CN105036314A - 一种用于城市河道的水下净化装置 - Google Patents

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黄志金
左军
魏修胜
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Abstract

本发明提供了一种用于城市河道的水下净化装置，其包括用于河道净化的填料筒单元和用于为所述填料筒单元供氧的曝气单元，所述曝气单元与填料筒单元通过输气管连接，所述填料筒单元包括筒体、填料层、带孔隔板、浮力层、布孔金属管和曝气管，所述筒体的周壁设有若干通孔，所述布孔金属管设置于筒体中央，所述曝气管穿设于布孔金属管内，所述浮力层设置于布孔金属管外侧，所述带孔隔板设置于浮力层外侧，所述填料层设置于带孔隔板与筒体的周壁之间，所述曝气管与输气管相连通。本发明具有如下的有益效果：增加水体中溶解氧含量，增强河道水体的自净能力；不占用河面空间，不影响河道行航和行洪，也不会对河道景观造成不良影响。

Description

一种用于城市河道的水下净化装置
技术领域
本发明涉及用于城市河道的水下净化装置，属于环境工程技术领域。
背景技术
城市河道作为城市生态系统的重要组成部分，其形态上随着河岸轮廓伸展绵延，滚动的曲线为平直的城市格局增添灵动，空间上作为拥挤的城区与开阔的自然景观之间的有机过渡，成为居民接近自然的公共开放空间。城市河道对于维护城市生态平衡、优化城市景观、改善人居环境具有重要意义。
在我国许多城市，河道有机污染普遍存在且日益突出，城市污水直排河道，流经城镇河段污染严重，水体出现季节性或终年黑臭，均成为我国目前城市河道污染问题中亟待解决的水环境问题。城市河道污染不仅会影响生态环境的和谐美观，加剧水资源危机，加重水资源的短缺，使生态环境恶化，而且会危害当地居民的身体健康，还会由于河流污染严重使得地面水不足，促使过度开采地下水引起生态问题，地下水水质下降，硬度和硝酸盐含量大面积升高。“水十条”中将城市河道治理列为重点治理内容，消除河道黑臭、改善河道景观感观已是河流治理中首要解决的问题。
我国现有的城市河道治理技术主要有：换水调水、人工曝气技术、湿地生态技术和生态浮床技术等，频繁的换水调水难度较大，现有的生态湿地和生态浮床技术均需占用一定数量的岸线空间和水面空间，对于城市河道水体保洁、河道疏浚和河道管理都带来了一定的困难，以上种种因素成为我国河道治理中遇到的瓶颈问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于城市河道的水下净化装置。该技术用于城市黑臭河道和重污染河道的水质净化，其主体的水下结构不占用河面空间，保证河道通航、行洪的安全，因其兼具曝气增氧和生物降解等功能，故较适用于城市直立挡墙类的河道水质净化。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种用于城市河道的水下净化装置，其包括用于河道净化的填料筒单元和用于为所述填料筒单元供氧的曝气单元，所述曝气单元与填料筒单元通过输气管连接，所述填料筒单元包括筒体、填料层、带孔隔板、浮力层、布孔金属管和曝气管，所述筒体的周壁设有若干通孔，所述布孔金属管设置于筒体中央，所述曝气管穿设于布孔金属管内，所述浮力层设置于布孔金属管外侧，所述带孔隔板设置于浮力层外侧，所述填料层设置于带孔隔板与筒体的周壁之间，所述曝气管与输气管相连通。
作为优选方案，所述曝气单元包括光伏板、控制转换器和直流曝气机，所述光伏板与控制转换器电连接，所述直流曝气机与控制转换器电连接。
作为优选方案，所述布孔金属管的管径为50-65mm，布孔金属管的孔的孔径为5-6mm，相邻孔的间距为100-120mm，开孔方式为上下孔对开，即在打孔时，将打孔工具沿布孔金属管的任意横截面的直径方向穿入一侧的管壁中，再从另一侧的管壁穿出，形成两个通孔，这两个通孔的连线经过管的中心。以便于微孔曝气管内的输入的空气均匀地扩散至浮力层和填料层。
作为优选方案，所述填料层的厚度为500-625mm，所述浮力层的厚度为200-250mm。
作为优选方案，所述浮力层内填充有疏松多孔泡沫材料，所述填料层内填充有直径为50-80mm的悬浮填料球，所述悬浮填料球为高分子材料或经过改性的高分子材料，所述高分子材料优选聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯之类高分子聚合物或其改性材料中的一种。
作为优选方案，所述带孔隔板的厚度为5-6mm，带孔隔板上孔的直径为40-60mm。
作为优选方案，所述筒体的外壁还设有若干翅片，相邻翅片间呈45°角或60°角。
作为优选方案，还包括固定单元，所述固定单元包括一对固定钢索和一对固定锚，所述固定锚锚固在河道底部，所述固定钢索的一端与固定锚活动连接，固定钢索的另一端与筒体的端部固定连接。
作为优选方案，所述微孔曝气管的外径16-25mm，内径9-16mm，微孔的布置密度700～1200个/m，微孔平均孔径0.03～0.06mm。
作为优选方案，所述筒体的长度为4-6m，直径为1.2-1.5m。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明在河道岸线上的曝气单元，对重污染河道进行机械曝气，增加水体中溶解氧含量，同时通过填料附着微生物膜的降解作用，去除水体中有机物和氮磷等污染物，增强河道水体的自净能力；
2、本发明在河道中布设的柱状填料筒单元布设于水下，不占用河面空间，不影响河道行航和行洪，也不会对河道景观造成不良影响。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中填料筒单元的结构示意图；
图3为本发明中布孔金属管部分的放大示意图；
图4为本发明中填料筒单元的横截面面示意图；
图5为本发明中填料筒单元的俯视示意图；
图6为本发明中固定钢索与填料筒单元连接处的放大示意图；
图7为本发明中曝气单元的结构示意图；
图中：1、柱状筒体；2、微孔曝气管；3、翅片；4、过滤孔；5、法兰盘；6、螺栓套件；7、PP轮；8、抱环；9、卡子；10、输气管；11、隔板；12、固定钢索；13、固定锚；14、填料层；15、浮力层；16、光伏板；17、支撑柱；18、控制转换器；19、直流曝气机；20、布孔金属管。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1～7所示，本发明提供了一种用于城市河道的水下净化装置，其包括用于河道净化的填料筒单元和用于为所述填料筒单元供氧的曝气单元，所述曝气单元与填料筒单元通过输气管10连接，所述填料筒单元包括柱状筒体1、浮力层15、带孔隔板11、填料层14、布孔金属管20和曝气管2，柱状筒体1的周壁设有若干通孔，布孔金属管设置于柱形筒体1中央，曝气管2穿设于布孔金属管20内，浮力层15设置于布孔金属管20外侧，所述带孔隔板11设置于浮力层15外侧，填料层14设置于带孔隔板11与柱形筒1体的周壁之间，曝气管2与输气管10相连通。柱状筒体1的长度为4m，直径为1.5m，柱状筒体1的两端各由一个法兰盘5对柱状筒体1进行密封，法兰盘5通过螺栓套件6与柱状筒体1固定连接。柱状筒体1和带孔隔板11的材料均可以为PE。
柱状筒体1由一固定单元放置在河底，使柱状筒体1与水流方向相垂直，所述固定单元包括一对固定钢索12和一对固定锚13，固定锚13锚固在河道底部，固定钢索12的一端与固定锚13活动连接，固定钢索12的另一端与柱状筒体1的端部预设好的卡子9的固定连接，卡子9具体是卡接在布孔金属管20的端部，卡子9外依次嵌套有抱环8和PP轮7。
曝气单元包括光伏板16、支撑柱17、控制转换器18和直流曝气机19，光伏板16架设在支撑柱17上，并与控制转换器18电连接，直流曝气机19与控制转换器18电连接。曝气单元以太阳能为动力，纯太阳能离网供电系统，无需岸上供电设备及电缆等设施，经安装调试完成后无需人员工值守，系统正常运行期间不需电费等能源消耗。光伏板功率为180W，太阳能板与地平线呈28～30°角朝正南方布设，太阳触发条件时工作，直流稳压控制器为12V，直流曝气机功率为35W，供气量80L/min，曝气产生的压缩空气经管道输送至填料筒中部的微孔曝气管中。
布孔金属管的管径为60mm，布孔金属管的孔的孔径为5mm，相邻孔的间距为100mm，开孔方式为上下孔对开。
浮力层15的厚度为200mm，填料层14的厚度为625mm。
浮力层15内填充有疏水多孔泡沫材料，填料层14内填充有直径为80mm的悬浮填料球，悬浮填料球表面在水中能长出一层可降解水体污染物的生物膜，并能不断更新。
带孔隔板11的厚度为6mm，带孔隔板11上孔的直径为60mm。
柱状筒体1的外壁还设有若干翅片3，优选为8片，相邻翅片间呈45°角。翅片3可带动柱状筒体1在河道水流推动下做原位滚动。
布孔金属管20的外径16mm，内径9mm，微孔布置密度700～1200个/m，微孔平均孔径0.03～0.06mm。具有抗菌防堵的优点。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种用于城市河道的水下净化装置，其特征在于，包括用于河道净化的填料筒单元和用于为所述填料筒单元供氧的曝气单元，所述曝气单元与填料筒单元通过输气管连接，所述填料筒单元包括筒体、填料层、带孔隔板、浮力层、布孔金属管和曝气管，所述筒体的周壁设有若干通孔，所述布孔金属管设置于筒体中央，所述曝气管穿设于布孔金属管内，所述浮力层设置于布孔金属管外侧，所述带孔隔板设置于浮力层外侧，所述填料层设置于带孔隔板与筒体的周壁之间，所述曝气管与输气管相连通。
2.如权利要求1所述的用于城市河道的水下净化装置，其特征在于，所述曝气单元包括光伏板、控制转换器和直流曝气机，所述光伏板与控制转换器电连接，所述直流曝气机与控制转换器电连接。
3.如权利要求1或2所述的用于城市河道的水下净化装置，其特征在于，所述布孔金属管的管径为50-65mm，布孔金属管的孔的孔径为5-6mm，相邻孔的间距为100-120mm，开孔方式为上下孔对开。
4.如权利要求1或2所述的用于城市河道的水下净化装置，其特征在于，所述填料层的厚度为500-625mm，所述浮力层的厚度为200-250mm。
5.如权利要求4所述的用于城市河道的水下净化装置，其特征在于，所述浮力层内填充有疏水多孔泡沫材料，所述填料层内填充有直径为50-80mm的悬浮填料球，所述悬浮填料球为高分子材料或经过改性的高分子材料。
6.如权利要求1或2所述的用于城市河道的水下净化装置，其特征在于，所述带孔隔板的厚度为5-6mm，带孔隔板上孔的直径为40-60mm。
7.权利要求1或2所述的用于城市河道的水下净化装置，其特征在于，所述筒体的外壁还设有若干翅片，相邻翅片间呈45°或60°角。
8.如权利要求1或2所述的用于城市河道的水下净化装置，其特征在于，还包括固定单元，所述固定单元包括一对固定钢索和一对固定锚，所述固定锚锚固在河道底部，所述固定钢索的一端与固定锚活动连接，固定钢索的另一端与筒体的端部固定连接。
9.如权利要求1或2所述的用于城市河道的水下净化装置，其特征在于，所述微孔曝气管的外径16-25mm，内径9-16mm，微孔的布置密度700～1200个/m，微孔平均孔径0.03～0.06mm。
10.如权利要求9所述的用于城市河道的水下净化装置，其特征在于，所述筒体的长度为4-6m，直径为1.2-1.5m。
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