CN102786148A - 一种水底淤泥提升装置 - Google Patents

Abstract

一种水底淤泥提升装置，漂浮在水面上的两条并列船形浮体由横跨的桥形支架连接为“工”字型的一体，在桥形支架中段的下方固定一个“7”字型的折弯中空排水筒，排水筒竖段的中心线上布置一个螺旋桨，排水筒下侧布置一根直形的吸水筒，排水筒与吸水筒之间为侧壁接触连接，在通孔内配置一根轴，轴两端分别水密封安装在排水筒和吸水筒侧壁上，吸水筒下端下垂，端口与水底淤泥表面相接触，下端可绕轴转动。本装置不需要操作人员在下水前进行手动调节，装置下端可根据水体深度自动置于池底，操作大大简化；装置的吸入口能贴合起伏不定的底质淤泥表面，装置密封性好，保证了淤泥的提取抽吸效果。

Description

一种水底淤泥提升装置

技术领域

本发明及水质处理领域，尤其涉及水体底质处理。

背景技术

水体底质淤泥处理是水质环境控制的重要组成部分。这是因为：

第一，自然水体中，水体底质是各种营养盐的汇集处，底质营养盐的状态会直接影响水体中浮游植物、底栖生物的产量，水体中的浮游植物和底栖生物是水生动物的天然饵料，因此水体底质的好坏会通过食物链结构影响到养殖生物、特别是依赖天然饵料的养殖生物的生长；

第二，水体中的浮游植物是水体中溶解氧的主要制造者，自然水体中的溶解氧主要来源于浮游植物的光合作用，充分利用光合作用产生的溶氧，可以改善水质，提高水体生产力水平；

第三，水体底质可能成为进入水体并对水生动物有毒的代谢物来源；

第四，水体中沉积到底质的沉淀物能够破坏部分养殖动物的栖息位点，影响它们正常的活动。

由此可见，水体底质条件的好坏直接影响到水生动物的成活和生长，良好的水环境条件，可提高水生物的生长速度，减少疾病发生，反之，如果水体底部环境恶化，将导致水生动物生活不适、生长缓慢等一系列问题。由于受到光照、水层限制，水体底部的溶氧水平较低，底部沉积的大量的有机物质在厌氧环境中会产生氨氮、甲烷、硫化氢等有毒气体，对水体生物和水体有很大的影响作用，改善水体底质环境是改善水质的重要措施。

为充分发挥水体光合作用和底泥的沉积营养盐，抑制其消极作用，目前主要采用物理和化学方法改良水体底质。物理方法是指在冬季或早春等生产闲季，用清塘挖塘机组清除淤泥，池底再经过冰冻日晒，促进有机物质的分解，消灭病原体和其它有害生物，此法适应性强，但作业时需要有水源和较大的荒地或浅滩用于排放泥浆。也有的在不排干池水的情况下使用清淤机清除池底淤泥，但由于清淤机结构较为复杂，存在着操作不便、维修保养困难等问题。化学方法是指将水体中大量有机物沉淀下来，然后加入底质改良改剂，或者施用EM菌、光合细菌，再植入新的藻种，以达到促进硝化作用、降低水中的氨氮、亚硝酸盐、硫化物含量、改善PH值等作用。长期使用该方法，存在着使正常的水域微生态系统失去平衡且难以修复的隐患。

除采用上述方法对水体底质进行调控外，还有人利用增氧机、耕水机等机械设备调控底质，由于增氧机作用于水体上层、耕水机作用于水体中上层，而不是直接作用于底质，其底质改良作用有限。

目前一种新兴的水体底质处理办法是，利用机械装置将将水体底层的絮状底泥吸收施放到水体表层，利用表层水体光合作用产生的氧气等满足底层絮状污泥中的菌团生长需要，达到分解有机物、释放营养盐、肥水调水、降低沉积污染、提高水体的生产力水平的目的。

装置的结构包括用于淤泥吸收释放料腔和用于承载的浮体，漂浮在水面上的两条并列船形浮体由横跨的桥形支架连接为“工”字形的一体，桥形支架的中部下方安装淤泥吸收释放料腔，淤泥吸收释放料腔通常由3段首尾相连的直管道组成，三者的轴线位于同一垂直截面上，首段直管道固定在船形注塑浮体之间的安装支架下部，涡流泵安装在首节管道内部，涡流泵的轴线与首段直管道轴线平行，直管道的进口端为斜切端，与水面成一锐角夹角。首段直管段的出口端端面与水面垂直，除首段直管道外的其它直管道出口端端面向下90度弯折至与水面平行，后段直管道的出口端伸入前段直管道进口端内，两者的底部转动连接，除首段直管道外的其它直管道可绕连接部位垂直翻转，翻转过程中，直管道可定位在任一翻转位置。

工作时，涡流泵启动，通过底泥吸收释放腔内部的水流运动将水体底部的絮状底泥吸收施放到水体表层，利用表层的富氧水体，氧化底泥絮状物中的有毒有害物质，并为活性污泥中的硝化菌和消化菌等提供氧气、碱度，使絮状污泥中的氮、磷、硫等物质向氧化态形式转化。同时涡流泵为浮体提供了一个反向推动力，使浮体在水面上运动，从而实现装置的移动清淤。

此种淤泥吸收释放料腔具有以下几方面缺陷：

1、除首段外的多段直管的翻转位置只能在每次下水前由操作人员根据水深手动调整，以使淤泥吸收释放料腔的总高度与水深大致匹配，不仅操作繁琐，并且实际上，水底淤泥表面是不平整的，此种淤泥吸收释放料腔结构下水后，不能根据水底的淤泥表面起伏形状自动调节，有时候吸入口距离淤泥表面过高，会导致提升力不够，淤泥吸收提升效果差，有时候吸入口过分紧密接触淤泥、甚至陷入淤泥里，又会导致装置卡死在原地不能移动，甚至发生故障，造成设备损坏；

2、多段管之间采用斜端口对弯端口的连接方式，并且端口之间还会发生翻转移动，端口之间无法进行有效的密封，整段淤泥吸收释放料腔的密封性差，在涡流泵的作用下，外部的水体很容易从淤泥吸收释放料腔各直管之间的连接处进入淤泥吸收释放料腔内，影响对水底淤泥的吸收抽取效果；

3、涡流泵的轴线水平，布置在浮体上的动力轴垂直向下伸入底泥吸收释放腔中，两者轴线成90度夹角，因此必须在底泥吸收释放腔中布置一个换向齿轮箱用于两者之间的传动，由于换向齿轮箱浸没在水中，对其密封性要求很高，如果水体进入换向齿轮箱中，会锈蚀其中的齿轮，并且会有机油泄露污染水体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种在水底淤泥吸取提升过程中能根据淤泥表面起伏情况自动调整吸入口与淤泥表面距离，并且密封性好、结构简单的水底淤泥提升装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种水底淤泥提升装置，漂浮在水面上的两条并列船形浮体由横跨的桥形支架连接为“工”字形的一体，其特征在于：

在桥形支架中段的下方固定一个“7”字形的折弯中空排水筒，排水筒的横段沿船形浮体的长度方向布置，横段端部为开口端，开口位于水面下方、靠近水面，

排水筒的竖段伸向水底，竖段的中心线上布置一个螺旋桨，螺旋桨的传动轴向上穿过吸水筒顶部，由安装在桥形支架上的电动机驱动，

排水筒下侧布置一根直形的吸水筒，排水筒与吸水筒之间为侧壁接触连接，两者接触面的对应位置上分别开设通孔，通孔内装入一圈弹性密封圈，将排水筒和吸水筒的内腔连通，并与外界水隔离开，

在通孔内配置一根轴，轴两端分别水密封安装在排水筒和吸水筒侧壁上，吸水筒下端下垂，端口与水底淤泥表面相接触，下端可绕轴转动。

装置启动后，电动机通过传动零件或直接带动螺旋桨旋转，螺旋桨转动后将排筒内的水排出，与此同时连接于排水筒竖段的吸水筒及时补入水和底部淤泥浮泥。如此，池底水体和池底絮状污泥通过吸水筒的吸入、提升，螺旋桨的推送而被提升至水体上层，并扩散和释放于水体水面，形成上、下层水体交换。并通过表层浮游生物的光合作用，对提升至水体表层的池底絮状污泥所含盐份进行分解，达到调控底质的目的。

同时，螺旋桨在受到水的反作用后、推动本装置在水面上朝与排水筒开口方向相反的方向移动，移动过程中，由于排水筒和吸水筒的不对称结构，因此整个装置的重心不在桥形支架中段上，而是偏向了两条船形浮体中的一条，所以装置在水面上的移动是呈螺旋形的，因此装置可以在移动中搅动和提升不同位置的池底浮泥，从而达到调控池底水质的目的。

在装置的工作过程中，吸水筒的上端通过轴连接于排水筒，下端自然悬落于池底。由于吸水筒可以绕轴自由摆动，因此不论池底是否平坦，下端在重力的作用下，会绕轴自由转动后自然下垂，端口始终接触池底。如果池底某处的水深恰好与装置的整体高度相当，吸水筒就会垂直下垂，继续行进时，其下端如果被池底淤泥顶住，在螺旋桨的作用下，装置后退、吸水筒自动前倾，因此不会出现卡死的情况。

此外，吸水筒与排水筒之间是孔对孔的转动连接方式，与斜端口对弯端口的转动连接结构相比，连接处的接触面大大减少，因此漏水面也大大减少，利于密封；并且，相互连通的通孔之间配置了弹性密封圈，吸水筒是在密封圈的弹性表成上转动的，密封性大大提高。

然后，装置中的螺旋桨轴心线是垂直的，与电动机轴心线输出轴轴心线重合，螺旋桨的传动轴向上穿过吸水筒的顶部与浮体上的电机动输出轴直接相连接，不需要中间传动装置，简化了结构，并且更容易密封。

最后，装置还可以作为增氧机使用，将电动机换向反转，螺旋桨将溶解氧含量较高的上层水体通过排水筒、吸水筒抽吸到含溶解氧较少的下层水体中，起到为下层水体增氧的作用。在增氧的过程中，装置同样会受到水体的反作用，本装置在水面上朝与排水筒开口方向相同的方向移动，移动过程中，同样由于装置的重心偏离了桥形支架中段，因此装置在水面上的移动同样是呈螺旋形的，装置可以在移动中为不同位置的水体增氧。

再进一步，吸水筒下端端口为直切口，与吸水筒中心线方向垂直。吸水筒倾斜时，下端口始终与水底淤泥表面有一夹角，端口既与水体接触，又与淤泥接触，利于淤泥的吸收提升。

再进一步，为减少水草、养殖对象的进入，可以在吸水筒下端端口上覆盖防护网。

本发明的有益效果在于：

1、不需要操作人员在下水前进行手动调节，装置下端可根据水体深度自动置于池底，灵活方便；

2、装置的吸入口能贴合起伏不定的底质淤泥表面，淤泥提取抽吸效果好；

3、结构简单，密封性好，进一步保证了淤泥的提取抽吸效果；

4、一机多用，既可作用底泥提升装置使用，亦可作为增氧机使用，并且转换快捷，只需改变电动机的转机既可实现，使用非常方便；

5、操作简单，可靠性好，利于推广应用。

附图说明

图1～2为现有淤泥吸收释放料腔的结构示意图

图3为本发明装置的俯视图

图4为图3的正视局剖图

图5为图4的B－B向剖视图

图1～5中：1为排水筒，2为电动机，3为轴，4为弹性密封圈，6为螺旋桨，7为吸水筒，8为防护网，9为桥形支架，10为船形浮体，11为换向齿轮箱，12为涡流泵，1401为首段直管道，1402为尾段直管道，1403为中间直管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1～2中，底泥吸收施放腔由3段首尾相连的直管道1401，1402，1403组成，三者的轴线位于同一垂直截面上，直管道1401、1402和1403的进口端为斜切端，与水面成一锐角夹角α。首段直管段1401的出口端端面与水面垂直，除首段直管道1401外的其它直管道1402、1403出口端向下90度弯折至端面与水面平行，后段直管道的出口端伸入前段直管道进口端内，两者的底部转动连接，直管道1402、1403可绕连接部位垂直翻转，其最大翻转角度与α角相匹配，翻转过程中，直管道1402、1403可定位在任一翻转位置。

涡流泵12安装在首节管道1401内部，涡流泵12通过换向齿轮箱11与动力轴相连。

此种结构主要有三个缺陷：装置的翻转调整需要人工手动在装置下水前手动完成，装置本身无法在水中根据水底淤泥的起伏自动调节；装置各管道之间的接触面大，装置的密封性差；首段直管内布置了一个换向齿轮箱，对其防水密封性要求较高。

图3～5中，两条并列船形浮体10由横跨的桥形支架9连接为“工”字形的一体，在桥形支架9中段的下方固定一个“7”字形的折弯中空排水筒1，排水筒1的横段沿船形浮体的长度方向布置，横段端部为开口端，开口位于水面下方、靠近水面，排水筒1的竖段伸向水底，竖段的中心线上布置一个螺旋桨6，螺旋桨6的传动轴向上穿过吸水筒7顶部，由安装在桥形支架上的电动机2驱动。

排水筒1下侧布置一根直形的吸水筒7，排水筒1与吸水筒7之间为侧壁接触连接，两者接触面的对应位置上分别开设通孔，通孔内装入一圈弹性密封圈4，将排水筒1和吸水筒7的内腔连通，并与外界水隔离开。

在通孔内配置一根轴3，轴3两端分别水密封安装在排水筒1和吸水筒7侧壁上，吸水筒7下端下垂，端口为直切口，端口上覆盖防护网8，与水底淤泥表面相接触，下端可绕轴3转动。

装置启动后，电动机2通过传动零件或直接带动螺旋桨6旋转，螺旋桨6转动后将排水筒1内的水排出，与此同时连接于排水筒1竖段的吸水筒7及时补入水和底部淤泥浮泥。如此，池底水体和池底絮状污泥通过吸水筒7的吸入、提升，螺旋桨6的推送而被提升至水体上层，并扩散和释放于水体水面，形成上、下层水体交换。并通过表层浮游生物的光合作用，对提升至水体表层的池底絮状污泥所含盐份进行分解，达到调控底质的目的。同时，螺旋桨6在受到水的反作用后推动本装置在水面上移动，将搅动和提升不同位置的池底浮泥，从而达到调控池底水质的目的。

在装置的工作过程中，吸水筒7的上端通过轴连接于排水筒1，下端自然悬落于池底。由于吸水筒7可以绕轴3自由摆动，因此不论池底是否平坦，下端在重力的作用下，会绕轴3自由转动后自然下垂，端口始终接触池底。

此外，吸水筒7与排水筒1之间是孔对孔的转动连接方式，与段对段的转动连接结构相比，连接处的接触面大大减少，因此漏水面也大大减少，利于密封；并且，相连通的通孔上配置了弹性密封圈4，吸水筒7是在弹性密封圈4的弹性表成上转动的，密封性大大提高。

同时，螺旋桨6在受到水的反作用后、推动本装置在水面上朝与排水筒1开口方向相反的方向移动，移动过程中，由于排水筒1和吸水筒7的不对称结构，因此整个装置的重心不在桥形支架9中段上，而是偏向了两条船形浮体10中的一条，所以装置在水面上的移动是呈螺旋形的，因此装置可以在移动中搅动和提升不同位置的池底浮泥，从而达到调控池底水质的目的。

在装置的工作过程中，吸水筒7的上端通过轴连接于排水筒1，下端自然悬落于池底。由于吸水筒7可以绕轴自由摆动，因此不论池底是否平坦，下端在重力的作用下，会绕轴自由转动后自然下垂，端口始终接触池底。如果池底某处的水深恰好与装置的整体高度相当，吸水筒7就会垂直下垂，装置继续行进时，其下端如果被池底淤泥顶住，在螺旋桨6的作用下，装置后退、吸水筒7自动前倾，因此不会出现卡死的情况。

此外，吸水筒7与排水筒1之间是孔对孔的转动连接方式，与斜端口对弯端口的转动连接结构相比，连接处的接触面大大减少，因此漏水面也大大减少，利于密封；并且，相互连通的通孔之间配置了弹性密封圈4，吸水筒7是在弹性密封圈4的弹性表成上转动的，密封性大大提高。

然后，装置中的螺旋桨6轴心线是垂直的，与电动机2轴心线输出轴轴心线重合，螺旋桨6的传动轴向上穿过吸水筒7的顶部与浮体上的电机动2输出轴直接相连接，不需要中间传动装置，简化了结构，并且更容易密封。

最后，装置还可以作为增氧机使用，将电动机2换向反转，螺旋桨6将溶解氧含量较高的上层水体通过排水筒1、吸水筒7抽吸到含溶解氧较少的下层水体中，起到为下层水体增氧的作用。在增氧的过程中，装置同样会受到水体的反作用，本装置在水面上朝与排水筒1开口方向相同的方向移动，移动过程中，由于装置的重心偏离了桥形支架9中段，因此装置在水面上的移动同样是呈螺旋形的，装置可以在移动中为不同位置的水体增氧。

Claims (3)

1.一种水底淤泥提升装置，漂浮在水面上的两条并列船形浮体（10）由横跨的桥形支架（9）连接为“工”字形的一体，其特征在于：

在桥形支架（9）中段的下方固定一个“7”字形的折弯中空排水筒（1），排水筒（1）的横段沿船形浮体的长度方向布置，横段端部为开口端，开口位于水面下方、靠近水面，

排水筒（1）的竖段伸向水底，竖段的中心线上布置一个螺旋桨（6），螺旋桨（6）的传动轴向上穿过吸水筒（7）顶部，由安装在桥形支架上的电动机（2）驱动，

排水筒（1）下侧布置一根直形的吸水筒（7），排水筒（1）与吸水筒（7）之间为侧壁接触连接，两者接触面的对应位置上分别开设通孔，通孔内装入一圈弹性密封圈（4），将排水筒（1）和吸水筒（7）的内腔连通，并与外界水隔离开，

在通孔内配置一根轴（3），轴（3）两端分别水密封安装在排水筒（1）和吸水筒（7）侧壁上，吸水筒（7）下端下垂，端口与水底淤泥表面相接触，下端可绕轴（3）转动。

2.根据权利要求1所述的水底淤泥提升装置，其特征在于：所述吸水筒（7）下端端口为直切口，与吸水筒（7）中心线方向垂直。

3.根据权利要求1所述的水底淤泥提升装置，其特征在于：所述吸水筒（7）下端端口上覆盖防护网（8）。

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