一种分布式湖库原位污染水净化处理装置的制作方法

本发明涉及水环境保护领域，特别是涉及一种分布式湖库原位污染水净化处理装置。

背景技术：

为了治理水污染，传统的污染水净化处理工艺是将各种污水处理设备集中安装在一个限定的土地范围内，建成集中式污水处理厂，通过巨大的市政污水管网将城市污水连接到污水处理厂，通过采取一定的水处理工艺方式，使污染水得以净化。这种集中式污水处理厂的建设与维护一直带有占用土地多，设备运行大量耗能，治污成本高，投资巨大，给市政污水管网带来较大负担，污水处理能力有限等一系列问题。尤其对于存水量巨大的湖泊水库的水污染，传统方法完全不能满足要求。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述不足，本发明提出了一种分布式湖库原位污染水净化处理装置，解决现有污水治理成本高，且效率低的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种分布式湖库原位污染水净化处理装置，包括浮体单元模组及设于所述浮体单元模组底部的净水功能单元工艺模组，所述浮体单元模组的前后侧各设有一运动及固定作业模组，所述浮体单元模组的四周设有净水功能设备模组，所述浮体单元模组上设有用于给净水功能设备模组提供电能的太阳能电池板，所述浮体单元模组的中央设有控制与数据采集模组，所述控制与数据采集模组根据采集处理分析的数据结果来控制运动及固定作业模组、净水功能设备模组。

进一步的，浮体单元模组包括漂浮体和用于固定漂浮体的支撑桁架，所述支撑桁架的顶部安装太阳能电池板，所述太阳能电池板呈矩阵对称布置。

进一步的，所述净水功能单元工艺模组包括：

至少一组悬浮物过滤模块，所述悬浮物过滤模块由至少两种不同微米级孔径的滤料组成，所述滤料固定在在净水功能单元工艺模组的支架上；

至少一组曝气增氧模块，所述曝气增氧模块包括微纳米气泡发生器，所述微纳米气泡发生器通过管道与风机出风口连接；

至少一组水处理生物膜模块，所述水处理生物膜模块由一套用于固定生物膜填料的立面封闭上下面通透的固定结构体组成，所述的固定结构体设于微纳米气泡发生器的上方。

进一步的，所述净水功能设备模组设有四个，各所述净水功能设备模组至少包括一个臭氧发生器和超声波除藻器，所述臭氧发生器通过管道与曝气机连接，所述臭氧发生器通过臭氧曝气管排连通至湖底，所述臭氧发生器、超声波除藻器及曝气机均设于小三角的漂浮体上。

进一步的，所述运动及固定作业模组包括设于大三角的漂浮体上的锚机装置及用于驱动所述净水处理装置运动的动力装置。

进一步的，所述控制与数据采集模组包括自动巡航模块、远程无线控制模块及数据采集预测模块。

进一步的，位于中央的漂浮体上上设有风力发电装置，所述风力发电装置、太阳能电池板及太阳能逆变器一起构成能源供应模组。

进一步的，所述中央的漂浮体所在列两侧分别安装有超滤结构，所述超滤结构包括可调节骨架及分别安装在所述可调节骨架两侧的细过滤膜、粗过滤膜。

进一步的，所述三角形的漂浮体底板上安装有控制箱和蓄电池组，北斗/gps双模卫星地理位置信息控制器、发电/储能/逆变一体化控制器、无舵电推矢量运动控制装置、水/岸多功能控制器和水/岸远程无线通讯装置安装在控制箱内，水/岸远程无线通讯装置的收发天线和传感器安装在浮体上的三角形支撑桁架上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提出的一种分布式湖库原位污染水净化处理装置，相较于原有的陆地集中污水处理工艺技术，采用本申请的污水处理净化装置能够更加高效节能、安全低耗对原位污染水进行净化处理，不需要巨大的市政污水管网和占地污水处理厂的支持，就在湖库水域原位就完成受污染水体的治污处理和生态水环境修复。控制与数据采集模组自动采集水体水质理化参数并进行数字化处理，经远程无线通讯装置将水质理化参数传送到云端。上述整个湖库污水处理过程无需人工干预全自动进行，基于分布式治理的布局模式，特别适合于湖库水域面积大的特点，可实现对整个特定的治理作业水域的网格化自动治污和修复作业。

附图说明

图1为本发明实施例所述的一种分布式湖库原位污染水净化处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的多功能生物膜模组的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的净水功能设备模组的结构示意图；

图4为本发明实施例所述的运动及固定作业模组的结构示意图；

图5为本发明实施例所述的浮体单元模组中央的漂浮体部分结构示意图；

图6为本发明实施例所述的超滤结构的结构示意图；

图7为本发明实施例所述的分布式电源及负荷控制管理示意图。

图中：

1、浮体单元模组；11、漂浮体；12、支撑桁架；2、净水功能单元工艺模组；3、净水功能设备模组；31、臭氧发生器；32、曝气机；33、超声波除藻器；4、运动及固定作业模组；41、锚机装置；42、动力装置；5、控制与数据采集模组；51、监控摄像装置；52、电器柜；53、气象传感器；6、能源供应模组；61、太阳能电池板；62、风力发电装置；63、太阳能逆变器；7、超滤结构；71、细过滤膜；72、粗过滤膜；73、可调节骨架；8、臭氧曝气管排。

具体实施方式

展示一下实例来具体说明本发明的某些实施例，且不应解释为限制本发明的范围。对本发明公开的内容可以同时从材料、方法和反应条件进行改进，所有这些改进，均应落入本发明的的精神和范围之内。

如图1-6所示，一种分布式湖库原位污染水净化处理装置，包括浮体单元模组1及设于所述浮体单元模组1底部的净水功能单元工艺模组2，所述浮体单元模组1的前后侧各设有一运动及固定作业模组4，所述浮体单元模组1的四周设有净水功能设备模组3，所述浮体单元模组1上设有用于给净水功能设备模组3提供电能的太阳能电池板61，所述浮体单元模组1的中央设有控制与数据采集模组5，所述控制与数据采集模组5根据采集处理分析的数据结果来控制运动及固定作业模组4、净水功能设备模组3。

在本实施例中，浮体单元模组1包括漂浮体11和用于固定漂浮体11的支撑桁架12，所述支撑桁架12的顶部安装太阳能电池板61，所述太阳能电池板61呈矩阵对称布置。

在本实施例中，所述净水功能单元工艺模组2包括：

至少一组悬浮物过滤模块，所述悬浮物过滤模块由至少两种不同微米级孔径的滤料组成，以保证悬浮物不能通过滤料，在水中起到保护鱼卵，阻隔悬浮物的作用，所述滤料固定在在净水功能单元工艺模组2的支架上，可定期进行维护更换；

至少一组曝气增氧模块，所述曝气增氧模块包括微纳米气泡发生器，所述微纳米气泡发生器通过管道与风机出风口连接，在使用时根据数据分析给出的数值，将这一定数值的空气量通入微纳米气泡发生器中，使空气以细小气泡的形式从生物膜结构的底部上浮至上部，对生物膜进行氧气供给，从而调节生物膜功能；

至少一组水处理生物膜模块，所述水处理生物膜模块由一套用于固定生物膜填料的立面封闭上下面通透的固定结构体组成，所述水处理生物膜模块内放置有多元素组分烧结填料，所述多元素组分烧结填料填装在所述的兼氧型人工生物膜模组的固定结构体内，可以通过自身的特性在水中进行微电解，从而通过电化学、氧化—还原、物理吸附及絮凝--沉淀的共同作用对废水进行处理。在填料放置前应对生物膜在不同的要求下进行培养，培养后会形成好氧厌氧性两层生物膜结构具有较高的稳定性，可以高效去除水中的有机物，氮、磷等物质，所述的固定结构体设于微纳米气泡发生器的上方。

上所述净水功能单元工艺模组中的各个模块共同完成对水中特定富营养化物质的去除，达到在湖库水域原位净化水质的目的；

浮体单元模组1与净水功能单元工艺模组2构成多功能生物膜膜组。

在本实施例中，所述净水功能设备模组3设有四个，各所述净水功能设备模组3可以实现对水中浮藻的处理和曝气处理，超声波除藻器33用于对水中浮藻的处理；曝气处理分为臭氧曝气处理和空气曝气处理两个方面，臭氧曝气是运行曝气机32将空气压缩至臭氧发生器31中，再通过臭氧曝气管排8延伸至湖底对水体进行臭氧曝气处理，空气曝气是通过曝气机32将空气输送至实施例多功能生物膜膜组，对生物膜膜块进行间歇式充氧，来达到处理水中有机物的目的。

在本实施例中，所述运动及固定作业模组4包括设于大三角的漂浮体11上的锚机装置41及用于驱动所述净水处理装置运动的动力装置42。

在本实施例中，所述控制与数据采集模组5包括自动巡航模块、远程无线控制模块及数据采集预测模块：

所述的自动巡航模块是通过人工智能结构和全水域分布式布局卫星导航定位地理位置信息控制器组成；

所述远程无线控制模块由远程运动控制结构、远程无线通讯装置、中央多功能控制器模块组成；

数据采集可以通过监控摄像装置51、气象传感器53。

在本实施例中，位于中央的漂浮体11上上设有风力发电装置62，所述风力发电装置62、太阳能电池板61及太阳能逆变器63一起构成能源供应模组6。

在本实施例中，所述中央的漂浮体11两侧分别安装有用于阻截水中悬浮物质的超滤结构7，所述超滤结构7包括可调节骨架73及分别安装在所述可调节骨架73两侧的细过滤膜71、粗过滤膜72，通过过滤膜对水中的悬浮物质进行阻截，以净化水质。

在本实施例中，所述三角形的漂浮体11底板上安装有控制箱和蓄电池组，北斗/gps双模卫星地理位置信息控制器、发电/储能/逆变一体化控制器、无舵电推矢量运动控制装置、水/岸多功能控制器(水基部分)和水/岸远程无线通讯装置(水基部分)安装在控制箱内，水/岸远程无线通讯装置的收发天线(水基部分)和传感器安装在浮体上的三角形支撑桁架12上；水/岸多功能控制器(岸基部分)，水/岸远程无线通讯装置(岸基部分)，收发天线(岸基部分)及云控制器安装在控制室。

在工作时，预先在指定水域现场组装好后下水，通过分布式太阳能发电系统(如图7)的风力与太阳能发电进行能量的供给，整个装置的供电采用复荷安全隔离自平衡电源共轨模式供电。当进行固定式作业时按照预装的人工智能无人控制程序控制动力装置42自动将原位污染水净化处理推送至固定点位处，后开启锚机装置41将净化处理装置固定在指定点处进行定点处理。在污染水处理中存在多种方式进行浮藻、有机物、悬浮物治理。通过太阳能板电池板61与风力发电装置62供给将电源输入净水功能设备模组3，其净水功能可采用超声波除藻器33进行水中浮藻处理和曝气处理，其曝气处理分为臭氧曝气处理和空气曝气处理两个方面，臭氧曝气是运行曝气机32将空气压缩至臭氧发生器31中，再通过臭氧曝气管排8延伸至湖底对水体进行臭氧曝气处理，空气曝气是通过曝气机32将空气输送至实施例多功能生物膜膜组，对生物膜膜块进行间歇式充氧，来达到处理水中有机物的目的。而中央的漂浮体11所在列的两侧分别放置可更换的超滤结构7，通过滤膜对水中的悬浮物质进行阻截，以净化水质。

在处理过程中，数据采集模块会对与点位处理的水质和大气数据进行一个实时反馈，将信息传输至中心浮块单元的电器柜52，并作出相应的处理与分析，来控制船的迎水面方向、曝气时长，曝气功率等等一系列数据，来达到处理的最优解。

在对污染水一处水域完成治污作业后，可以牵引到下一处指定作业点。自动巡航式作业的机型由岸基控制器(遥控或app端)向分布式机器下达自动巡航水域的边界定义域坐标。分布式机器自动进入巡航治水作业工作状态，自动启动分布式机器搭载的动力装置42同时等工作；电器柜52中的工控机与北斗/gps双模卫星地理位置信息控制器建立通讯，获取地理位置信息，计算水基机器初始地理位置，按自动巡航水域的边界定义域范围建立自动巡航线路规划，按确定的无人自动巡航的初始方向开始无人自动巡航曝气作业。水基工控机将自动采集水基机器所有机载传感器信号，首先进行信号数字化处理，按岸基控制器给出的采样周期或按默认采样周期向岸基控制器传输水质传感信号，岸基控制器按照预定的格式将数字化水质传感信号进行专业数据管理。水基机器具有自主寻的优化曝气巡航路线的优先权，但岸基控制器具有强制改变水基机器作业模式的最高控制权。

在本发明一种分布式湖库原位污染水净化处理装置实施例所描述的技术条件下，42块345瓦太阳能电池板阵列总峰值功率为374安倍/14490瓦特，6台储能装置的总功率为1400ah安时，单套分布式机器治水净化作业可管理水域面积可达至少100亩以上，除移动巡航式机型受大风天气影响由岸基控制器发出召回指令，移动巡航式机型机器可以自动返回指定位置外，配备适当容量的蓄电池由市电补充供能的情况下，分布式湖库原位污染水净化处理装置可以24小时全天候作业。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。