一种生态修复方法及其装置 【技术领域】
本发明公开一种生态修复方法及其装置，属于水体富营养化治理的技术领域，尤其是涉及生物载体和曝气复氧技术相结合的生态修复方法及装置。
背景技术
水体富营养化(Eutrophication)是指在人类生产生活过程中，农田施肥、农业废弃物、城市生活污水，以及食品加工、蓄产品加工等工业废水、动植物残体等大量排放，并长期沉积于底泥中，在腐败菌作用下不断向水体释放氮、磷等营养物质，成为水体的内源性污染源。当过量的营养进入湖泊、水库、河口、海湾等水体后，水生生物特别是藻类将大量繁殖生长，他们的繁殖、疯长、腐败使水中溶解氧含量急剧下降，导致鱼虾等水生生物大量窒息死亡，某些藻类甚至还会释放出一些有毒物质使鱼类中毒死亡。此外，由于死亡藻类厌氧条件下腐败菌分解时会放出甲烷，硫化氢等气体，使水体污浊发臭，透明度下降，感观性状恶化。水体富营养化制约了湖泊流域地区经济和社会可持续发展，已经成为全球性严重的生态环境问题之一。
目前水体富营养化的治理方法主要有机械清淤法，活水置换法、化学治理法、生物修复法、曝气复氧法，生态治理法，以及综合治理法等。这些方法中机械清淤法工程量巨大，挖出的底泥运输、处理过程将会成为二次污染。活水置换法是污染转移过程，化学治污法所加入的化学药剂残留极易造成二次污染；生物修复法可能导致的危害比已知的危害更加难以控制；曝气复氧法需消耗电能，还产生噪音污染；生态治理法所涉及的人工湿地技术，浮岛技术会受制于环境条件问题等等。
以生态学理论为指导，在富营养化水体中引入生物载体，为土著菌、藻类提供良好的生态环境，为硝化，反硝化作用的细菌群落繁殖以及藻类生长创造适宜的条件，利用附着在生物载体上的藻类和细菌两类生物之间的生理功能协调作用来强化氮、磷的去除效果。
目前对曝气复氧法中曝气多采用电能，能耗高。采用太阳能、风能等可再生能源为动力的曝气装置研究应用属于新兴科研方向，申请号为200910047293.8的专利，公开了一种浮标式太阳能驱动造流曝气器，采用太阳能充电，在无二次污染的情况下，有效实现造流曝气高效充氧，但是如遇到阴雨天气，曝气器的电能供应受到限制，给产品的使用和推广造成了一定的影响。另外，生态修复更多的还是需要靠生物的降解，单纯的曝气复氧法生态修复，只是提供了高浓度溶解氧，效率偏低。
【发明内容】
针对目前常规生态修复法的不足，本发明的目的在于提供一种由生物载体和曝气复氧技术相结合的生态修复方法，同时提供一种采用风能、太阳能互补发电曝气及生物载体装置，达到高效、节能、环保的实现生态修复。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种生态修复方法，由生物载体和曝气方式同时进行水体修复，生物载体悬浮于不同深度水体中，且各层深度的生物载体均匀设置并固定，生物载体具有高比表面积和高孔隙率为生物生长、繁殖提供良好的生态环境，同时通过曝气提供足够的溶氧量供生物氧化需要，曝气方式采用的是风能和电能互补供电的可旋转曝气器增大曝气面积，增加了水体修复效果。
同时提供一种生态修复装置，包括曝气组件和生物载体，其中
曝气组件，由曝气器和驱动装置组成，曝气器设置于水体中，驱动装置安装于舱体上并固接于水底，所述的驱动装置由风能发电和太阳能电池并联组成供电模块，并且驱动装置带动曝气器均匀旋转以增大曝气面积；
生物载体，为若干个，悬浮或固定于不同深度水体中，且各层深度的生物载体均匀设置并固定，同时通过曝气提供足够的溶氧量供生物氧化需要，各载体上均附着微生物体系通过自身的新陈代谢分解水中的有机物，生物载体上生长的微生物可吸附降解水体中的富营养成分。
进一步，所述的曝气器由两套组成，两套曝气器分别位于舱体的前后两侧，给不同的水域曝气以增大曝气面积，所述的曝气器采用穿孔或微孔曝气，两套曝气器各通过曝气管道与驱动装置的空压机排气管相连通。
进一步，所述的驱动装置包括空压机、转盘及供电模块，空压机安装于转盘上，上述的空压机和转盘为两套以与曝气器配合使用，转盘及空压机安装于舱体两端，所述的转盘以中心轴承往复旋转180°以带动与空压机相连接的曝气器动作，空压机由供电模块供电。
进一步，所述的供电模块由发电装置、蓄电池和逆变器组成，发电装置由风能发电装置和太阳能电池组成，发电装置产生的电能储存在蓄电池中，并经过逆变器将直流电转化成交流电供曝气组件使用。
进一步，所述的舱体由多个沉于水底的定位墩固定于水体中，且舱体的底部连有生物载体使其悬浮于水中。
进一步，所述的生物载体为生态基，生态基为具有高比表面积和高孔隙率，其密度稍大于水，上述的生态基悬浮于水中和固定在水底。
本发明将生物载体和曝气复氧技术相结合，由生物载体和曝气装置相结合。生物载体悬浮于水中和均匀固定在水底，生物载体具有高比表面积和高孔隙率，为生物生长，繁殖，提供良好的生态环境。同时通过曝气，提供足够的溶氧量，供生物氧化需要。
本发明具有如下有益的效果：
1)利用可再生能源太阳能和风能发电，避免了采用传统电能，电缆布置所造成的安全隐患，同时具有绿色、环保等优点；
2)风能和太阳能互相补充，避免了天气情况对电能供应造成的影响，能源自给自足；
3)曝气管道和曝气器，进行边曝气边旋转，有效利用了水体中的溶解氧，同时大大的扩大了水体曝气面积。
4)生物载体的吸附作用，高孔隙率和高比表面积，给生物生长提供了良好的环境，同时曝气提供的溶解氧，也大大提高了生物处理效果，整体上使生态修复水平大大提高。
5)生物载体上附着的微生物体系通过自身的新陈代谢分解水中的有机物，生物载体上生长的微生物可吸附水体中的富营养成分，如氮、磷、硫、碳等物质，并将这些富营养成分富集，通过不同的微生物作用，转化成为二氧化碳、水和氮气等，从而夺取了蓝绿藻生长所需的营养物质，抑制了蓝绿藻的滋生，水质逐渐得到改善。
【附图说明】
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明供电模块放大示意图；
图中各部件名称
1.曝气器、2.曝气管道、3.空压机、4.转盘、5.风能发电机、6.太阳能发电机、7.蓄电池、8.逆变器、9.舱体、10.水底、11.生物载体、12.定位墩。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例：系统结构图请参阅图1，一种生态修复装置，舱体9通过定位墩12，固定于水体中，防止曝气组件(设备)在水中移动。风能发电机5和太阳能发电机6产生的电能并联连接在电能输出总线上，蓄电池7和逆变器8并联在电能输出总线上，蓄电池7将风能发电装机5和太阳能发电装置6发出的电能进行收集存储，同时逆变器8将发出的直流电能转换成交流电(附图2所示)。产生的交流电供空压机3使用。
具体结构为空压机3安装在转盘4上，曝气时，转盘4缓慢转动来带动空压机3及曝气管道2和曝气器1一起往复循环旋转，旋转角度为180°，大大增大了曝气面积。空气通过曝气管道2，输入到曝气器1中，进行穿孔曝气或微孔曝气。
请参阅图1，在水体下方，悬浮着大量生物载体11，以及水底10也均匀布有大量生物载体11，生物载体11具有高比表面积和高孔隙率，为土著菌、藻类提供良好的生态环境，为硝化，反硝化作用的细菌群落繁殖以及藻类生长创造适宜的条件，利用附着在生物载体上的藻类和细菌两类生物之间的生理功能协调作用来强化氮、磷的去除效果。当曝气进行时，水体不同深度溶解氧量不同，而水体中各种深度都含有生物载体，各深度生物载体中的优势生物不同，为生物氧化、兼氧和厌氧提供了不同的生长环境，增加了水体修复效果。
本发明所述的一种生态修复装置，包括舱体、发电装置、蓄电池、逆变器、曝气装置及生物载体，发电装置由风能发电装置和太阳能电池组成，发电装置产生的电能储存在蓄电池中，经过逆变器将直流电转化成交流电，供曝气装置使用。曝气装置通过曝气管道及曝气器，进行曝气，生物载体悬浮和固定于水中。所述的舱体(主体结构)，通过定位墩，固定于水体中；所述的风能和太阳能发电装置，采用并联的方式与蓄电池相连，蓄电池和逆变器并联在电能输出总线上，蓄电池将风能和太阳能发电装置发出的电能进行收集存储，同时逆变器将发出的直流电能转换成交流电后对曝气装置供电；所述的曝气装置共由两套组成，两套曝气装置分别位于舱体的前后两侧，给不同的水域曝气，增大曝气面积，所述的曝气装置中的曝气器，采用穿孔或微孔曝气，同时空压机安装在一个可旋转180°的旋转轴承上，在曝气时进行曝气管道和曝气器跟随空压机进行缓慢旋转，增大曝气面积；所述的生物载体为生态基，生态基为具有高比表面积和高孔隙率，密度稍大于水的材料，悬浮于水中和固定在水底。其中，悬浮于水中的生物载体，与船底部相连。
采用本装置进行生态修复，生物载体的修复，以及曝气所提供的高溶氧量，能够大大提高水体修复效果；同时由于曝气采用的是风能和电能互补供电，具有绿色、节能、环保等优点。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。