光伏驱动的水体综合治理装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种光伏驱动的水体综合治理装置，能够实现水质信息实时监测采集，黑臭水体治理装置的自动化、智能化运行，属于河道生态治理技术领域。


背景技术：

2.城市河道生态与居民生活环境紧密联系，是城市景观中一个流动的、且相对开放的复杂生态系统。然而，随着城市化迅速发展、人口剧增，水体污染、水质恶化、水生态破坏、河道黑臭问题越来越突出，严重影响城市形象及周边居民生活和身体健康，制约经济发展。因此，河道黑臭水体的生态修复成为现实和迫切的环保问题。
3.城市河道密集，水域面积小、水体流动性较差、水生态系统相对简单，水环境容量小、自净能力差。当污染负荷远远超出水体自净能力时，水体悬浮物颗粒、氨氮、cod超标，溶解氧、微生物不足，水体出现富营养化、黑臭等问题，致使河道生态系统破坏，水体丧失生态景观功能。现有修复方法通常利用人工曝气、生态浮床或微生物制剂单个技术对水体中污染物的降解来净化水体。曝气设备一般安装在水底，需要额外提供动力供电设施；生态浮床由于黑臭水体溶氧量不足，植物根系上附着的微生物生长缓慢，净化效果不加；添加到水体中的微生物制剂缺少载体，导致其游离分散，难以形成优势菌群，不能对水体进行高效处理，也存在溶解氧不足的问题。由于影响黑臭水体环境的因素较多，单纯采用一种方法不能从根本上解决河道水环境污染问题。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有河湖水体治理装备信息化、自动化、智能化程度较低，提供一种光伏驱动的水体综合治理装置，通过数据采集模块与plc控制器形成智能闭环控制系统，实现水质监测数据的实时采集，生态浮床的自动化、智能化运行控制。
5.一种光伏驱动的水体综合治理装置，包括：
6.太阳能光伏装置，用以给所述综合治理装置提供电能；
7.生态浮床，漂浮于水面上，用以种植水生植物；
8.曝气装置，安装于生态浮床上，用以向水体内曝气；
9.微生物挂膜装置，包括微生物制品输送管和碳纤维水草，碳纤维水草悬挂在生态浮床的底部，微生物制品输送管安装在生态浮床底部用于向碳纤维水草输送微生物制剂；
10.plc控制系统，包括水质采集模块、plc控制器；所述plc控制器与水质采集模块连接，所述plc控制器根据水质采集模块采集的相关水质信息控制曝气装置的曝气量，以及微生物制品输送管向碳纤维水草输送微生物制剂的量。
11.可选地，还包括水下推流装置，所述水下推流装置包括驱动电机、转动轴和叶轮，驱动电机通过转动轴与叶轮连接，通过叶轮旋转推动生态浮床移动，驱动电机通过变频器与plc控制器连接，所述plc控制器根据水质采集模块采集的水体流速控制生态浮床的移动速度。
12.可选地，所述水质采集模块包括温度传感器、浊度传感器、电导率传感器、微生物传感器、cod传感器、nh
3-n传感器、溶解氧传感器和水体流动速率传感器，所述水质采集模块通过a/d转换器与plc控制器连接。
13.可选地，所述太阳能光伏装置包括相连接的光伏板和蓄电池，所述蓄电池为综合治理装置提供电能。
14.可选地，所述曝气装置包括曝气风机、曝气管道、微孔曝气头，其中，所述曝气风机的出气口与曝气管道连通，曝气管道延伸安装于生态浮床的底部，曝气管道上沿轴向间隔设置有多个微孔曝气头。
15.可选地，在微生物制品输送管上设置有电磁阀，plc控制器通过控制电磁阀的开度控制向碳纤维水草输送微生物制剂的量。
16.可选地，所述水下推流装置为两组，对称布置于生态浮床移动方向两端。
17.可选地，所述plc控制器通过rs232通讯接口与管理计算机相连接，所述plc控制器还通过rs485与人机对话装置相连接。
18.本实用新型的有益效果为：(1)通过plc控制系统实现水质信息实时监测采集，解决了自动化、信息化程度低，监测数据可操作性时效性差的问题，为治理装置智能化运行控制提供依据；(2)采用模块化结构，包括水质采集模块、plc控制器、执行模块，完成基于plc控制光伏驱动的水体综合治理装置自动化、智能化运行，结构简单、控制方便；(3)太阳能光伏装置发电效率较高，零能耗、绿色环保，能够提供电源动力使得曝气风机和水下推流装置工作，保障水体内氧气充足，促进微生物生长；(4)微孔曝气头和碳纤维水草组合使用，曝气充分均匀，且有利于优势菌群富集。对于黑臭或富营养化严重的地表水体，该装置综合性高，通过协同作用提升水体净化能力，修复效果显著。(5)通过rs232通信接口将监测及控制数据传输给管理计算机，可进行远程统一监控，节省监控人员数量，节约人工成本。对治理净化水体、提升景观具有较好的效果，在黑臭和富营养化水体治理及水生态修复方面具有较好的应用前景，能够产生较好的生态效益和经济效益。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例的plc控制系统示意图。
20.图2为本实用新型实施例的光伏驱动的水体综合治理装置的结构示意图。
21.图中，1、太阳能光伏装置；11、曝气风机；12、光伏板；2、生态浮床；21、水生植物；3、曝气装置；31、曝气管道；32、微孔曝气头；33、输气管道；4、微生物挂膜装置；41、微生物制品输送管；42、碳纤维水草；43、微生物制剂入料口；44、悬挂重物；5、水下推流装置；6、plc控制系统；7、电磁阀。
具体实施方式
22.下面将参考附图来描述本实用新型所述的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。
23.本实施例的光伏驱动的水体综合治理装置包括plc控制系统6、太阳能光伏装置1、曝气装置3、生态浮床2、微生物挂膜装置4和水下推流装置5。
24.所述plc控制系统6包括水质采集模块、plc控制器和执行模块，所述水质采集模块通过a/d转换器与plc控制器连接，所述plc控制器与执行模块相连接，所述执行模块是指控制其他装置运行的构件，例如曝气风机、变频器、电磁阀构成执行模块，plc控制器与执行模块连接，通过控制执行模块控制设备运转。完成太阳能光伏驱动的水体综合治理装置自动化、智能化运行控制。
25.如图1所示，水质采集模块可以包括温度传感器、浊度传感器、电导率传感器、微生物(bod)传感器、cod(化学需氧量)传感器、nh
3-n(氨氮)传感器、溶解氧传感器、水体流动速率传感器；所述的水质检测信息通过a/d转换器输入plc控制器；所述plc控制器通过rs232通讯接口与管理计算机相连接，所述plc控制器还可以通过rs485与人机对话装置相连接，用于人机交互式对话处理黑臭水体综合治理装置输入输出的信息。水质采集模块实时采集所在位置的水质信息，把水质信息转换为电信号，把采集到的信息指令传达给a/d转换器，通过a/d转换器完成对各个传感器输出的微弱信号放大、滤波处理，传送至plc控制器，提高了plc控制器与多个传感器之间高效通信与控制的效率，实现水质信息的信息化、自动化远程监测，为生态浮床智能控制系统提供重要依据。
26.其中，所述太阳能光伏装置1包括光伏板12，所述光伏板用于收集太阳能，所述光伏板与蓄电池相连接，为蓄电池充电。所述蓄电池为曝气装置和水下推流装置提供电能。具体的，蓄电池与曝气装置和水下推流装置的驱动电机电连接，通过太阳能发电提供绿色清洁电能，推动生态浮床在水体中自由移动。
27.曝气装置3包括曝气风机11、曝气管道31、微孔曝气头32、输气管道33。其中，光伏板12的电能输出端与曝气风机11连接，向曝气风机11供电。曝气风机11的出气口与输气管道33的进气口连通，输气管道33与曝气管道31连通，曝气管道31延伸安装于生态浮床2的底部，曝气管道31上沿轴向间隔设置有多个微孔曝气头32，微孔曝气头32与曝气管道31连通，微孔曝气头32用于向水体内曝气。plc控制器可以控制曝气风机11的出气量。
28.所述生态浮床2漂浮于水面上，在其上种植有水生植物，曝气装置安装在所述生态浮床2的底部，并且微生物挂膜装置4和水下推流装置5也安装在所述生态浮床2的底部。所述微生物挂膜装置4包括微生物制品输送管41和若干碳纤维水草42，碳纤维水草42通过其下端的悬挂重物44垂直悬挂在生态浮床2的底部。微生物制品输送管41连接至生态浮床2的底部，用于向碳纤维水草42输送微生物制剂，并且在微生物制品输送管41设置有电磁阀7，plc控制器可以控制电磁阀7的开度，从而控制向碳纤维水草42输送微生物制剂的量。
29.生态浮床2与微生物挂膜装置4组合，其中生态浮床中的浮床单元种植的水生植物具有净水功能，根系部分能够吸收污染物，并向水体输送氧气，促进设置在浮床单元下方微生物系统的生长活力、加速繁殖，提高微生物活力及污水处理效率。
30.所述水下推流装置5用于推动生态浮床2在水体中自由移动，具体的，水下推流装置包括驱动电机、转动轴和叶轮；驱动电机与变频器相连接，变频器与plc控制器连接，所述plc控制器用于通过变频器控制水下推流装置驱动电机的启停。驱动电机还与叶轮通过转动轴连接，驱动叶轮转动，从而推动生态浮床2移动。通过调节电动机和叶轮旋转速率控制生态浮床的启停及移动速率。生态浮床移动过程中叶轮旋转扰动水体，使得进入水体中的
空气与水体充分混合，强化氧气传质效率，提高溶解氧，增大有机氮磷去除效率，提升水体自净能力。
31.优选地，水下推流装置5可以设置两组，位于生态浮床2两侧呈对称分布，可以保持浮床平衡。
32.下面说明一下该光伏驱动的水体综合治理装置的运行过程，水质采集信息通过a/d转换器传输至plc控制器，当溶解氧浓度达到低限值后，plc控制器控制启动曝气风机11向水体曝气充氧；当cod、nh
3-n、bod溶度达到高限值后，plc控制器控制电磁阀开度，增大微生物制剂浓度，培育优势菌群降解污染物，净化水质；当水体流速达到低限值后，plc控制器控制启动水下推流装置驱动电机并加速，增大水体流动性，提升水体自净能力；当水生态系统恢复后关闭曝气风机11停止曝气。
33.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。