CN104876338A - 一种风能造流水质交换生态浮岛 - Google Patents

一种风能造流水质交换生态浮岛 Download PDF

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张太平
扈华庚
王健
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Abstract

本发明涉及一种风能造流水质交换生态浮岛，生态浮岛由生态浮岛框架和设置在其内的浮床单体组成，浮床单体包括浮板、浮筐和种植篮，浮板中间设有种植篮孔，浮筐设置在浮板下方，生态浮岛框架上连有风力曝气装置，风力曝气装置包括垂直轴风轮、支架、增速机构、造流装置和导流筒，垂直轴风轮与生态浮岛框架之间通过支架支撑连接；垂直轴风轮的下端连着增速机构的输入端，增速机构的输出端连着空心轴，空心轴的下端连有造流装置，造流装置外部设有导流筒；垂直轴风轮在风力带动下旋转，经增速机构带动造流装置旋转，造流装置使水形成竖向流流经浮床单体。其使风能造流与浮床植物净化相结合，增强生态浮岛修复能力，清洁无污染，成本低。

Description

一种风能造流水质交换生态浮岛
技术领域：
本发明涉及环境工程中的水质净化系统领域，更具体的说是涉及一种风能造流水质交换生态浮岛，可应用于河道、湖泊以及公园、小区等景观水体的生态修复。
背景技术：
随着社会经济的不断发展，大量的工农业废水以及生活污水排入到河道、湖泊以及水库中，导致了水体中氮、磷等元素的超标，从而引起了水体的富营养化。有调查表明：全国主要河流多数断面水质劣于V类标准；全国75％湖泊出现了富营养化。处理水体富营养化的方法主要有投加药剂杀藻、疏控底泥、引水冲淤等，但是这些方式存在着二次污染、成本高、治标不治本等问题。
生态浮岛技术是一种将水生态修复与水环境治理相兼顾的技术，利用植物根部的吸收和吸附作用，来达到降低污染水体中氮、磷含量的目的。由于生态浮岛技术具有造价低、无二次污染、无需占地并能美化环境的优点，越来越受到国内外学者的广泛关注。
在一些封闭、或者水流缓慢的水体中，特别是静止水由于生态浮岛底部的水体与上部水体不能进行充分交换，使水体中的污染物也不能很好的与生态浮岛的植物进行接触，从而导致生态浮岛不能充分发挥其生态修复功能。在实施生态浮岛时，一定的水流和水面波动,有利于水体增氧，水体内的物质交换，实现植物对水体污染物的生态修复作用。现有技术主要通过电能来实现对水体的曝气增氧，这存在着系统结构复杂、耗电、成本高等问题。
发明内容：
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种风能造流垂直水质交换生态浮岛技术，通过风能造流系统将风能转化为水的动能，实现生态浮岛所在区域水体的垂直流动，克服静态水体对生态浮岛净化效率低的不足，实现深层与上层水体的水质交换，加速水体水质净化与修复，提高生态浮岛净化效率。
本发明的技术解决措施如下：
一种风能造流水质交换生态浮岛，它包括生态浮岛，生态浮岛由生态浮岛框架和设置在浮岛框架内的浮床单体组成，浮床单体包括浮板、浮筐和种植篮，所述浮板中间设有放置种植篮的种植篮孔，浮筐设置在浮板下方，所述生态浮岛框架上连接有风力曝气装置，所述风力曝气装置包括垂直轴风轮、支架、增速机构、造流装置和导流筒，所述垂直轴风轮与生态浮岛框架之间通过支架支撑连接；所述垂直轴风轮的下端连接着增速机构的输入端，增速机构的输出端连接着空心轴，空心轴的下端固定有造流装置，造流装置外部设有喇叭形导流筒。
所述垂直轴风轮在风力带动下旋转，经增速机构增速后，增速机构带动造流装置旋转，造流装置利用旋转的螺旋体使水形成竖向流，实现水流从下往上流动，然后向四周扩散，流经浮床单体。
作为优选，所述生态浮岛框架是由PVC管组成的六边形的浮床单元，一个浮床单元由六个浮床单体组合而成。
作为优选，所述浮床单体为等腰梯形结构。
作为优选，所述浮筐是由轻质塑料编织而成的1cm×1cm的镂空篮，浮筐内装填有填料，填料的比重小于1，填料填充的高度为浮筐高度的70％～80％。
作为优选，所述浮板为空心的正三角形结构，浮板的三个角位置处分别设有圆孔a和圆孔b，圆孔b的直径大于圆孔a的直径，圆孔a内嵌扣钉，通过扣钉把相邻的浮板连接起来；圆孔b内穿插尼龙扎带，尼龙扎带将浮筐与浮板链接在一起。
作为优选，所述扣钉采用两脚扣钉、三脚扣钉、四脚扣钉或六脚扣钉。
作为优选，所述种植篮内放置填料并种植植物，填料的比重大于1，种植的植物为浮床植物。
作为优选，所述生态浮岛框架上安装有三个固定块，通过三个固定块并采用螺丝连接的方式将风能曝气装置与生态浮岛框架安装在一起。
作为优选，所述增速机构为同心轴行星轮结构，可以使垂直轴风轮输出的动力达到100～1500rpm。
作为优选，所述造流装置为螺杆，且螺杆为阿基米德螺旋式结构，利用旋转的螺旋形成竖向流。
本发明的有益效果在于：
本发明通过风能造流系统将风能转化为水的动能，实现生态浮岛所在区域水体的垂直流动，克服静态水体对生态浮岛净化效率低的不足，实现深层与上层水体的水质交换，加速水体水质净化与修复，提高生态浮岛净化效率。这不仅克服了水体缺少上下流动而引起的水质交换不足、生态浮岛修复能力不高的状况，而且本发明直接利用清洁无污染的风能提供水体修复的水质交换的动力，将风能造流与浮床植物净化相结合，成本也不高，真正实现水体污染的生态修复。与现有技术相比，本发明提高了水体垂直方向的水质交换、增强生态浮岛修复能力，清洁无污染，无动力消耗，成本低。
附图说明：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的生态浮岛的结构示意图；
图3为本发明的生态浮岛框架的结构示意图；
图4为本发明的浮床单体的结构示意图
图5为本发明的浮筐的结构示意图；
图6为本发明的浮板的结构示意图；
图7为生态浮岛框架与风力曝气装置的连接示意图。
具体实施方式：
实施例，见附图1～7，一种风能造流水质交换生态浮岛，它包括生态浮岛1，生态浮岛由生态浮岛框架2和设置在浮岛框架内的浮床单体3组成，所述生态浮岛框架是由PVC管组成的六边形的浮床单元，一个浮床单元由六个浮床单体组合而成，每个浮床单体为等腰梯形结构，上、下底长度分别为0.5m、1m。
所述浮床单体包括浮板4、浮筐5和种植篮，所述浮板中间设有放置种植篮的种植篮孔6，种植篮孔孔径为100mm，浮筐设置在浮板下方，所述种植篮内放置填料并种植植物，填料的比重大于1，以抵消部分浮力，使植物根系可以充分接触水体，种植的植物为浮床植物。
所述浮筐是由轻质塑料编织而成的1cm×1cm的镂空篮，浮筐高250mm，浮筐内装填有填料，填料的比重小于1，为浮床提供部分浮力，或者不至于抵消过多的浮板浮力。同时填料还可以吸附水中的氮磷等营养物质，净化水体，还能促进根系微生物生长。为了使种植的根系充分接触水体，保持根系良好的生长势，且不影响水中氧气传质速率，填料填充的高度为浮筐高度的70％～80％。
所述浮板为空心的正三角形结构，边长为250mm，厚度为5cm，浮板的三个角位置处分别设有圆孔a7和圆孔b8，圆孔b的直径大于圆孔a的直径，圆孔a的孔径为5mm，圆孔b的孔径为20mm，圆孔a内嵌扣钉，通过扣钉把相邻的浮板连接起来，根据浮板连接方式的不同，扣钉可分为两脚、三脚、四脚和六脚扣钉；圆孔b内穿插尼龙扎带，尼龙扎带将浮筐与浮板链接在一起。
所述生态浮岛框架上连接有风力曝气装置，所述风力曝气装置包括垂直轴风轮9、支架10、增速机构11、造流装置12和导流筒13，所述垂直轴风轮与生态浮岛框架之间通过支架支撑连接，支架采用三脚架式结构，可以确保装置的稳固；所述垂直轴风轮的下端连接着增速机构的输入端，增速机构的输出端连接着空心轴，空心轴的下端固定有造流装置，造流装置外部设有喇叭形导流筒。所述增速机构为同心轴行星轮结构，可以使垂直轴风轮输出的动力达到100～1500rpm，，满足造流需要。所述造流装置为螺杆，且螺杆为阿基米德螺旋式结构，造流装置采用“阿基米德螺旋式水车”的原理，利用旋转的螺旋形成竖向流，更好地使深层水上到表面来复氧，增加水体溶解氧浓度。所属垂直轴风轮相比于传统的水平轴风轮，垂直轴风轮启动风速更低，同时由于不需要经过动力传导，因此效率也更高。考虑到较强的竖向流会在遇到浮岛后雍积，甚至对浮岛造成冲击，在垂直轴风轮与生态浮岛框架之间通过支架支撑连接可以确保装置的稳固。。
所述生态浮岛框架上安装有三个固定块14，通过三个固定块并采用螺丝连接的方式将风能曝气装置与生态浮岛框架安装在一起。
本发明工作原理：垂直轴风轮在风力带动下旋转，经增速机构增速后，增速机构带动造流装置旋转，造流装置利用旋转的螺旋体使水形成竖向流，实现水流从下往上流动，然后向四周扩散，流经浮床植物根系，这样既能够实现混合不同水深处的水，对水体充氧，还能使水流均匀的流过植物根系，提高植物对水体的处理效果。
上述实施例是对本发明进行的具体描述，只是对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术人员根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风能造流水质交换生态浮岛，它包括生态浮岛，生态浮岛由生态浮岛框架和设置在浮岛框架内的浮床单体组成，浮床单体包括浮板、浮筐和种植篮，所述浮板中间设有放置种植篮的种植篮孔，浮筐设置在浮板下方，其特征在于：所述生态浮岛框架上连接有风力曝气装置，所述风力曝气装置包括垂直轴风轮、支架、增速机构、造流装置和导流筒，所述垂直轴风轮与生态浮岛框架之间通过支架支撑连接；所述垂直轴风轮的下端连接着增速机构的输入端，增速机构的输出端连接着空心轴，空心轴的下端固定有造流装置，造流装置外部设有喇叭形导流筒；
所述垂直轴风轮在风力带动下旋转，经增速机构增速后，增速机构带动造流装置旋转，造流装置利用旋转的螺旋体使水形成竖向流，实现水流从下往上流动，然后向四周扩散，流经浮床单体。
2.根据权利要求1所述的一种风能造流水质交换生态浮岛，其特征在于：所述生态浮岛框架是由PVC管组成的六边形的浮床单元，一个浮床单元由六个浮床单体组合而成。
3.根据权利要求2所述的一种风能造流水质交换生态浮岛，其特征在于：所述浮床单体为等腰梯形结构。
4.根据权利要求1所述的一种风能造流水质交换生态浮岛，其特征在于：所述浮筐是由轻质塑料编织而成的1cm×1cm的镂空篮，浮筐内装填有填料，填料的比重小于1，填料填充的高度为浮筐高度的70％～80％。
5.根据权利要求1所述的一种风能造流水质交换生态浮岛，其特征在于：所述浮板为空心的正三角形结构，浮板的三个角位置处分别设有圆孔a和圆孔b，圆孔b的直径大于圆孔a的直径，圆孔a内嵌扣钉，通过扣钉把相邻的浮板连接起来；圆孔b内穿插尼龙扎带，尼龙扎带将浮筐与浮板链接在一起。
6.根据权利要求5所述的一种风能造流水质交换生态浮岛，其特征在于：所述扣钉采用两脚扣钉、三脚扣钉、四脚扣钉或六脚扣钉。
7.根据权利要求1所述的一种风能造流水质交换生态浮岛，其特征在于：所述种植篮内放置填料并种植植物，填料的比重大于1，种植的植物为浮床植物。
8.根据权利要求1所述的一种风能造流水质交换生态浮岛，其特征在于：所述生态浮岛框架上安装有三个固定块，通过三个固定块并采用螺丝连接的方式将风能曝气装置与生态浮岛框架安装在一起。
9.根据权利要求1所述的一种风能造流水质交换生态浮岛，其特征在于：所述增速机构为同心轴行星轮结构，可以使垂直轴风轮输出的动力达到100～1500rpm。
10.根据权利要求1所述的一种风能造流水质交换生态浮岛，其特征在于：所述造流装置为螺杆，且螺杆为阿基米德螺旋式结构，利用旋转的螺旋形成竖向流。
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