基于水生植物的水处理装置和生态恢复方法

本发明属于水处理，具体涉及基于水生植物的水处理装置和生态恢复方法。

背景技术：

1、随着社会经济的发展，工业生产废水、生活污水、农业养殖污水的大量排放以及对水资源过度的开发利用，使得大量的氮、磷及有机质等营养物质富集，导致我国大部分浅水湖泊及河道呈现富营养化污染状态，水质恶化。同时水体中外源有机污染物的积累也会引起水中溶解氧的消耗，导致水体缺氧并滋生厌氧微生物，水体透明度变差、颜色发暗，丧失水体功能。湖泊因其多为近于封闭的静止或缓流的浅层水体，具有流动性较差、水体流速低、水动力条件极差、水体自净能力有限等特点，因而一旦受到外界污染则很难自行修复，从而成为富营养化和黑臭问题的集中爆发点。

2、现有的对污染的湖泊进行处理时，采用人工进行处理，由于湖水处理时的周期较长，因此需要常驻人员进行处理，使得湖水处理的成本较高以及处理效率较低；同时采用人工对湖泊进行处理时，存在间断不能持续对湖水处理的问题，使得对于生态恢复的进度较慢，降低了对湖水处理的效率，并且存在对生态恢复的进步慢于污染物对生态破坏的进度，使得无法恢复生态。

3、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于水生植物的水处理装置和生态恢复方法，其能够解决现有的湖泊污染后处理时需要人员常驻导致处理成本高以及效率低的问题。

2、为了实现上述目的，本发明一具体实施例提供的技术方案如下：

3、基于水生植物的水处理装置，包括：

4、水处理装置，包括智能船本体，所述智能船本体的底部固定连接有底部舱室，所述智能船本体的底部通过智能船本体的动力装置驱动有一对驱动轴；智能船本体具有自动航行的功能，使得智能船本体可以自动在湖泊中移动。

5、曝气破碎装置，所述曝气破碎装置设置有一对，一对所述曝气破碎装置分别安装于一对所述驱动轴左端；由于驱动轴通过智能船本体的动力装置带动转动，驱动轴的转动便可以带动曝气破碎装置进行转动，从而通过曝气破碎装置的转动对湖泊中的水进行曝气以及对水中的富营养植物进行破碎处理。

6、过滤装置，包括安装壳，所述安装壳设置有一对，一对所述安装壳分别固定连接于底部舱室的前后侧壁上，所述安装壳内安装有过滤装置本体；安装壳用于对过滤装置本体进行安装，湖水通过进水口进入到过滤装置本体内进行过滤处理，从而实现对湖水的中杂质的清理。

7、喷药组件，包括蓄药箱，所述蓄药箱上安装有水泵，所述水泵的出水口的一端安装有一对喷嘴，一对所述喷嘴与一对所述曝气破碎装置的位置相对应；由于湖水污染后污染物含量会严重超标，因此需要通过药物对污染物质进行处理，将蓄药箱内的药品通过水泵抽出并通过喷嘴喷出，使得药品被输送至湖水中，从而对湖水中的污染物进行处理。由于喷嘴与曝气破碎装置的位置相对应，使得喷嘴喷出的药品与曝气破碎装置扬起的水充分接触，使得药品快速的与水融合，提高了药品对污染物处理的效率。

8、附属组件，包括控制器、水质检测装置、太阳能组件和设置于岸边的补给站。智能船本体的自动航行通过控制器进行控制；水质检测装置用于对湖中的水质进行检测，以便掌握湖水中水质处理的具体情况；太阳能组件用于对智能船本体的电能进行补给；补给站用于对智能船本体电能的补给以及对蓄药箱内药品的补给。

9、在本发明的一个或多个实施例中，一对所述驱动轴的右端均安装有螺旋桨，所述智能船本体的底部固定连接有多个支撑块，多个所述支撑块内均安装有防水轴承，所述驱动轴的一端依次套接于防水轴承内并置于防水轴承的外侧。通过多个支撑块对驱动轴进行支撑，支撑块内的防水轴承使得驱动轴可以进行转动，从而使得驱动轴转动的同时具有很好的稳定性，进而使得驱动轴两端的曝气破碎装置和螺旋桨转动时稳定。

10、在本发明的一个或多个实施例中，所述智能船本体内可拆卸的安装有分隔板，所述分隔板将智能船本体分隔为设备安装区和水生植物养殖区，所述水生植物养殖区用于养殖水处理相关的植物和动物，所述智能船本体在水生植物养殖区的前侧壁上设置有自动投放口。由于对湖泊中的水进行处理时，水生植物对水处理具有较好的效果，如植物中的水葫芦和浮萍等，动物中的水草鱼和肉族类原生动物等，通过分隔板将智能船本体分隔后，在水生植物养殖区养殖植物、动物或植物和动物的结合体，通过自动投放口投放至湖水中对湖水进行处理。

11、在本发明的一个或多个实施例中，所述曝气破碎装置包括套接环，所述套接环通过套接的方式固定安装于驱动轴的左端，所述套接环的外侧壁上固定连接有多对叶轮，每对所述叶轮远离套接环的一端之间固定连接有扬水板，所述叶轮的两侧壁和扬水板的外侧壁上均固定连接有多个破碎刀。曝气破碎装置转动时带动叶轮和扬水板转动，便可以通过叶轮和扬水板的转动将湖水中的水扬起，使得水充分与空气接触，从而将空气中的氧气携带至湖水中，实现对湖水的曝气。在叶轮和扬水板上均固定连接有破碎刀，通过破碎刀便可以对湖水中富营养的植物进行切割破碎，对富营养植物进行了处理，同时避免了富营养植物的繁殖。并且由于智能船本体使用时会前进后退，因此驱动轴会进行正转和反转，从而使得曝气破碎装置正转和反转，正转和反转时在破碎刀的配合下避免曝气破碎装置被水生植物缠绕导致转动受阻。

12、在本发明的一个或多个实施例中，所述安装壳的左侧壁上开设有多个进水口，所述安装壳的底部壁板上开设有多个出水孔，所述过滤装置本体的左右两侧设置为开口，所述过滤装置本体内安装有多个过滤网，所述过滤网的入口与进水口的位置相对应，所述过滤装置本体的底部壁板上开设有多个排水孔，多个所述排水孔的位置与出水孔的位置相对应。湖水通过进水口进入到安装壳内，然后通过过滤网的入口处进入到过滤网内，过滤网对水中的杂质过滤拦截，水穿过过滤网后通过排水孔和出水孔排出。

13、在本发明的一个或多个实施例中，所述底部舱室内设置有一对自动更换组件，一对所述自动更换组件分别设置于前后两侧的安装壳处，所述自动更换组件上存储有多个过滤装置本体，所述底部舱室的前后两侧壁上均可伸缩的安装有遮挡板，所述遮挡板设置于安装壳开设进水口的一侧。由于过滤装置本体对湖水中的杂质进行过滤时，需要对过滤装置本体进行定期切换，过滤装置本体更换时通过自动更换组件完成。

14、在本发明的一个或多个实施例中，所述水泵的进水口安装有进液管，所述进液管远离水泵的一端置于蓄药箱内，所述水泵的出水口安装有出液管，所述出液管的侧壁上连接有一对支管，一对所述支管远离出液管的一端分别贯穿过智能船本体的侧壁并置于智能船本体的外侧，所述喷嘴安装于支管置于外侧的一端。通过进液管将蓄药箱内的药品输送至水泵内，水泵将药品加压后通过出液管输送至一对支管内，然后通过喷嘴喷出。同时在蓄药箱内设置有液位传感器，当蓄药箱内液位低时通过控制器控制智能船本体到补给站对蓄药箱内的药品进行补给。

15、在本发明的一个或多个实施例中，所述水质检测装置的进液口上安装有取液管，所述取液管远离水质检测装置的一端贯穿过智能船本体的侧壁并置于智能船本体的外侧，所述智能船本体的前后两侧壁上固定连接有一对支撑杆，一对所述支撑杆远离智能船本体的一端之间安装有铰接轴，所述太阳能组件设置有一对，一对所述太阳能组件分别铰接于铰接轴的前后两侧壁上，所述太阳能组件与铰接轴之间设置有驱动电机。取液管置于智能船本体外侧的一端会将湖水输送至水质检测装置内，以便水质检测装置对湖水中的水质进行检测。由于一对太阳能组件铰接于铰接轴的前后两侧，并且在太阳能组件和铰接轴之间安装有驱动电机，通过驱动电机便可以控制太阳能组件进行转动，从而便可以对一对太阳能组件之间的角度进行调节，使得一对太阳能组件可以进行遮阳、遮雨，同时遇到大风时对角度进行调节，增加抗风能力，确保智能船本体运行的稳定。通过一对支撑杆可以确保太阳能组件和铰接轴使用时的稳定。

16、在本发明的一个或多个实施例中，所述自动投放口、遮挡板、水泵、水质检测装置、驱动电机和自动更换组件均与控制器信号连接，所述太阳能组件用于对智能船本体进行电能的补给，所述补给站用于智能船电能、自动更换组件上过滤装置本体和蓄药箱内药品的补给。

17、基于水生植物的水处理装置的生态恢复方法，所述生态恢复的方法包括：

18、s1、航线规划和水生植物投放：人工通过控制器对智能船对湖泊水处理时航线进行规划，同时智能船航行时通过控制器对水生植物养殖区动植物的投放；将智能船本体放置于需要进行水处理的湖泊中，通过控制器控制智能船本体在湖中移动，同时智能船本体的移动是通过动力装置驱动驱动轴进行转动，驱动轴转动时便可以带动螺旋桨转动，在螺旋桨的作用下带动智能船本体移动，通过控制器控制智能船本体在湖中移动的航线；同时智能船本体内的水生植物养殖区养殖有水处理的植物或动物时，通过控制器控制自动投放口动作，以便将植物和动物投放于湖水中对湖水进行处理；

19、s2、曝气和破碎：智能船移动时带动曝气破碎装置转动，曝气破碎装置对湖水进行曝气的同时对水中的富营养植物进行破碎处理；驱动轴转动时可以带动曝气破碎装置进行转动，曝气破碎装置转动时通过叶轮和扬水板的作用便可以将湖中的水扬起，从而便可以使得扬起的水与空气接触，将空气携带至水中，从而实现对湖中的水进行曝气，同时由于在叶轮和扬水板上固定连接有多个破碎刀，便可以通过破碎刀对湖中富集的植物进行破碎处理；

20、s3、湖水的过滤：通过过滤装置对湖水中的杂质进行过滤处理，过滤装置的使用依据湖水中破碎的富营养植物的含量进行；当湖中的水需要进行过滤处理时，通过控制器控制遮挡板缩回至底部舱室内，以便使得遮挡板不会对底部舱室进行遮挡，使得湖中的水可以通过进水口进入到过滤装置本体内，然后通过过滤网对湖水进行过滤，过滤后的水通过排水孔和出水孔排出，当过滤网过滤一定时间后，控制器便会控制自动更换组件动作，通过自动更换组件上存储的过滤装置本体对安装壳内的过滤装置本体进行更换，以便确保过滤装置本体的过滤效率；当湖水中被破碎后的富营养植物过多不便于进行过滤时，控制器控制遮挡板伸出，使得遮挡板将进水口遮挡，从而通过遮挡板遮挡避免水草等通过进水口进入；

21、s4、药品投放：通过水质检测装置对湖水的水质进行检测，当水质检测的相应数值大于设定的阈值时，控制器便会控制水泵启动将与污染物相对应的药品喷洒至湖水中；通过水质检测装置对湖水进行检测，若湖水中污染物超标时，水质检测装置检测的数据传输于控制器，控制器便会控制水泵动作，使得水泵将蓄药箱内的药物抽出并通过喷嘴喷出，喷嘴喷出的药物会与曝气破碎装置扬起的湖水接触，从而加快药物与湖水的混合，增加药物处理的效率；

22、s5、补给：用于s1~s4，当智能船电能、自动更换组件上存储的过滤装置本体和药箱中的药品含量中任一项不足时，控制器便会控制智能船去岸边的补给站进行补给。通过太阳能组件对电能进行补给，当太阳能组件供能不足时，控制器便会控制智能船本体去岸边补给站进行自动补给，以便确保智能船本体可以持续对湖水进行处理，同时通过水质检测装置间断性的对水质进行检测，控制器依据检测数据控制智能船本体对湖水持续进行处理，直至湖水处理合格，从而实现对生态的恢复。

23、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

24、（1）通过在智能船上安装有曝气破碎装置、过滤装置和喷药组件，智能船在湖中移动时，便可以持续对湖水进行处理；同时智能船的水生植物养殖区养殖有用于水处理的植物和动物，投放于湖水中便可以对湖水进行处理，使得通过水生植物对湖水进行持续处理；从而显著的提升了对生态恢复进度的同时提高了对湖水处理的效率，通过智能船不间断的对湖水进行处理，使得对生态恢复的速度远大于污染物对生态破坏的进度，以便于实现对生态的恢复；

25、（2）曝气破碎装置跟随智能船移动时，可以对湖水持续进行曝气，同时对湖水中的富营养植物进行破碎处理，避免富营养植物的繁殖，从而有效的提高了对富营养植物处理能力；

26、（3）过滤装置可以对需要进行过滤的湖水进行过滤处理，以便将水中的杂质处理；

27、（4）喷药组件依据水质检测装置的检测数据，向湖水中喷洒药物，以便将导致湖水污染的有机物消除；

28、（5）通过太阳能组件以及补给站对智能船进行补给，确保智能船可以对湖水进行持续处理，直至水质处理合格，对湖水进行处理的同时实现了对生态的恢复，避免了需要常驻人员对湖水进行处理，极大的降低了湖水处理的成本，同时显著的提升了对生态恢复进度以及提高了对湖水处理的效率。