太阳能和LED光源强化沉水植物净化污水装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种太阳能和LED光源强化沉水植物净化污水装置，包括大棚、转光膜、LED灯和太阳能电池板。在大棚内的地面上设有污水水渠，水渠里种植有沉水植物；转光膜覆盖在大棚的顶部；LED灯安装在大棚内部为沉水植物提供光源；太阳能电池板安装在大棚外部，与太阳能控制器连接；太阳能控制器与蓄电池连接，同时太阳能控制器与LED灯、光学传感器和计时器形成循环回路。本实用新型专利技术根据农村实际情况，在农村原有的蔬菜大棚的基础上加以改造，利用人工光源耦合沉水植物对水质的净化能力处理工业污水，有效地避免了传统污水处理技术的“二次污染”。

【技术实现步骤摘要】

本技术具体涉及一种太阳能-LED光源强化水生植物净化农村污水技术，属于污水处理领域。
技术介绍
我国是一个人口众多的农业大国，目前全国有6.74亿农村人口，250多万个自然村，每天污水排放量可达到3000多万吨。我国农村污水具有来源广、污水收集困难、有机污染物浓度高、处理率低等特点，村庄的污水处理率仅为7％左右。农村污水主要来自三个方面：农村生活污水、农田尾水、畜禽养殖业废水。目前全国95％以上村庄都没有排水渠道及污水处理系统，农村地区污水多数以直排的形式入河或者排入坑塘自然入渗。这些污水普遍氮、磷含量较高，易引起水体富营养化，造成严重的生态问题。在中国，村落分布比较分散的南方农村地区，将生活污水随意收集于化粪池发酵后灌溉菜地和农田，大部分的生活污水没有经过处理而直接排入水体。北方的农村村落虽然相对较集中，但由于没有过多的处理设施和技术以及资金短缺等原因，其生活污水也大都为直接排放，即无论南北方，农村的水污染大多是依靠水体的自净能力。
技术实现思路
为了解决现有农村污水处理技术中存在的不足，本技术的目的在于提供一种太阳能和LED光源强化沉水植物净化污水装置。本技术采用的技术方案为：太阳能和LED光源强化沉水植物净化污水装置，包括大棚、转光膜、LED灯和太阳能电池板，所述大棚内的地面上设有污水水渠，水渠里种植有沉水植物；所述转光膜覆盖在大棚的顶部；所述LED灯安装在大棚内部为沉水植物提供光源；所述太阳能电池板安装在大棚外部，与太阳能控制器连接；所述太阳能控制器与蓄电池连接，同时太阳能控制器与LED灯、光学传感器和计时器形成循环回路。所述LED灯为红光LED灯。所述LED灯安装在大棚内的顶部，数量为一个或多个。优选地，所述光学传感器采用光敏电阻。优选地，所述计时器的控制时间设为三小时。进一步地，所述沉水植物采用水生蔬菜。本装置根据农村实际情况，在农村原有的蔬菜大棚的基础上加以改造。用转光膜覆盖大棚，
转光膜是一种在生产普通棚膜的原材料中添加转光功能性母料后制成的棚膜。当阳光透过转光膜时，阳光中的紫外线(会灼伤植物组织)和绿光(会被植物反射而损失)被膜中的“转光母料”吸收转换，释放出对植物生长有利的蓝光和红光，使棚内的蓝色和红色光谱成分增加，提高了光能利用率。把大棚里挖成水渠，在水渠里种植水生蔬菜。大棚内部安装红光LED灯，为蔬菜提供最有利于其生长发育和光合作用的红光。大棚外安装太阳能电池板，连同蓄电池、太阳能控制器、LED灯、光学传感器、计时器等部件，实现当没有光照时电路自动控制开启LED灯为植物定时每天照射，“二次光照”延长了绿色蔬菜光合作用时间、提高光合作用效率。同时，农业污水中大量的N、P元素提供给植物生长及光合作用最需要的营养物质，加快蔬菜生长速度以及增强净水能力。本技术的装置针对传统的污水处理方法做出了明显的改进与大胆的创新。沉水植物对污水有很好的净化能力，该技术利用人工光源耦合沉水植物对水质的净化能力处理工业污水，有效地避免了传统污水处理技术的“二次污染”，太阳能电池板白天吸收太阳能用作夜间LED能量来源，为沉水植物提供“二次光照”。因此，具有以下有益效果：(1)本技术创新性地实现将农村污水资源化，根据农业排水N、P含量较高这一显著特点，种植生长需要大量N、P元素的水生蔬菜，一方面在不产生“二次污染”的基础上将农业分散式排水集中高效处理回用；另一方面水生蔬菜吸收大量N、P元素加快生长速度，大大提高了农产品的产率和经济效益。(2)本装置在农村原有蔬菜大棚的基础上加以改造，不大范围破坏原有的生态系统，同时材料简单易得，成本低廉，是一种农业生产新模式。(3)利用无污染低成本的太阳能，同时选取最适于植物生长的红光为植物提供“二次光照”，大大提高光合作用效率和净水能力。(4)创新性地利用转光膜，使太阳光中对植物不利的白光和绿光转化成有利于植物生长的红光和蓝光，精细化农业生产模式相较于之前粗放式生产模式，更能够因地制宜、节约成本、提高效率。附图说明图1是本技术太阳能和LED光源强化水生植物净化农村污水装置示意图。其中，1-太阳能电池板、2-控制器、3-蓄电池、4-计时器、5-水生植物、6-光学传感器、7-LED灯、8-转光膜。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明。本实施例的装置包括大棚、太阳能电池板1、控制器2、蓄电池3、计时器4、水生植物5、光学传感器6、LED灯7和转光膜8。水生植物5采用水生蔬菜，光学传感器6采用光敏电阻，转光膜8覆盖在大棚的顶部；LED灯采用红光LED灯，安装在大棚内的顶部，为沉水植物提供光源。太阳能电池板1安装在大棚外部，与太阳能控制器2连接，太阳能控制器2分别与蓄电池3、LED灯7和计时器4相连；光敏电阻设置在计时器4和LED灯7之间。将农村分散式排水集中引入本装置中，在大棚内的地面上设有污水水渠，水渠里种植水生蔬菜。白天太阳光通过转光膜8为蔬菜提供光照进行光合作用净化水质，同时，太阳能电池板1吸收太阳能储存在蓄电池3中；当没有太阳光时，光敏电阻的阻值根据光强而有所变化，控制器2根据电路电流的改变，自动开启LED灯7利用储存在蓄电池3中的电能为植物定时每天继续照射三小时红光。三个小时的光照延长使得沉水植物的光合作用能力大大增强，从而强化净化植物污水的能力。整个过程自动运行。本设计在不进行大规模改造的基础上加长了植物光合作用时间、利用转光膜提高光质以及大量的N、P元素使植物的光合作用大大提高、净水效率显著增强，净化后的水可回收用于其他用途。目前中国典型农村人均日产污水量约为67.5L，按中等农村规模300人/村计算，每天每村污水排放量约为20.25吨。为保证良好的净化效果，本实施例的LED光源采用PINO 12W红光LED灯，在每个大棚内安装两排LED灯，每排4个。强化水生蔬菜净化农村污水装置设计水力停留时间为3天，即污水容纳量应为60.75吨。设计水渠长20m，宽10m，水深0.3m。每村采用一套本装置即可实现全村污水的净化。取生物量为10kg/m2，一个装置的面积为200m2，则一个装置一次可容纳生物量为2000kg。15天后生物量可增加30％，因此，平均每天生物量增加40kg，按照江苏省水生蔬菜(以空心菜为例)平均市场价格4元/公斤，一个装置每天比传统种植方式可产生额外经济效益为160元。投资回报期为159天。全国约250万个自然村每年可产生额外经济效益1460亿元。根据模型试验结果，经过本装置净化，NH3-N含量可下降约20mg/L,TP含量可下降约3mg/L，而每村每天处理污水20.25吨，则每村每年回收氮肥147.825吨，回收磷肥22.174吨。全国每年回收氮肥3.7亿吨，回收磷肥5543.5万吨。有效的解决了农村污水直排导致的水体富营养化问题，带来巨大的生态效益。本文档来自技高网...

【技术保护点】
太阳能和LED光源强化沉水植物净化污水装置，包括大棚、转光膜、LED灯和太阳能电池板，其特征在于，所述大棚内的地面上设有污水水渠，水渠里种植有沉水植物；所述转光膜覆盖在大棚的顶部；所述LED灯安装在大棚内部为沉水植物提供光源；所述太阳能电池板安装在大棚外部，与太阳能控制器连接；所述太阳能控制器与蓄电池连接，同时太阳能控制器与LED灯、光学传感器和计时器形成循环回路。

【技术特征摘要】
1.太阳能和LED光源强化沉水植物净化污水装置，包括大棚、转光膜、LED灯和太阳能电池板，其特征在于，所述大棚内的地面上设有污水水渠，水渠里种植有沉水植物；所述转光膜覆盖在大棚的顶部；所述LED灯安装在大棚内部为沉水植物提供光源；所述太阳能电池板安装在大棚外部，与太阳能控制器连接；所述太阳能控制器与蓄电池连接，同时太阳能控制器与LED灯、光学传感器和计时器形成循环回路。2.根据权利要求1所述的太阳能和LED光源强化沉水植物净化污水装置，其特征在于，所述LED灯为红光L...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小云，张显球，戴领，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32