基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及水體修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)，包括太陽能模塊、水生植物模塊、亞表層降解模塊、光電催化模塊和智能檢測(cè)模塊。本系統(tǒng)基于水體三維空間特性及浮島各單元的優(yōu)化布置特點(diǎn)進(jìn)行高度集成，通過光電催化和生物協(xié)同的方式有效克服了傳統(tǒng)生態(tài)浮島處理效果受季節(jié)、溫度等影響大的缺點(diǎn)。與此同時(shí)，本系統(tǒng)選用高強(qiáng)度浮島材料進(jìn)行制作，有效增強(qiáng)了浮島抗風(fēng)浪性能。此外，為便于系統(tǒng)后期運(yùn)行管理和維修更換，各單元均采用模塊化的方式進(jìn)行組裝。
【專利說明】
基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及水體修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]由農(nóng)業(yè)面源、工業(yè)點(diǎn)源及生活源排放的富含氮、磷污水已嚴(yán)重污染了我國(guó)的地表水環(huán)境，同時(shí)隨著富營(yíng)養(yǎng)化水域的日漸增多，許多江湖河池等水體生態(tài)系統(tǒng)均遭到嚴(yán)重破壞。復(fù)合立體式生態(tài)浮島因具有浮島系統(tǒng)和接觸氧化系統(tǒng)雙重優(yōu)點(diǎn)，近年來在景觀水體、重污染河道、飲用水源等水體修復(fù)中得到廣泛應(yīng)用。
[0004]而傳統(tǒng)復(fù)合立體式生態(tài)浮島的去污機(jī)理往往依賴于植物吸收和無外界干擾的微生物降解，因此去污周期長(zhǎng)、效率低，且整個(gè)系統(tǒng)受季節(jié)和溫度影響較大，去污效果不穩(wěn)定；與此同時(shí)，傳統(tǒng)復(fù)合立體式生態(tài)浮島由于載重量大，浮體及框體材料偏向于廉價(jià)的PE塑料，因此難抵較大風(fēng)浪，后期維護(hù)成本較高。此外，其制作成型常以整體框架為支撐系統(tǒng)，未能有效形成模塊化，不利于后期維修和更換。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)，包括太陽能模塊1、水生植物模塊2、亞表層降解模塊3、光電催化模塊4和智能檢測(cè)模塊5，所述太陽能模塊I的電源信號(hào)輸出端分別與亞表層降解模塊3、光電催化模塊4和智能檢測(cè)模塊5的電源信號(hào)輸入端相連，水生植物模塊2和光電催化模塊4并聯(lián)，其下部均為亞表層降解模塊3，分別與水生植物模塊2和光電催化模塊4交互連接，智能檢測(cè)模塊5的控制信號(hào)輸出端還分別與亞表層降解模塊3、光電催化模塊4的控制信號(hào)輸入端相連。
[0008]本發(fā)明所述的基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)，所述太陽能模塊I主要由單晶硅太陽能電池板、蓄電池、逆變器、支撐架、景觀亮化材料、浮體及框體材料組成。
[0009]本發(fā)明所述的基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)，所述水生植物模塊2主要由選育的水生植物、種植塊、浮體及框體材料組成。
[0010]本發(fā)明所述的基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)，所述亞表層降解模塊3主要由包裹納米鐵及鈣化物的活性氧化鋁球、水下阿科蔓生物膜、硝化菌種包、微孔釋放器及曝氣機(jī)、浮體及框體材料組成。
[0011]本發(fā)明所述的基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)，所述光電催化模塊4主要由光電催化陰陽電極板、導(dǎo)線、浮體及框體材料組成。
[0012]本發(fā)明所述的基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)，所述智能檢測(cè)模塊5主要由溶解氧、總磷及氨氮檢測(cè)模塊、GPRS無線數(shù)傳模塊、浮體及框體材料組成。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:
本系統(tǒng)基于水體三維空間特性及浮島各單元的優(yōu)化布置特點(diǎn)進(jìn)行高度集成，通過光電催化和生物協(xié)同的方式有效克服了傳統(tǒng)生態(tài)浮島處理效果受季節(jié)、溫度等影響大的缺點(diǎn)。與此同時(shí)，本系統(tǒng)選用高強(qiáng)度浮島材料進(jìn)行制作，有效增強(qiáng)了浮島抗風(fēng)浪性能。此外，為便于系統(tǒng)后期運(yùn)行管理和維修更換，各單元均采用模塊化的方式進(jìn)行組裝。
[0014]
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)的示意圖。
[0016]附圖標(biāo)記:I，太陽能模塊;2，水生植物模塊;3，亞表層降解模塊;4，光電催化模塊；5，智能檢測(cè)模塊。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018]為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明而非對(duì)其加以限定。
[0019]如圖1所示，基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)，包括太陽能模塊1、水生植物模塊2、亞表層降解模塊3、光電催化模塊4和智能檢測(cè)模塊5，所述太陽能模塊I的電源信號(hào)輸出端分別與亞表層降解模塊3、光電催化模塊4和智能檢測(cè)模塊5的電源信號(hào)輸入端相連，水生植物模塊2和光電催化模塊4并聯(lián)，其下部均為亞表層降解模塊3，分別與水生植物模塊2和光電催化模塊4交互連接，智能檢測(cè)模塊5的控制信號(hào)輸出端還分別與亞表層降解模塊3、光電催化模塊4的控制信號(hào)輸入端相連。
[0020]本系統(tǒng)的核心技術(shù)如下:
I)光電效應(yīng)轉(zhuǎn)化，最大限度地將太陽能轉(zhuǎn)變成污染物削減的動(dòng)力。
[0021]通過太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)化作用，提供水下曝氣的能量驅(qū)動(dòng)，加速好氧微生物生長(zhǎng)繁殖，強(qiáng)化生物降解作用；
通過光電催化材料的光轉(zhuǎn)化作用，產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基，提升污染物削減幅度和速率； 通過水生植物的光吸收和快速增殖，強(qiáng)化系統(tǒng)的生態(tài)降解效果。
[0022]2)廣泛采用新材料，如具有強(qiáng)烈磷吸附作用及緩釋的生物填料等。
[0023]3)系統(tǒng)模塊化，由具有不同作用的功能模塊組合而成，主要包括太陽能模塊、水生植物模塊、亞表層降解模塊、光電催化模塊、智能檢測(cè)模塊等。各模塊框體材料外圍具有凸出的插孔及吊環(huán)，根據(jù)污染物處理對(duì)象的不同及其污染去除負(fù)荷的要求，合理組建及更換各功能t吳塊。
[0024]太陽能模塊1:主要由單晶硅太陽能電池板、蓄電池、逆變器、支撐架、景觀亮化材料、浮體及框體材料組成。單個(gè)模塊尺寸為I mXl mXl m，主要用于為檢測(cè)、曝氣及光電催化提供能量，與各功能模塊配合使用。
[0025]水生植物模塊2:主要由選育的水生植物、種植塊、浮體及框體材料等組成，單個(gè)模塊尺寸為I mXl mX0.5 m，主要利用水生植物的快速增殖及根系的協(xié)同作用，達(dá)到污染治理目標(biāo)。由水生植物模塊直接或間接處理的污染物占整個(gè)系統(tǒng)的10%-30%。
[0026]亞表層降解模塊3:主要由包裹納米鐵及鈣化物的活性氧化鋁球、水下阿科蔓生物膜、硝化菌種包、微孔釋放器及曝氣機(jī)、浮體及框體材料組成，單個(gè)模塊尺寸為I mXl mX
0.4 m。該模塊主要利用微生物(尤其是硝化細(xì)菌)的新陳代謝作用達(dá)到快速氨氮硝化，進(jìn)一步反硝化脫氮的目的。同時(shí)，由于填料對(duì)總磷(尤其是無機(jī)磷)的強(qiáng)烈吸附作用及微生物的快速增殖導(dǎo)致的磷元素在填料表面的富集，與填料中的緩釋劑反應(yīng)，生成鈣磷、鐵磷等磷的穩(wěn)定化合物，達(dá)到除磷的目的。亞表層降解模塊一般與光電催化模塊及水生植物模塊結(jié)合使用，分別置于兩個(gè)模塊的底部。由亞表層降解模塊直接或間接處理的污染物占整個(gè)系統(tǒng)的30%-50%。
[0027]光電催化模塊4:主要由光電催化陰陽電極板、導(dǎo)線、浮體及框體材料組成，單個(gè)模塊尺寸為I mXl mX0.3 m。光電催化陽極板由載體及光催化材料復(fù)合而成，在光照作用下產(chǎn)生電子空穴對(duì)。陽極偏壓條件下，可極大降低電子空穴對(duì)的復(fù)合速率，增加活性基團(tuán)的產(chǎn)生量，從而極大提升了污染物的降解效率。光電催化模塊對(duì)水體C0DCT、氨氮具有穩(wěn)定的去除效果，將在冬季水生植物及微生物處理效果受限的情況下，作為污染去除的主要手段。由光電催化模塊直接或間接處理的污染物占整個(gè)系統(tǒng)的20%-50%。
[0028]智能檢測(cè)模塊5:主要由溶解氧、總磷及氨氮檢測(cè)模塊、GPRS無線數(shù)傳模塊、浮體及框體材料組成。一般而言，一個(gè)斷面或一片水域配置一組智能檢測(cè)模塊。通過檢測(cè)水中污染物指標(biāo)，調(diào)整相關(guān)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。
[0029]以上所述實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)，其特征在于:包括太陽能模塊(I)、水生植物模塊(2)、亞表層降解模塊(3)、光電催化模塊(4)和智能檢測(cè)模塊(5)，所述太陽能模塊(I)的電源信號(hào)輸出端分別與亞表層降解模塊(3)、光電催化模塊(4)和智能檢測(cè)模塊(5)的電源信號(hào)輸入端相連，水生植物模塊(2)和光電催化模塊(4)并聯(lián)，其下部均為亞表層降解模塊(3)，分別與水生植物模塊(2)和光電催化模塊(4)交互連接，智能檢測(cè)模塊(5)的控制信號(hào)輸出端還分別與亞表層降解模塊(3)、光電催化模塊(4)的控制信號(hào)輸入端相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能模塊(I)主要由單晶硅太陽能電池板、蓄電池、逆變器、支撐架、景觀亮化材料、浮體及框體材料組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)，其特征在于:所述水生植物模塊(2 )主要由選育的水生植物、種植塊、浮體及框體材料組成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)，其特征在于:所述亞表層降解模塊(3)主要由包裹納米鐵及鈣化物的活性氧化鋁球、水下阿科蔓生物膜、硝化菌種包、微孔釋放器及曝氣機(jī)、浮體及框體材料組成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)，其特征在于:所述光電催化模塊(4)主要由光電催化陰陽電極板、導(dǎo)線、浮體及框體材料組成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電和生物協(xié)同效應(yīng)的智能生態(tài)浮島系統(tǒng)，其特征在于:所述智能檢測(cè)模塊(5)主要由溶解氧、總磷及氨氮檢測(cè)模塊、GPRS無線數(shù)傳模塊、浮體及框體材料組成。
【文檔編號(hào)】C02F3/00GK106006984SQ201610540660
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月11日
【發(fā)明人】楊海鋒, 聶耳, 徐建華
【申請(qǐng)人】安徽鋒亞環(huán)境技術(shù)有限公司