一种小流域面源污染控制系统的制作方法

1.本发明涉及面源污染处理技术领域，具体涉及一种小流域面源污染控制系统。


背景技术：

2.面源污染又称非点源污染，主要由土壤泥沙颗粒、氮磷等营养物质、农药、各种大气颗粒物等组成，通过地表径流、土壤侵蚀、农田排水等方式进入水、土壤或大气环境。其具有的随机性、广泛性、滞后性、模糊性、潜伏性等特点，加大了相应的研究、治理和管理政策制定的难度。
3.针对小流域的面源污染，目前行之有效的控制措施是通过生态浮岛进行生物净化。由于小流域河流的水流流速一般较快，水位时常变化，因此需要对浮岛加以定位，才能使其稳定发挥作用，目前常用的固定方式是直接通过插杆插入河底，但是固定后在水流冲击下，插杆很容易被拔起，失去固定作用，并且固定后浮岛无法随水位而升降，影响控制效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种小流域面源污染控制系统，其解决了现有小流域面源污染控制浮岛系统在实施过程中存在的上述缺陷。
5.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
6.一种小流域面源污染控制系统，包括漂浮平台和吸水泵，所述漂浮平台的顶面设有沉淀过滤区，所述沉淀过滤区的外圈位置设有水生植物区，所述吸水泵用于将河流内的水体抽取至沉淀过滤区进行沉淀过滤，沉淀过滤后水体流至水生植物区内净化，最后回流至河流内，所述漂浮平台的底面悬挂有生物填料，同时设有若干伸缩支撑件，所述伸缩支撑件包括固定座，以及设于固定座底部的若干根插杆，以及可转动连接于固定座顶部的伸缩杆，所述插杆用于插入河流底部，所述伸缩杆用于连接漂浮平台。
7.进一步改进在于，所述固定座上设有若干个弹性件，所述弹性件一端与固定座连接，另一端与伸缩杆侧壁连接，用于对伸缩杆进行缓冲支撑。
8.进一步改进在于，所述沉淀过滤区由沉淀池和位于沉淀池外部的过滤池组成，所述沉淀池内的水体溢流至过滤池内，所述过滤池的内部设有复合过滤层用于过滤，所述复合过滤层由位于上部的硬质滤层和位于下部的软质滤层组成，过滤池的外侧壁开设有排水口。
9.进一步改进在于，所述漂浮平台呈圆形，所述沉淀池、过滤池和水生植物区在漂浮平台上由内到外呈同心圆布置。
10.进一步改进在于，所述漂浮平台上竖直设有固定管，所述固定管内活动设有活动管，所述吸水泵安装于活动管的底端并与活动管相连通，固定管的顶部设有滑轮，固定管的外部活动设有升降筒，所述升降筒通过拉绳绕过滑轮后与活动管连接，升降筒的底端为亲磁材料制成，且开设有通口，所述过滤池的底部设有挤压板，所述挤压板上连接有传动件，
所述传动件向上穿过复合过滤层后与沉淀池的池壁竖向滑动连接，所述沉淀池内分别通过竖杆安装有传动轮和密封盖，所述传动轮一侧与传动件啮合连接，另一侧与升降筒外壁啮合连接，所述密封盖由磁性材料制成，且密封盖伸入升降筒内并与通口竖直位置对应；
11.所述吸水泵和活动管对拉绳的拉力大于升降筒自身对拉绳的拉力，升降筒在拉力差作用下逐渐上升，使得通口位置被密封盖阻挡并吸合，此时所述吸水泵吸取的水体由活动管和固定管输送落入升降筒内存储，当升降筒内存储水体高于最大临界量时，升降筒与密封盖脱离并下落，升降筒下落带动传动轮转动，进而带动传动件以及挤压板上升，所述挤压板对上方复合过滤层进行挤压，使软质滤层中留存中的水体向上流动，从而对硬质滤层起到反冲清理作用，升降筒下落过程中通口位置打开，升降筒内的水体排出，当升降筒内存储水体低于最小临界量时，吸水泵和活动管对拉绳的拉力大于升降筒对拉绳的拉力，升降筒减速停止后又被拉动逐渐上升，同时带动挤压板恢复至底部位置，然后重复上述过程，使复合过滤层得到周期性反冲清理。
12.进一步改进在于，所述固定管的顶端形成有外翻沿。
13.进一步改进在于，所述通口和密封盖对应有若干个，所述传动轮和传动件对应有若干个。
14.进一步改进在于，安装所述密封盖的竖杆由通口伸入升降筒内，密封盖的尺寸大于通口尺寸，且在密封盖的底面设有密封橡胶层。
15.进一步改进在于，所述升降筒下落至最低位置时，升降筒底端高度高于沉淀池内水面高度。
16.本发明的有益效果在于：
17.(1)该系统可稳定布置于小流域河流中，且可降低水流的冲击影响，可随水位变化而始终漂浮于睡眠，稳定发挥作用，通过沉淀过滤、植物吸收、生物净化、增氧等手段实现污染控制，效果突出。
18.(2)该系统在进行水体过滤时，可相隔一定时间自动进行过滤层的反冲清理，避免杂质颗粒堵塞过滤层，保证了系统的长期有效性，且反冲清理过程仅利用了系统中部件和水体的重力作用，无需再另外提供动力源，达到了节能和简化控制的效果。
附图说明
19.图1为本发明在升降筒位于最高点位置时的剖面示意图；
20.图2为图1中的a部放大图；
21.图3为本发明在升降筒位于最低点位置时的剖面示意图；
22.图4为本发明的俯视图；
23.图中：1、漂浮平台；2、吸水泵；3、水生植物区；4、生物填料；5、固定座；6、插杆；7、伸缩杆；8、弹性件；9、沉淀池；10、过滤池；11、硬质滤层；12、软质滤层；13、排水口；14、固定管；15、活动管；16、滑轮；17、升降筒；18、拉绳；19、通口；20、挤压板；21、传动件；22、竖杆；23、传动轮；24、密封盖；25、外翻沿。
具体实施方式
24.下面结合附图对本技术作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施
方式只用于对本技术进行进一步的说明，不能理解为对本技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本技术作出一些非本质的改进和调整。
25.结合图1至图4所示，一种小流域面源污染控制系统，包括漂浮平台1和吸水泵2，漂浮平台1的顶面设有沉淀过滤区，沉淀过滤区由沉淀池9和位于沉淀池9外部的过滤池10组成，沉淀池9内的水体溢流至过滤池10内，沉淀过滤区的外圈位置设有水生植物区3，吸水泵2用于将河流内的水体抽取至沉淀过滤区进行沉淀过滤，沉淀过滤后水体流至水生植物区3内净化，最后回流至河流内，漂浮平台1的底面悬挂有生物填料4，同时设有若干伸缩支撑件，伸缩支撑件包括固定座5，以及设于固定座5底部的若干根插杆6，以及可转动连接于固定座5顶部的伸缩杆7，插杆6用于插入河流底部，伸缩杆7用于连接漂浮平台1。
26.在水体吸取回流过程中，还可达到增加氧气溶解浓度的作用；生物填料4伸入水体内，对水体进行微生物净化，水生植物区3利用其根系、叶茎净化水体的同时，还可增加美观性。
27.本发明中，固定座5上设有若干个弹性件8，弹性件8一端与固定座5连接，另一端与伸缩杆7侧壁连接，用于对伸缩杆7进行缓冲支撑。在遇到水流冲击时，水流对漂浮平台1以及伸缩杆7的冲击力会带动伸缩杆7转动，压缩弹性件8，从而起到了缓冲作用，使得冲击力对插杆6插入位置的影响降低，可有效避免插杆6拔出现象，另外，当水位发生变化时，可通过伸缩杆7的自动伸缩调节使漂浮平台1始终为水面漂浮状态，保证系统长期稳定工作。
28.本发明中，过滤池10的内部设有复合过滤层用于过滤，复合过滤层由位于上部的硬质滤层11和位于下部的软质滤层12组成，过滤池10的外侧壁开设有排水口13。其中，硬质滤层11可以是金属材质的滤网，例如不锈钢丝网，也可以是无机纤维滤层，其不会轻易压缩变形。软质滤层12可以为海绵材质，具有柔软特性，可蓄积一定水量，可进行压缩。由硬质滤层11和软质滤层12组成的复合过滤层过滤效果上佳，且不会因顶部集聚大量杂质而坍缩变形。
29.本发明中，漂浮平台1呈圆形，沉淀池9、过滤池10和水生植物区3在漂浮平台1上由内到外呈同心圆布置。即沉淀池9为圆形，而过滤池10和水生植物区3为圆环形，整体结构紧凑美观，且符合水体流动的路径要求。当然，漂浮平台1也可设计呈其它造型。
30.在运行过程中，沉淀池9用于沉积较大颗粒的杂质颗粒或垃圾，而过滤池10则过滤较小的杂质颗粒，由于污染水体中细小杂质较多，容易造成复合过滤层堵塞，尤其是泥沙堵塞顶面的硬质滤层11网孔，直接会造成大面积网面无法渗透过滤。因此相隔很短的时间就需要清理一次滤网，这显然是十分麻烦的。
31.为此，本发明对过滤过程相应结构进一步优化，具体为：漂浮平台1上竖直设有固定管14，固定管14内活动设有活动管15，固定管14与活动管15之间可相对滑动，同时滑动面保持较好的水密性，吸水泵2安装于活动管15的底端并与活动管15相连通，固定管14的顶部设有滑轮16，固定管14的外部活动设有升降筒17，升降筒17通过拉绳18绕过滑轮16后与活动管15连接，使得升降筒17与活动管15之间实现联动，升降筒17的底端为亲磁材料制成，例如铁及其合金，镍及其合金等，且开设有通口19，过滤池10的底部设有挤压板20，挤压板20上连接有传动件21，传动件21向上穿过复合过滤层后与沉淀池9的池壁竖向滑动连接，沉淀池9内分别通过竖杆22安装有传动轮23和密封盖24，传动轮23一侧与传动件21(设置相应齿条)啮合连接，另一侧与升降筒17外壁(设置相应齿条)啮合连接，密封盖24由磁性材料制
成，例如钕铁硼磁铁、钐钴磁铁等，且密封盖24伸入升降筒17内并与通口19竖直位置对应；
32.在进行水体过滤时，吸水泵2和活动管15对拉绳18的拉力(克服水体浮力后)大于升降筒17自身对拉绳18的拉力，这样若升降筒17内没有存储水体时，升降筒17在拉力差作用下会逐渐上升，在上升过程中，吸水泵2吸取的水体由活动管15和固定管14输送上来，但直接由通口19排出进入沉淀池9内，直到继续上升使得通口19位置被密封盖24阻挡并吸合，此时吸水泵2吸取的水体由活动管15和固定管14输送落入升降筒17内存储，此时状态如图1所示；当升降筒17内存储水体高于最大临界量时，升降筒17与密封盖24瞬间脱离并快速下落，升降筒17下落带动传动轮23转动，进而带动传动件21以及挤压板20上升，挤压板20对上方复合过滤层进行挤压，使软质滤层12中留存中的水体向上流动，从而对硬质滤层11起到反冲清理作用，升降筒17下落过程中通口19位置打开，升降筒17内的水体排出，此时状态如图3所示，当升降筒17内存储水体低于最小临界量时，吸水泵2和活动管15对拉绳18的拉力大于升降筒17对拉绳18的拉力，升降筒17减速停止后又被拉动逐渐上升，同时带动挤压板20恢复至底部位置，然后重复上述过程，使复合过滤层得到周期性反冲清理。
33.另外，在复合过滤层周期性反冲清理过程中，吸水泵2也会随着上下移动，这样有助于吸取到不同深度的水体，提升全面控制的效率和效果。
34.需要说明的是，为了满足上述对拉绳18的拉力要求，在建造时需要进行相应结构重量的调试。例如，为了满足吸水泵2和活动管15对拉绳18的拉力(克服水体浮力后)大于升降筒17自身对拉绳18的拉力，可以针对吸水泵2和升降筒17进行配重调试，具体调试方式为任意选择。另外，忽略摩擦阻力因素，上述最大临界量指的是当升降筒17与存储水体的总重力等于密封盖24对升降筒17的吸引力以及吸水泵2和活动管15对拉绳18的拉力以及传动件21和挤压板20重力之和时，所存储水体的量；最小临界量指的是当升降筒17与存储水体的总重力等于吸水泵2和活动管15对拉绳18的拉力以及传动件21和挤压板20重力以及软质滤层12反弹力之和时，所存储水体的量。
35.本发明中，固定管14的顶端形成有外翻沿25，外翻沿25的边缘位于升降筒17的上方，这样有利于水体的下落收集。
36.本发明中，通口19和密封盖24对应有若干个，例如可以为图4中所示的四个，传动轮23和传动件21对应有若干个，例如可以为图4中所示的四个。另外，安装密封盖24的竖杆22由通口19伸入升降筒17内，密封盖24的尺寸大于通口19尺寸，在升降筒17上升过程中，密封盖24会对准通口19并形成阻挡，完成密封并避免升降筒17继续上升，并且在密封盖24的底面设有密封橡胶层，提高密封性能。
37.本发明中，升降筒17下落至最低位置时，即图3中所示位置，此时升降筒17底端高度仍然高于沉淀池9内水面高度，由此可避免沉淀池9内水体对升降筒17的充分下落造成影响。
38.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。