CN105908682B - 拦水净化装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种拦水净化装置及其使用方法，该装置沿着河道的横截面方向设置，拦水净化装置的迎水侧和背水侧供河道中的水流穿过，拦水净化装置包括：拦水净化坝，拦水净化坝的本体为中空的框架结构，框架结构的内部设有净水填料，框架结构的其中两个侧面为第一水流面和第二水流面；第一水流面分为覆盖有第一挡水板的第一挡水区和未覆盖第一挡水板的第一流水区；第二水流面分为覆盖有第二挡水板的第二挡水区和未覆盖第二挡水板的第二流水区；止水囊与拦水净化坝的底面连接；坝体旋转轴与拦水净化坝连接；驱动机构与坝体旋转轴连接；升降机构承接所述拦水净化坝。本发明的拦水净化装置可以设置为净化模式、更新模式或洪水模式。

Description

拦水净化装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及河道净化技术领域，特别是涉及一种拦水净化装置及其使用方法。

背景技术

当前一些河道水体受到了不同程度的污染，在污染源治理的同时，采用水生植物净化、浮床、浮岛、旁路湿地系统等水体原位净化技术已成为一项重要的治理手段。但实际工程中，当遇到具有一定坡降的山溪性河道时，上述技术应用时往往受到较大限制。由于山溪性河道一般具有一定坡降，特别是我国东南沿海地区的独立入海的山溪性河道，其流程短，一定长度上的坡降较大，有时能超过1％以上，这类河道平时缺少生态流量和生态景观水位，但当遇到洪水时，水位会突然暴涨1—2米、甚至数米。若在低水位时设置原位处理设施则很容易受到暴涨洪水冲击而失去作用，若拦坝处理则易对行洪带来较大的安全风险。传统的原位净化布置与暴涨洪水行洪需求之间存在矛盾。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种拦水净化装置及其使用方法，用于解决现有技术中存在的上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种拦水净化装置，沿着河道的横截面方向设置，且设置于所述河道中，拦水净化装置的迎水侧和背水侧供河道中的水流穿过，拦水净化装置包括：拦水净化坝，所述拦水净化坝的本体为中空的框架结构，所述框架结构的内部设有净水填料，所述框架结构的其中两个侧面为第一水流面和第二水流面；所述第一水流面分为覆盖有第一挡水板的第一挡水区和未覆盖所述第一挡水板的第一流水区；所述第二水流面分为覆盖有第二挡水板的第二挡水区和未覆盖所述第二挡水板的第二流水区；所述第一流水区与所述第二流水区之间设有水平高度差；止水囊，与所述拦水净化坝的底面连接；坝体旋转轴，与所述拦水净化坝连接；驱动机构，与所述坝体旋转轴连接；所述驱动机构通过所述坝体旋转轴驱动所述拦水净化坝转动，使所述第一流水区和第二流水区在所述迎水侧和所述背水侧交替；升降机构，承接所述拦水净化坝，可驱动所述拦水净化坝沿着竖直方向移动。

优选地，所述驱动机构包括：竖向旋转件，所述竖向旋转件与所述坝体旋转轴连接，所述竖向旋转件的外周面上设有竖向齿部；水平旋转组件，包括水平旋转动力器件和与所述水平旋转动力器件的输出端连接的水平旋转件，所述水平旋转件的外周面上设有与所述竖向齿部相应的水平齿部，所述水平齿部与所述竖向齿部捏合。

进一步地，所述升降机构包括：升降动力器件和与所述升降动力器件的输出端连接的升降杆，所述升降杆上设有托起部，所述坝体旋转轴插入于所述托起部中。

优选地，所述拦水净化坝的底面通过止水橡胶与所述止水囊连接。

优选地，所述净水填料为沸石。

优选地，所述河道的河底挖设有供所述拦水净化装置置入的凹槽。

优选地，所述第一挡水板和所述第二挡水板的结构相同，所述第一挡水板包括若干个可折叠的板体。

本发明还涉及一种采用上述拦水净化装置的使用方法，拦水净化装置可设置为净化模式、更新模式或者洪水模式；当拦水净化装置为净化模式时，所述第一流水区处于所述迎水侧，所述第二流水区处于所述背水侧；所述升降机构驱动所述拦水净化坝移动，使河道的水平面处于所述第一挡水板的底面的上方；所述拦水净化坝和充入有囊体填料的止水囊共同阻挡河道中的水流；水流从第一流水区进入所述拦水净化坝的内部，所述拦水净化坝的净水填料使水流中的杂质滞留于所述拦水净化坝中，水流从第二流水区排出；当拦水净化装置为更新模式时，所述驱动机构通过所述坝体旋转轴驱动所述拦水净化坝转动，使所述第一流水区和第二流水区在所述迎水侧和所述背水侧交替，所述第二流水区处于所述迎水侧，所述第一流水区处于所述背水侧；水流从所述第二流水区进入所述拦水净化坝的内部，滞留于所述拦水净化坝中的杂质随着水流，从所述第一流水区排出；当拦水净化装置为洪水模式时，将止水囊中的囊体填料排出，升降机构驱动拦水净化坝向下移动，使拦水净化坝沉入河道的河底。

优选地，当拦水净化装置为净化模式时，所述第一流水区的水平高度小于所述第二流水区的水平高度。

优选地，所述囊体填料为空气或者水。

如上所述，本发明的拦水净化装置及其使用方法，具有以下有益效果：

本发明的拦水净化装置在平时没有洪水情况下，可设置为净化模式，水流从第一流水区进入拦水净化坝，再从第二流水区排出的过程中，净水填料使水流中的杂质滞留于所述拦水净化坝中，实现对水流的净化；在需要将拦水净化坝进行反冲洗，以使净水填料中的杂质排出时，可将拦水净化装置设置为更新模式，驱动机构通过所述坝体旋转轴驱动所述拦水净化坝转动，第一流水区和第二流水区在所述迎水侧和所述背水侧交替；当遇到有洪水的情况时，可将拦水净化装置设置为洪水模式，将止水囊中的囊体填料排出，升降机构驱动拦水净化坝向下移动，使拦水净化坝沉入河道的河底，以防止拦水净化坝对洪水的阻挡作用，保证洪水的顺利通过；由于本发明的拦水净化装置可以设置为净化模式、更新模式或洪水模式，这样就解决了现有技术中原位净化布置与暴涨洪水行洪需求之间存在的矛盾，且本发明的装置结构简单，安全稳定，使用方便。

附图说明

图1显示为本实施例的拦水净化装置的俯视结构示意图。

图2显示为本实施例的拦水净化装置的竖直方向的结构示意图。

图3显示为本实施例的拦水净化装置的止水囊中充入的囊体填料的结构示意图。

图4显示为本实施例的拦水净化装置上设置第一挡水板和第二挡水板的结构示意图。

图5显示为本实施例的拦水净化装置上设置第一水流面和第二水流面的结构示意图。

图6显示为本实施例的第一挡水板的结构示意图。

附图标号说明

100 拦水净化坝

110 第一水流面

111 第一挡水区

112 第一流水区

120 第二水流面

121 第二挡水区

122 第二流水区

200 净水填料

310 第一挡水板

320 第二挡水板

300 板体

400 止水囊

410 囊体填料

500 坝体旋转轴

600 驱动机构

610 竖向旋转件

611 竖向齿部

620 水平旋转组件

621 水平旋转动力器件

622 水平旋转件

623 水平齿部

700 升降机构

710 升降动力器件

720 升降杆

721 托起部

800 止水橡胶

10 河道

11 凹槽

12 凹口

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图6所示，本实施例的拦水净化装置可应用于山溪性河道10中，拦水净化装置沿着河道10的横截面方向设置，且设置于所述河道10中，拦水净化装置的迎水侧和背水侧供河道10中的水流穿过，水流方向与河道10的横截面方向垂直，水流方向就是图1中箭头A的方向；

拦水净化装置包括：拦水净化坝100，拦水净化坝100的本体为中空的框架结构，框架结构的内部设有净水填料200，框架结构的其中两个相对的侧面为第一水流面110和第二水流面120；

第一水流面110分为覆盖有第一挡水板310的第一挡水区111和未覆盖第一挡水板310的第一流水区112；第二水流面120分为覆盖有第二挡水板320的第二挡水区121和未覆盖第二挡水板320的第二流水区122；第一流水区112与第二流水区122之间设有水平高度差；

止水囊400，与拦水净化坝100的底面连接，止水囊400中充入有囊体填料410；

坝体旋转轴500，与拦水净化坝100连接；

驱动机构600，与坝体旋转轴500连接；

驱动机构600通过坝体旋转轴500驱动拦水净化坝100转动，使第一流水区112和第二流水区122在迎水侧和背水侧交替；

升降机构700，承接拦水净化坝100，可驱动拦水净化坝100沿着竖直方向移动。

本实是例中，拦水净化坝100为长方体结构，拦水净化坝100的宽度是拦水净化坝100的长度的1/5，拦水净化坝100的高度根据水深确定，拦水净化坝100的与水流方向平行的两侧分别布置升降机构700、坝体旋转轴500和驱动机构600，坝体旋转轴500的轴向与水流方向垂直，两个坝体旋转轴500分别与拦水净化坝100的与水流方向平行的两侧面连接，两个坝体旋转轴500两个坝体旋转轴500的轴向共线。

框架结构由包塑合金钢丝制成，框架结构是网状的结构，该网状的框架结构的网孔尺寸能够防止净水填料200从框架结构中掉落；；净水填料200由不同粒径的沸石构成，或者净水填料200由不同粒径沸石与其它净化性较强的材质的组合构成。

升降机构700包括：升降动力器件710和与升降动力器件710的输出端连接的升降杆720，升降杆720上设有托起部721，坝体旋转轴500插入于托起部721中。升降动力器件710的输出端驱动升降杆720沿着竖直方向移动，托起部721托住坝体旋转轴500，也就使与坝体旋转轴500连接的拦水净化坝100被升降杆720支撑。

本发明的拦水净化装置在平时没有洪水情况下，可设置为净化模式，由于止水囊400与拦水净化坝100的底面连接，止水囊400中充入囊体填料410后，止水囊400膨胀着竖起来，膨胀起来的止水囊400与河道10的河底接触，止水囊400与拦水净化坝100一同形成拦水坝，阻挡水流的通过；同时，升降杆720支撑坝体旋转轴500，也使拦水净化坝100得到支撑力；此时，使第一流水区112的水平高度低于第二流水区122的水平高度，由于，拦水净化坝100的本体为中空的框架结构，水流从第一流水区112进入拦水净化坝100，再从第二流水区122排出的过程中，图4和图5中，箭头B的指向，就是拦水净化坝100中水流的方向，框架结构中填充的净水填料200使水流中的杂质滞留于拦水净化坝100中，在拦水净化坝100中形成底部厌氧处理、上部好氧出水，实现对水流的净化，所以从第二流水区122排向下游，释放的水流形成生态流量。

为了调节通过拦水净化坝100前的水位和通过拦水净化坝100的流量，使结构相同的第一挡水板310和第二挡水板320均包括若干个可折叠的板体300，板体300的折叠可通过一折叠控制器进行控制，这样，只要将第一挡水板310和第二挡水板320的若干个板体300进行折叠，就能够使第一挡水板310覆盖的第一挡水区111和第二挡水板320覆盖的第二挡水区121改变，从而使得相应的第一水流区和第二水流区的面积改变，那么水流的流量也就相应改变了；本实施例中，若干个板体300的折叠是沿着竖直垂直伸缩式的折叠，以使第一挡水板310和第二挡水板320的开度得到控制。

在拦水净化坝100的底面通过止水橡胶800与止水囊400连接，止水橡胶800使得拦水净化坝100的底面与止水囊400的连接处实现密封连接，防止水流从拦水净化坝100和止水囊400之间通过。

在需要将拦水净化坝100进行反冲洗，以使净水填料200中的杂质排出时，可将拦水净化装置设置为更新模式，将止水囊400中的囊体填料410排出，驱动机构600通过坝体旋转轴500驱动拦水净化坝100转动，第一流水区112和第二流水区122在迎水侧和背水侧交替，使第二流水区122的水平高度低于第一流水区112的水平高度；控制第一挡水板310和第二挡水板320的若干个板体300的收缩式折叠，扩大第一水流区和第二水流区的面积，也就扩大了水流进入拦水净化坝100的流量；水流从第二流水区122进入拦水净化坝100的内部，滞留于拦水净化坝100中的杂质随着水流，从第一流水区112排出。

驱动机构600通过坝体旋转轴500驱动拦水净化坝100转动实现拦水净化坝100上下颠倒，改变拦水净化坝100内部的水流路径方向，形成反冲洗，以实现自我更新式的净化。

本实施例中，驱动机构600包括：竖向旋转件610，竖向旋转件610为圆柱形，竖向旋转件610的中央与坝体旋转轴500连接，竖向旋转件610的轴向与坝体旋转轴500的轴向共线，竖向旋转件610的外周面上设有竖向齿部611；水平旋转组件620，包括水平旋转动力器件621和与水平旋转动力器件621的输出端连接的水平旋转件622，水平旋转件622为圆柱形，水平旋转件622的中轴向与坝体旋转轴500的轴向垂直，水平旋转件622的外周面上设有与竖向齿部611相应的水平齿部623，水平齿部623可与竖向齿部611捏合；水平旋转动力器件621的输出端驱动水平旋转件622转动，水平旋转件622带动相应的竖向旋转件610转动，竖向旋转件610通过坝体旋转轴500带动拦水净化坝100，绕着坝体旋转轴500转动。

当遇到有洪水的情况时，可将拦水净化装置设置为洪水模式，将止水囊400中的囊体填料410排出，升降机构700驱动拦水净化坝100向下移动，使拦水净化坝100沉入河道10的河底，以防止拦水净化坝100对洪水的阻挡作用，保证洪水的顺利通过。

河道10的河底挖设有供拦水净化装置放入的凹槽11，当拦水净化装置设置为净化模式时，膨胀起来的止水囊400设置于凹槽11的内部，当拦水净化装置设置为洪水模式时，排出囊体填料410的止水囊400和拦水净化坝100在升降机构700的作用下，置于凹槽11中，使洪水能够无障碍通过，加快洪水的过流时间。水平旋转组件620和升降动力器件710均坐落于凹槽11中。

本实施例中，设置拦水净化装置的河道10的横截面上还设有两个相对的凹口12，两个驱动机构600可分别设置于相应的凹口12中。

囊体填料410为空气或者水，空气或者水都能够在冲入止水囊400后，使膨胀起来的止水囊400支撑拦水净化坝100，止水囊400上可设置开口，并且开口上设有可开启或者关闭的盖体，以便于囊体填料410充入或者排出止水囊400。

本实施例的拦水净化装置的使用方法，拦水净化装置可设置为净化模式、更新模式或者洪水模式；

当拦水净化装置为净化模式时，止水囊400中充入囊体填料410后，止水囊400膨胀着竖起来，膨胀起来的止水囊400设置于河底的凹槽11中，且止水囊400的底面与凹槽11的底面接触，止水囊400与拦水净化坝100一同形成拦水坝，阻挡水流的通过；同时，升降杆720支撑坝体旋转轴500，使与坝体旋转轴500连接的拦水净化坝100得到支撑力；此时，使第一流水区112的水平高度低于第二流水区122的水平高度，第一流水区112处于拦水净化装置的迎水侧，第二流水区122处于拦水净化装置的背水侧；升降机构700驱动拦水净化坝100移动，使河道10的水平面处于第一挡水板310的底面的上方；拦水净化坝100和充入有囊体填料410的止水囊400共同阻挡河道10中的水流；水流从第一流水区112进入拦水净化坝100的内部，拦水净化坝100的净水填料200使水流中的杂质滞留于拦水净化坝100中，水流从第二流水区122排出；

当拦水净化装置为更新模式时，将止水囊400中的囊体填料410排出，驱动机构600通过坝体旋转轴500驱动拦水净化坝100转动，使第一流水区112和第二流水区122在迎水侧和背水侧交替，第二流水区122处于拦水净化装置的迎水侧，第一流水区112处于拦水净化装置的背水侧；使第二流水区122的水平高度低于第一流水区112的水平高度；水流从第二流水区122进入拦水净化坝100的内部，滞留于拦水净化坝100中的杂质随着水流，从第一流水区112排出；

当拦水净化装置为洪水模式时，将止水囊400中的囊体填料410排出，升降机构700驱动拦水净化坝100向下移动，使止水囊400和拦水净化坝100沉入河道10的河底的凹槽11中，使洪水能够无障碍通过，加快洪水的过流时间。

优选地，当拦水净化装置为净化模式时，第一流水区112的水平高度小于第二流水区122的水平高度。

本实施例中，河道10的横截面的宽度为12m，河道10的水深为1.5m；拦水净化装置沿河道10的横截面设置，拦水净化装置中的拦水净化坝100的长度为10m、宽度为3m、高度为0.8m，拦水净化坝100的迎水面的水深为0.5m；沸石的粒径为5～20cm。

以多次平均实验数据为例：过水流量为300m³/h，即为300立方米每小时，外部水体的固体悬浮物、氨氮、总磷平均浓度分别为45mg/L、0.55mg/L、0.22mg/L，拦截过滤处理单元后水体的固体悬浮物、氨氮、总磷平均浓度分别为10mg/L、0.40mg/L、0.12mg/L，所以去除率分别为78％、27％、45％。

由于本实施例的拦水净化装置可以设置为净化模式、更新模式或洪水模式，这样就解决了现有技术中原位净化布置与暴涨洪水行洪需求之间存在的矛盾，且本发明的装置结构简单，安全稳定，使用方便。净化模式、更新模式或洪水模式的转换根据实际情况确定。

综上，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种拦水净化装置，沿着河道(10)的横截面方向设置，且设置于所述河道(10)中，

拦水净化装置的迎水侧和背水侧供河道(10)中的水流穿过，其特征在于，拦水净化装置包括：

拦水净化坝(100)，所述拦水净化坝(100)的本体为中空的框架结构，所述框架结构的内部设有净水填料(200)，所述框架结构的其中两个侧面为第一水流面(110)和第二水流面(120)；所述第一水流面(110)分为覆盖有第一挡水板(310)的第一挡水区(111)和未覆盖所述第一挡水板(310)的第一流水区(112)；所述第二水流面(120)分为覆盖有第二挡水板(320)的第二挡水区(121)和未覆盖所述第二挡水板(320)的第二流水区(122)；所述第一流水区(112)与所述第二流水区(122)之间设有水平高度差；

止水囊(400)，与所述拦水净化坝(100)的底面连接；

坝体旋转轴(500)，与所述拦水净化坝(100)连接；

驱动机构(600)，与所述坝体旋转轴(500)连接；

所述驱动机构(600)通过所述坝体旋转轴(500)驱动所述拦水净化坝(100)转动，使所述第一流水区(112)和第二流水区(122)在所述迎水侧和所述背水侧交替；

升降机构(700)，承接所述拦水净化坝(100)，可驱动所述拦水净化坝(100)沿着竖直方向移动。

2.根据权利要求1所述的拦水净化装置，其特征在于：所述驱动机构(600)包括：

竖向旋转件(610)，所述竖向旋转件(610)与所述坝体旋转轴(500)连接，所述竖向旋转件(610)的外周面上设有竖向齿部(611)；

水平旋转组件(620)，包括水平旋转动力器件(621)和与所述水平旋转动力器件(621)的输出端连接的水平旋转件(622)，所述水平旋转件(622)的外周面上设有与所述竖向齿部(611)相应的水平齿部(623)，所述水平齿部(623)与所述竖向齿部(611)捏合。

3.根据权利要求2所述的拦水净化装置，其特征在于：所述升降机构(700)包括：升降动力器件(710)和与所述升降动力器件(710)的输出端连接的升降杆(720)，所述升降杆(720)上设有托起部(721)，所述坝体旋转轴(500)插入于所述托起部(721)中。

4.根据权利要求1所述的拦水净化装置，其特征在于：所述拦水净化坝(100)的底面通过止水橡胶(800)与所述止水囊(400)连接。

5.根据权利要求1所述的拦水净化装置，其特征在于：所述净水填料(200)为沸石。

6.根据权利要求1所述的拦水净化装置，其特征在于：所述河道(10)的河底挖设有供所述拦水净化装置置入的凹槽(11)。

7.根据权利要求1所述的拦水净化装置，其特征在于：所述第一挡水板(310)和所述第二挡水板(320)的结构相同，所述第一挡水板(310)包括若干个可折叠的板体(300)。

8.根据权利要求1所述的拦水净化装置的使用方法，其特征在于：拦水净化装置可设置为净化模式、更新模式或者洪水模式；

当拦水净化装置为净化模式时，所述第一流水区(112)处于所述迎水侧，所述第二流水区(122)处于所述背水侧；所述升降机构(700)驱动所述拦水净化坝(100)移动，使河道(10)的水平面处于所述第一挡水板(310)的底面的上方；所述拦水净化坝(100)和充入有囊体填料(410)的止水囊(400)共同阻挡河道(10)中的水流；水流从第一流水区(112)进入所述拦水净化坝(100)的内部，所述拦水净化坝(100)的净水填料(200)使水流中的杂质滞留于所述拦水净化坝(100)中，水流从第二流水区(122)排出；

当拦水净化装置为更新模式时，所述驱动机构(600)通过所述坝体旋转轴(500)驱动所述拦水净化坝(100)转动，使所述第一流水区(112)和第二流水区(122)在所述迎水侧和所述背水侧交替，所述第二流水区(122)处于所述迎水侧，所述第一流水区(112)处于所述背水侧；水流从所述第二流水区(122)进入所述拦水净化坝(100)的内部，滞留于所述拦水净化坝(100)中的杂质随着水流，从所述第一流水区(112)排出；

当拦水净化装置为洪水模式时，将止水囊(400)中的囊体填料(410)排出，升降机构(700)驱动拦水净化坝(100)向下移动，使拦水净化坝(100)沉入河道(10)的河底。

9.根据权利要求8所述的拦水净化装置的使用方法，其特征在于：当拦水净化装置为净化模式时，所述第一流水区(112)的水平高度小于所述第二流水区(122)的水平高度。

10.根据权利要求8所述的拦水净化装置的使用方法，其特征在于：所述囊体填料(410)为空气或者水。