一种湖泊富营养化治理装置的制作方法

本实用新型涉及一种光生物反应器，尤其涉及一种湖泊富营养化治理装置。

背景技术：

近几十年来，湖泊水体富营养化修复一直困扰着当地居民以及政府。其治理难度较大，投资量与工程量巨大。对于一些较小的湖泊，通常治理富营养化问题的方法通常为下列几种方法：

1、疏浚工程：疏浚利用机械方法清除江河湖库污染底泥，降低磷元素的浓度，这样可限制藻类的生长，然而该工程手段的工程量和投资量巨大，不能作为持续治理的方法。

2、外水引入：通过周边的河流或者湖泊引水进入污染的湖泊，然而该方法只能短时间提高湖泊水质，随着时间的推移水质仍然会恶化，因此该方法不是一个可持续的治理手段。

3、药剂治理：最近提出的新方法，使用特殊的纳米营养元素对湖泊进行投药，促使硅藻将其他藻类淘汰，硅藻死亡后保持原有细胞形态而不会释放已经吸收的磷，从而达到缓解富营养化的目的，但由于死亡的硅藻仍会沉入至底泥，导致整个体系的营养元素总量没有下降，因此是一个治标不治本的方法。

综上所述，小湖泊的富营养化的治理需要持续进行，且工程量以及投资量不能太大，营养元素需要向系统外输出才能达到真正的缓解富营养化的效果。

因此，如果将湖泊中生长的藻类进行收集或在整个生态系统外进行收集，则可以有效缓解富营养化。但是藻类生物分散在湖泊的水体中，很难对其进行集中收集。

尽管如此，光生物反应器的集中培养有利于藻类生物的后继集中收集，从而可以持续对湖泊富营养化问题进行治理。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种湖泊富营养化治理装置，用于对湖泊的富营养化问题进行有效治理。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种湖泊富营养化治理装置，包括气升式光生物反应器和漂浮在湖泊水面之上的透明柔性囊体；

所述透明柔性囊体的内部形成有密闭的光生物反应腔，所述光生物反应腔上设有进水口和排水口，所述进水口和排水口上均设有阀门；

所述气升式光生物反应器的进液口通过带有第一水泵的进液管与所述光生物反应腔连通，所述气升式光生物反应器的溢流口通过排液管与所述光生物反应腔连通。

具体的，所述气升式光生物反应器包括刚性壳体、导流筒和曝气器；

所述导流筒设置在所述刚性壳体的中央处，所述曝气器设置在所述刚性壳体的底部且位于所述导流筒的正下方。

具体的，所述刚性壳体的顶部设有进料口以及所述进液口，所述溢流口靠近所述刚性壳体的顶端侧部设置。

具体的，所述进液管上设有流量计。

具体的，所述气升式光生物反应器通过浮体漂浮安装在所述湖泊水面之上。

具体的，所述透明柔性囊体通过充气气囊漂浮安装在所述湖泊水面之上。

具体的，还包括通过带有第二水泵的收集管与所述气升式光生物反应器底部的排藻口连通的浓藻收集装置，所述收集管上设有控制阀。

本实用新型对湖泊富营养化污水的治理过程如下：

打开进水口上的阀门使污染的湖水在第一水泵的泵压作用下进入光生物反应腔中，由于透明柔性囊体采用柔性材料制作，在湖面波浪的作用下，透明柔性囊体可以产生一定的弹性形变，使得光生物反应腔内的藻类可一直处于悬浮状态，并与污水充分搅拌混合，反应腔内传质效率高；

当光生物反应腔填满污水时，污水将进入气升式光生物反应器，流量由液体流量计控制；

随后，气升式光生物反应器内的纳米营养元素，为硅藻的生长提供良好的环境，促使硅藻光合作用并加速氮磷元素的摄取；

当气升式光生物反应器内的污水从出液口溢出时，关闭进水口上的阀门，使光生物反应腔和气升式光生物反应器内部的污水在第一水泵的作用下循环；

由于透明柔性囊体在波浪的作用下，内部的微藻处于悬浮状态，而当气升式光生物反应器内部的曝气器停止工作时，由于硅藻的浓度越来越高，大部分的硅藻会沉降在气升式光生物反应器的底部。

打开控制阀，将硅藻沉淀抽入浓藻收集装置，此时污水中的氮磷浓度已大幅度下降，随后打开光生物反应腔的排水口上的阀门，处理过的污水从排水口排入河流，进入下一个循环。

该治理装置的透明柔性囊体直接漂浮在湖泊水面上，可直接从湖水进液或将处理过的水排进湖泊，可以随时随刻对污染湖水进行治理，实现湖泊富营养化污水的治理。

本申请具有以下有益效果：1)硅藻的收集避免了大量减少死亡硅藻沉入湖底，从而根本上降低湖泊生态系统中的氮磷浓度；2)利用自然光为系统提供光能；3)就地取湖泊污水，就地解决。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的湖泊富营养化治理装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的湖泊富营养化治理装置漂浮于湖泊水面之上的示意图；

其中：1-气升式光生物反应器；101-刚性壳体；102-导流筒；103-曝气器；104-进料口；2-透明柔性囊体；3-浓藻收集装置；4-进水口；5-排水口；6-进液阀；7-排液阀；8-进液管；9-排液管；10-收集管；11-第一水泵；12-流量计；13-第二水泵；14-控制阀；15-浮体；16-充气气囊。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1和图2，一种湖泊富营养化治理装置，包括气升式光生物反应器1、漂浮在湖泊水面之上的透明柔性囊体2和浓藻收集装置3，透明柔性囊体2的内部形成有密闭的光生物反应腔，光生物反应腔上设有进水口4和排水口5，气升式光生物反应器1的进液口通过进液管8与光生物反应腔连通，气升式光生物反应器1的溢流口通过排液管9与光生物反应腔连通，浓藻收集装置3通过收集管10与气升式光生物反应器1底部的排藻口连通。

参见图1和图2，其中，在进液管8上设有第一水泵11和流量计12，在收集管10上设有第二水泵13和控制阀14，进水口4浸入湖泊水面之下，并且在进水口4上设有进液阀6，在排水口5上设有排液阀7。

参见图1和图2，具体的，气升式光生物反应器1包括刚性壳体101、导流筒102和曝气器103，导流筒102设置在刚性壳体101的中央处，曝气器103设置在刚性壳体101的底部且位于导流筒102的正下方。刚性壳体101的顶部设有进料口以及进液口，溢流口靠近刚性壳体101的顶端侧部设置。进液管8上设有流量计12，导流筒102采用透明材质制作，导流筒102的筒壁内封装有光源。

在本申请实施例中，当曝气器103产生微气泡时，微气泡顺着导流筒垂直向上运动并携带着一些微藻向上运动。随后，当气泡到达液面时爆开消失，被携带至液面顶部的微藻向四周冲散并开始下沉。

随后，当微藻下沉至刚性壳体101的底部时，将再次被泡曝气器103产生的微气泡携带至顶部，往复循环，从而可以提高传质效率并促使营养混合的更充分，促使微藻加速生长。而设置在透明导流筒2上的光源3保证了系统内部每一个地方受到均匀的光照，能够保证微藻生物量的稳定积累(避免光照不足导致微藻细胞死亡)。

在实际设置中，透明柔性囊体2可以设置多个，而气升式光生物反应器1可以直接设置在岸上，当然也可以通过浮体15漂浮安装在湖泊水面之上，在浮体15的周期中可以设置四个透明柔性囊体2，在浮体15上可以设置与四个透明柔性囊体2一一对应的四个气升式光生物反应器1，而浓藻收集装置3则设置在浮体15的中部，四个气升式光生物反应器1分布在浓藻收集装置3的周围，整个治理装置都漂浮在湖面上，可以随时随刻对污染湖水进行治理，实现湖泊富营养化污水的治理。可以理解的是，透明柔性囊体2通过充气气囊16漂浮安装在湖泊水面之上，浮体15也可以采用气囊或泡沫等结构。

参见图1和图2，本实施例对湖泊富营养化污水的治理过程如下：

打开进液阀6使污染的湖水进入透明柔性囊体2中，由于在气囊的作用下，透明柔性囊体2可漂浮在湖水面上，这可使得透明柔性囊体2就地取得污水并与外界隔离，并且在湖面波浪的作用下，透明柔性囊体2内的藻类可一直处于悬浮状态，光生物反应腔内物质传质效率更高。其中，湖水进入透明柔性囊体2的动力来自于第一水泵11，透明柔性囊体2在第一水泵11的泵压作用下，污水将充入透明柔性囊体2中并迫使其膨胀，当光生物反应腔填满时，污水将进入气升式光生物反应器1，流量由液体流量计12控制。

随后，气升式光生物反应器1底部装有曝气器103，顶部设置有进料口104，由于进料口104较大，也可作为出气口。从进料口104填入纳米营养元素，为硅藻的生长提供良好的环境，促使硅藻光合作用并加速氮磷元素的摄取。

当气升式光生物反应器1内的污水从溢流口溢出时，关闭进液阀6，使光生物反应腔和气升式光生物反应器1内部的污水在第一水泵11的作用下循环。

由于透明柔性囊体2在波浪的作用下，内部的微藻处于悬浮状态，而当气升式光生物反应器1内部的曝气器103停止工作时，由于硅藻的浓度越来越高，大部分的硅藻会沉降在气升式光生物反应器1的底部。

由于透明柔性囊体2在波浪的作用下，内部的微藻处于悬浮状态，而当气升式光生物反应器1内部的曝气器103停止工作时，由于硅藻的浓度越来越高，大部分的硅藻会沉降在气升式光生物反应器1的底部。

打开控制阀14，将硅藻沉淀抽入浓藻收集装置3，此时污水中的氮磷浓度已大幅度下降，随后关闭第一水泵11，打开透明柔性囊体2的排液阀7，处理过的污水在透明柔性囊体2的弹性复位力作用下从排水口5排入河流，进入下一个循环。

本申请实施例具有以下有益效果：1)采用纳米营养元素，促进硅藻生长而遏制其他微藻的生长；2)硅藻的收集避免了大量减少死亡硅藻沉入湖底，从而根本上降低湖泊生态系统中的氮磷浓度；3)利用自然光为系统提供光能；4)就地取湖泊污水，就地解决。

上述实施例仅仅是清楚地说明本实用新型所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。