸展長度為2.5-3.5m。
所述蓄電池7、曝氣裝置8及電源控制器9外殼表面均設(shè)有防水涂層。
所述可伸縮曝氣套管的數(shù)量至少3個，分別設(shè)置在懸浮體2的周圍。
所述曝氣出氣口11直徑1cm，曝氣裝置功率35W，排氣量40L/min。
實例1
利用風(fēng)能和太陽能的天然相互性，大大提高了蓄電池的電量存儲。懸浮體是圓形中空的聚乙烯材質(zhì)制成的防腐浮塊，采用半封閉結(jié)構(gòu)，具有防水、散熱的功能，外直徑120cm，高度30cm，其體積、厚度根據(jù)其所承受重量確定，確保其浮力為所承受重量的1.2倍。三根直徑4cm的輕質(zhì)防腐鋁合金制成中空可伸縮曝氣套管，環(huán)繞安裝在懸浮體2的外圍，確保懸浮體受力均勻、姿態(tài)平穩(wěn)，最大伸縮長度可達3m，可以通過伸縮套管長度調(diào)節(jié)光照強度，內(nèi)管14外壁上安裝有一體化的LED燈泡10，相鄰LED燈泡的中心距為8.5mm，燈泡直徑8mm，單個管壁最大光照強度可達10000lx，LED燈泡10通過光感開關(guān)4與蓄電池7連接實現(xiàn)白天黑暗交替，整個LED補光裝置采用密封防水結(jié)構(gòu)。中空可伸縮曝氣套管的內(nèi)管端部作為曝氣裝置出氣口11，出氣口直徑1cm，表面固定不銹鋼篩網(wǎng)。曝氣裝置8功率35W，尺寸260*180*109mm，排氣量40L/min。太陽能電池板5額定功率50w，外形尺寸510*235*30mm，風(fēng)力發(fā)電機6額定功率50w，葉輪直徑510mm。錨繩12將懸浮體2與鐵錨13連接起到固定作用，錨繩選用麻繩、尼龍繩、合成纖維均可，錨繩長度根據(jù)本實用新型投放處水深確定，總長度比水深長50-100cm，冗余長度用于連接懸浮體與鐵錨。
在實際操作時要根據(jù)水深程度和沉水植物種類合理選擇LED光源深度及LED光源波長，裝置安裝后，將鐵錨拋入水底進行定位，通過太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電機將太陽能和風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能供LED燈泡及曝氣裝置使用。光感開關(guān)控制LED燈泡的開、關(guān)，有光照時LED燈泡開啟，無光照時LED燈泡關(guān)閉，曝氣裝置不間斷工作。根據(jù)水域面積及透明度合理調(diào)節(jié)裝置安放密度。
實例2
一景觀水體60畝左右，水深1.5-2.5m，由于多年的生活污水排入，導(dǎo)致水體嚴重富營養(yǎng)化。每年夏季，浮游藻類大量繁殖，水生態(tài)環(huán)境惡化，水體散發(fā)嚴重異味。2015年8月份檢測水體總氮12.9mg/L，總磷0.9mg/L，溶解氧5.1mg/L，水體透明度不足20cm，沉水植物除淺水區(qū)零星分布外基本沒有。
在該水體運用本實用新型裝置：2016年4月初在該水體人工混合種植伊樂藻，菹草、輪葉黑藻、苦草等沉水植物種植密度為80-120株/m2，同時按照實施例1安放本實用新型裝置，安放密度80-150m2/個。同年8月底，該水體沉水植物成活率達92％以上，沉水植物覆蓋率達到60-85％。總氮、總磷含量下降了51.5％和45.2％，溶解氧含量增加了26％，透明度高達65cm。綜合判斷，通過沉水植物的恢復(fù)，該水體已恢復(fù)了部分自凈能力。
上述實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。