太陽能微動力池塘水質(zhì)潔凈裝置的設(shè)計

李國德　王美艷　劉燕　李娜　武士威　辛士剛　孫亞飛　王欣鈺

摘 要：太陽能微動力的研究與利用是當(dāng)前全世界非常熱點的技術(shù)問題，而水質(zhì)潔凈問題也是全世界關(guān)注的熱點問題。該文從綠色環(huán)保角度出發(fā)，將這兩個世界關(guān)注的熱點技術(shù)問題創(chuàng)新性地結(jié)合在一起，研究設(shè)計了一種太陽能微動力池塘水質(zhì)潔凈裝置，旨在解決當(dāng)前池塘水質(zhì)潔凈治理的瓶頸難題。

關(guān)鍵詞：太能能微動力 池塘水質(zhì) 潔凈裝置

中圖分類號：X703 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（a）-0114-02

水是生命之源，是人類賴以生存和發(fā)展的重要條件，也是構(gòu)成環(huán)境的重要要素[1]。水環(huán)境是居民生存環(huán)境的重要組成部分，是城鄉(xiāng)居民不可或缺的生產(chǎn)和生活資源。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對水環(huán)境的保護意識和要求日趨強烈，水環(huán)境保護的重要性也日益突顯。

目前，我國水資源的缺乏和水污染嚴重制約著我國總體經(jīng)濟的健康持續(xù)發(fā)展，特別是一些水庫、養(yǎng)殖池塘及人工湖等局部水域污染嚴重，極大地威脅著人們的身心健康和經(jīng)濟發(fā)展。為此，研究設(shè)計一種能夠清潔環(huán)保、節(jié)能高效、無人值守的水處理新技術(shù)及新裝置來解決當(dāng)前池塘水質(zhì)潔凈治理的瓶頸難題就顯得非常重要。

1 太陽能微動力池塘水質(zhì)潔凈裝置采用的相關(guān)技術(shù)

采用綠色潔凈能源——太陽光能為核心微動力，采用物理過濾，造流曝氣和負氧離子殺菌除污等功能性裝置，設(shè)計研制成本低、見效快，安裝方便，無需日常人工操作，適合于湖泊、水庫和水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘等水域的環(huán)保潔凈設(shè)備。項目設(shè)計過程中，采用了系列的相關(guān)技術(shù)進行協(xié)同。

1.1 采用太陽能微動力技術(shù)

太陽能作為一種可再生的新能源，具有清潔、環(huán)保、持續(xù)、長久等優(yōu)勢，已成為應(yīng)對能源短缺、氣候變化與節(jié)能減排的重要選擇之一。利用太陽能光伏板將太陽能轉(zhuǎn)化為池塘潔凈機使用的電能，蓄電池充足了電以后，系統(tǒng)自動化控制、自動運行，即使夜晚和陰雨天也能連續(xù)運行幾天。采用太陽能提供動力，無需用電，幾乎無日常運行費用，實現(xiàn)運行成本最小化[2]。

1.2 采用物理造流除雜過濾技術(shù)

利用造流器可以使池塘水面的雜物集中到設(shè)備除雜口，通過過濾器和收集傳導(dǎo)裝置將雜物收集到雜物箱中，完成水面和水中較大的漂浮雜物的清理工作。

1.3 造流曝氣技術(shù)

利用造流曝氣裝置解決水體自然分層問題，使表層高溫富氧水體擴散至水體底部，激發(fā)底層生物活性，提高水體自凈能力，同時防止磷的厭氧釋放。

1.4 負離子降解殺菌技術(shù)

利用負氧離子發(fā)生器作為凈化的核心裝置。負氧離子作為一種強氧化劑，對水中的多種化學(xué)物質(zhì)有著強烈的氧化和降解作用，使水質(zhì)得到有效的凈化，同時對水中細菌的殺滅作用和對藍、綠藻的殺滅也是十分有效的。

1.5 紫外短波殺菌技術(shù)

利用紫外線的特殊功效，用紫外燈對空氣中的細菌和病毒進行照射，殺死或滅活細菌和病毒的細胞組織，使生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)徹底無法生成，導(dǎo)致細菌和病毒立即死亡或喪失繁殖能力。目前，最常用的是253.7 nm波長的UV-C殺菌燈，其具有以下優(yōu)點：殺菌消毒徹底、不殘留任何有毒物質(zhì)、操作簡便、使用費用低等[3]。

2 太陽能微動力池塘水質(zhì)潔凈裝置組成

潔凈裝置由7個功能模塊組成。其中包括漂浮船體模塊、太陽能蓄電模塊、曝氣模塊、噴霧富氧模塊、紫外殺菌模塊、負離子發(fā)生模塊和造流凈化模塊。這些功能模塊融合成一體凈化裝置，具體結(jié)構(gòu)見圖1。

漂浮船體至少由漂浮板1、至少4根支柱2和太陽能光伏板3組成，支柱2固定在漂浮板1的四角，太陽能光伏板3作為頂棚固定在支柱2上端，太陽能光伏板3連接蓄電池4，為各用電設(shè)備供電。

造流凈化裝置包括垃圾傳送收集組件5、紫外殺菌箱6和噴霧曝氣箱7，垃圾傳送收集組件5包括電機51、主動輪52、從動輪53、帶擋片傳動帶54和垃圾收集箱55，電機51固定在支柱2上，主動輪52設(shè)置在兩根支柱2之間，電機51帶動主動輪52順時針轉(zhuǎn)動，紫外殺菌箱6包括箱體A61、紫外燈62和過濾網(wǎng)63，箱體A61一部分固定在漂浮板1下表面的邊緣，另一部分延伸出去，延伸出去的部分上設(shè)置從動輪53，過濾網(wǎng)63設(shè)置在箱體A61延伸出去的部分與在漂浮板1下面的部分之間，垃圾收集箱55設(shè)在主動輪52下方，噴霧曝氣箱7包括箱體B71和噴霧曝氣泵72，箱體A61和箱體B71管道連接，噴霧曝氣泵72固定在箱體B71內(nèi)，通過抽水管721和噴頭722將箱體B71內(nèi)的水噴回池塘。

負氧離子發(fā)生裝置包括負氧離子發(fā)生電路箱81和負氧離子發(fā)生器82，負氧離子發(fā)生電路箱81固定在漂浮板1上，負氧離子發(fā)生器82伸入到噴霧曝氣箱7箱體B71中。負氧離子作為一種強氧化劑，對水中很多化學(xué)物質(zhì)有著強烈的氧化和降解作用，同時能夠有效地殺死水中的細菌、藍藻、綠藻等。為了在一定范圍內(nèi)固定太陽能動力池塘水質(zhì)凈化增氧裝置，漂浮板1通過纜繩固定錨12，錨12的個數(shù)可以是多個，能夠使該裝置平穩(wěn)地停留在水面即可。

3 結(jié)語

太陽能微動力池塘水質(zhì)潔凈裝置的設(shè)計，采用了系列潔凈技術(shù)的協(xié)同，設(shè)計的裝置能夠完成對池塘等局部水域水質(zhì)的潔凈處理，使用能源為光能，清潔環(huán)保、節(jié)能高效，如能進行中試開發(fā)和推廣，相信在取得經(jīng)濟效益的同時，也必將對我國乃至世界范圍的水環(huán)境綜合治理做出大的貢獻。

（致謝：遼寧省大型儀器設(shè)備共享服務(wù)平臺能力建設(shè)基金項目（2015）；遼寧省自然科學(xué)基金項目（201602683）；沈陽市科技計劃項目（F15-199-1-21）；沈陽師范大學(xué)大學(xué)生基金項目（L2016050）；國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201610166042）；國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201610166045）；省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201710166045））

參考文獻

[1] 劉英學(xué).農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)利用對策研究[J].現(xiàn)代農(nóng)村科技，2009（18）：58-59.

[2] 閆云飛，張智恩，張力，等.太陽能利用技術(shù)及其應(yīng)用[J].太陽能學(xué)報，2012（33）：1.

[3] 荊游.新型室內(nèi)空氣凈化器的研制[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014.