CN106007021A - 一种无动力河道曝气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无动力河道曝气系统，由河道曝气装置和砾石填料层构成，其中河道曝气装置由多个曝气管单元通过单元连接管相互连接而成；曝气管单元由进气斜管、穿孔管、出气斜管、尾管通过弯头串连而成，进气斜管和尾管通过管道支架固定于填料层上；填料层位于河道底部，河道曝气装置底部穿孔管埋在填料层中。运行过程中，水流对尾管形成负压，空气由进气斜管吸入，对河道水体和底部填料层进行曝气。本发明具有对河道地势无特殊要求、无动力、曝气效果好；结构简单，运行费用低，维护管理方便；能同时对河道水体和底部填料层进行曝气充氧，能有效促进底层好氧微生物生长，促进水体中生物多样性恢复等优点。
Description
技术领域
本发明涉及水体修复技术领域，具体涉及一种无动力河道曝气系统。
背景技术
目前我国自然、人工河道水体污染严重，受污染水体由于水生动植物的缺乏，自净能力非常低下，加之在很多情况下难以实现彻底的截污，许多河道都存在水质恶化、水体黑臭的问题。
对河道水体进行曝气复氧是净化水体的有效方式，补充河道水体中的溶解氧能有效促进好氧微生物对水中污染物的代谢分解，抑制黑臭的产生。目前常用的河道曝气方法有跌水曝气、曝气机、耕水机、鼓风机配合曝气管等措施，跌水曝气无动力能源需求，但对地势要求较高，须有足够的高差；曝气机、耕水机、鼓风机配合曝气管等措施曝气效果好但有一定能耗，设备采购、运行、维护成本较高。
因此，针对现有技术的不足提供一种对河道地势无特殊要求、无动力、曝气效果好、运行维护费用低的河道曝气系统甚为必要。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种无动力河道曝气系统，对河道地势无特殊要求、无动力、曝气效果好、运行维护费用低。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种无动力河道曝气系统，包括砾石填料层，还包括河道曝气装置，河道曝气装置包括沿水流方向分布的多个曝气管阵列单元，曝气管阵列单元包括沿河道一侧到河道另一侧分布的多个曝气管单元，曝气管单元包括进气斜管、第一弯头、穿孔管、第二弯头、出气斜管、第三弯头和尾管，砾石填料层设置在河道底部，穿孔管埋设在砾石填料层中，进气斜管一端露出河道水体，进气斜管另一端斜插入砾石填料层并通过第一弯头与穿孔管一端连接，穿孔管另一端通过第二弯头与斜插入砾石填料层的出气斜管一端连接，出气斜管另一端伸出砾石填料层外并通过第三弯头与尾管一端连接，进气斜管、尾管均分别由管道支架固定在砾石填料层上，砾石填料层中还埋设有单元连接管，单元连接管连接同一曝气管阵列单元中的各个曝气管单元的进气斜管斜插入砾石填料层的部分。
如上所述的同一曝气管阵列单元中的各个曝气管单元中的中间部位的曝气管单元位于最上游，两侧的曝气管单元等间距依次向河道下游方向排列，连接同一曝气管阵列单元中的各个曝气管单元的进气斜管的单元连接管包括第一段单元连接管和第二段单元连接管，第一段单元连接管一端和第二段单元连接管一端均与同一曝气管阵列单元中的中间部位的曝气管单元连接，第一段单元连接管和第二段单元连接管呈设定角度。
如上所述的第一段单元连接管与第二段单元连接管呈30～150度。
如上所述的砾石填料层厚度大于等于20cm，砾石填料层中的砾石填料粒径为30～50mm。
如上所述的穿孔管与河道水体的水面平行，穿孔管上的穿孔孔径为10～20mm，沿穿孔管长度方向每米大于等于60个。
如上所述的进气斜管一端露出河道水体的高度为20～30cm。
如上所述的进气斜管、穿孔管、出气斜管的管径相同，尾管的管径比进气斜管的管径大50～100mm。
如上所述的第一弯头、第二弯头、第三弯头呈120～135度。
如上所述的进气斜管、穿孔管、出气斜管、尾管、第一弯头、第二弯头和第三弯头的材质相同，均采用UPVC管或PE管。
本发明相对于现有技术具有以下优点：
1、本发明对河道地势无特殊要求、无动力、曝气效果好；
2、本发明设备结构简单，运行费用低，维护管理方便；
3、本发明不仅仅是对河道水体曝气，对底部填料层的曝气充氧也有良好，效果，能有效促进底层好氧微生物生长，促进水体中生物多样性恢复。
附图说明
图1是本发明的平面布置示意图；
图2是本发明的剖面结构示意图；
其中：
1-河道曝气装置；2-曝气管单元；3-进气斜管；4-第一弯头；5-穿孔管；6-第二弯头；7-出气斜管；8-第三弯头；9-尾管；10-管道支架；11-单元连接管；12-砾石填料层；13-河道堤岸；14-水面；15-河道底部。
具体实施方式
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
实施例1
一种无动力河道曝气系统，包括砾石填料层12，还包括河道曝气装置1，河道曝气装置1包括沿水流方向分布的多个曝气管阵列单元，曝气管阵列单元包括沿河道一侧到河道另一侧分布的多个曝气管单元2，曝气管单元2包括进气斜管3、第一弯头4、穿孔管5、第二弯头6、出气斜管7、第三弯头8和尾管9，砾石填料层12设置在河道底部，穿孔管5埋设在砾石填料层12中，进气斜管3一端露出河道水体，进气斜管3另一端斜插入砾石填料层12并通过第一弯头4与穿孔管5一端连接，穿孔管5另一端通过第二弯头6与斜插入砾石填料层12的出气斜管7一端连接，出气斜管7另一端伸出砾石填料层12外并通过第三弯头8与尾管9一端连接，进气斜管3、尾管9均分别由管道支架10固定在砾石填料层12上，砾石填料层12中还埋设有单元连接管11，单元连接管11连接同一曝气管阵列单元中的各个曝气管单元2的进气斜管3斜插入砾石填料层12的部分。
优选的，同一曝气管阵列单元中的各个曝气管单元2中的中间部位的曝气管单元2位于最上游，两侧的曝气管单元2等间距依次向河道下游方向排列，连接同一曝气管阵列单元中的各个曝气管单元2的进气斜管3的单元连接管11包括第一段单元连接管和第二段单元连接管，第一段单元连接管一端和第二段单元连接管一端均与同一曝气管阵列单元中的中间部位的曝气管单元2连接，第一段单元连接管和第二段单元连接管呈设定角度。
优选的，第一段单元连接管与第二段单元连接管呈30～150度。
优选的，砾石填料层12厚度大于等于20cm，砾石填料层12中的砾石填料粒径为30～50mm。
优选的，穿孔管5与河道水体的水面平行，穿孔管5上的穿孔孔径为10～20mm，沿穿孔管5长度方向每米大于等于60个。
优选的，进气斜管3一端露出河道水体的高度为20～30cm。
优选的，进气斜管3、穿孔管5、出气斜管7的管径相同，尾管9的管径比进气斜管3的管径大50～100mm。
优选的，第一弯头4、第二弯头6、第三弯头8呈120～135度。
优选的，进气斜管3、穿孔管5、出气斜管7、尾管9、第一弯头4、第二弯头6和第三弯头8的材质相同，均采用UPVC管或PE管。
实施例2
在一条宽度为3m，深度为1.0m，水深0.6m的污染较严重的人工渠道50m长范围内布置本发明。50m的人工渠道共布置10个曝气管阵列单元，相邻曝气管阵列单元间隔为1.5m。
进一步的，砾石填料层12厚度为25cm，铺在原人工渠道底部，砾石填料层12中的砾石填料的粒径为30～40mm；
进一步的，每个曝气管阵列单元包括5个曝气管单元2，曝气管单元2通过单元连接管11连接，同一曝气管阵列单元中的相邻曝气管单元2的垂直间隔为0.6m，同一曝气管阵列单元中的各个曝气管单元2中的中间部位的曝气管单元2位于最上游，两侧的曝气管单元2等间距依次向河道下游方向排列，同一曝气管阵列单元中的相邻的曝气管单元2沿水流方向错开间隔为0.29m。
进一步的，进气斜管3为DN100的PE管，长度为1.4m，进气斜管3和水面形成的夹角为45°，进气斜管3顶部比河道水面高20cm。
进一步的，第一弯头4采用DN100的PE材质的45°弯头(呈135度)。
进一步的，穿孔管5采用DN100的PE管，长度为1m，穿孔孔径为10mm，在穿孔管四周均匀布置，沿穿孔管长度方向每米60个，穿孔管5和水面平行。穿孔管5埋在填料层12中，穿孔管5顶部覆盖的砾石填料厚度为10cm。
进一步的，第二弯头6采用DN100的PE材质的45°弯头。
进一步的，出气斜管7为DN100的PE管，长度为0.4m。
进一步的，第三弯头8采用DN100的PE材质的45°异径弯头。
进一步的，尾管9为DN150的PE管，长度为1m。
进一步的，管道支架10为不锈钢材质管道支架。
进一步的，单元连接管11为DN100的PE管，将相邻曝气管单元2连接成一个整体，第一段单元连接管与第二段单元连接管呈120度。
其他与实施例1一致。
在布置本系统7天后，50m人工渠道的出水端水体水质比进水端明显改善，水中溶解氧含量显著上升。表1为采用本实施例运行水质监测结果：
表1实施例2运行水质监测结果
| 水质 | pH | CODcr(mg/L) | DO(mg/L) | NH3-N(mg/L) | TN(mg/L) | TP(mg/L) |
| 进水端 | 7.43 | 43.51 | 1.32 | 10.66 | 14.51 | 2.22 |
| 出水端 | 7.29 | 22.78 | 5.41 | 6.98 | 9.33 | 1.36 |
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：
在一条宽度为3m，深度为1.0m，水深0.6m的污染较严重的人工渠道50m长范围内布置本无动力河道曝气系统。50m人工渠道共布置10个曝气管阵列单元，相邻曝气管阵列单元间隔为1.5m。
进一步的，砾石填料层12厚度为30cm，铺在原人工渠道底部，砾石填料层12中的砾石填料的粒径为40～50mm；
进一步的，每个曝气管阵列单元包括5个曝气管单元2，曝气管单元2通过单元连接管11连接，同一曝气管阵列单元中的相邻曝气管单元2的垂直间隔为0.6m，同一曝气管阵列单元中的各个曝气管单元2中的中间部位的曝气管单元2位于最上游，两侧的曝气管单元2等间距依次向河道下游方向排列，同一曝气管阵列单元中的相邻的曝气管单元2沿水流方向错开间隔为0.29m。
进一步的，进气斜管3为DN100的UPVC管，长度为1.5m，进气斜管3和水面形成的夹角为45°，进气斜管3顶部比河道水面高30cm。
进一步的，第一弯头4采用DN100的UPVC材质的45°弯头。
进一步的，穿孔管5采用DN100的UPVC管，长度为1m，穿孔孔径为20mm，在穿孔管四周均匀布置，沿穿孔管5长度方向每米80个，穿孔管5和水面平行。穿孔管5埋在填料层12中，穿孔管5顶部覆盖的砾石填料厚度为20cm。
进一步的，第二弯头6采用DN100的UPVC材质的45°弯头。
进一步的，出气斜管7为DN100的UPVC管，长度为0.4m。
进一步的，第三弯头8采用DN100的UPVC材质的45°异径弯头。
进一步的，尾管9为DN150的UPVC管，长度为1m。
进一步的，管道支架10为不锈钢材质管道支架。
进一步的，单元连接管11为DN100的UPVC管，将相邻曝气管单元2连接成一个整体，第一段单元连接管与第二段单元连接管呈120度。
其他与实施例1一致。
在布置本系统7天后，出水端水体水质比进水端明显改善，水中溶解氧含量显著上升。表2为采用本实施例运行水质监测结果：
表2实施例3运行水质监测结果
| 水质 | pH | CODcr(mg/L) | DO(mg/L) | NH3-N(mg/L) | TN(mg/L) | TP(mg/L) |
| 进水端 | 7.43 | 41.59 | 1.22 | 11.05 | 15.11 | 1.95 |
| 出水端 | 7.29 | 21.13 | 5.34 | 7.78 | 10.83 | 1.20 |
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种无动力河道曝气系统，包括砾石填料层（12），其特征在于，还包括河道曝气装置（1），河道曝气装置（1）包括沿水流方向分布的多个曝气管阵列单元，曝气管阵列单元包括沿河道一侧到河道另一侧分布的多个曝气管单元（2），曝气管单元（2）包括进气斜管（3）、第一弯头（4）、穿孔管（5）、第二弯头（6）、出气斜管（7）、第三弯头（8）和尾管（9），砾石填料层（12）设置在河道底部，穿孔管（5）埋设在砾石填料层（12）中，进气斜管（3）一端露出河道水体，进气斜管（3）另一端斜插入砾石填料层（12）并通过第一弯头（4）与穿孔管（5）一端连接，穿孔管（5）另一端通过第二弯头（6）与斜插入砾石填料层（12）的出气斜管（7）一端连接，出气斜管（7）另一端伸出砾石填料层（12）外并通过第三弯头（8）与尾管（9）一端连接，进气斜管（3）、尾管（9）均分别由管道支架（10）固定在砾石填料层（12）上，砾石填料层（12）中还埋设有单元连接管（11），单元连接管（11）连接同一曝气管阵列单元中的各个曝气管单元（2）的进气斜管（3）斜插入砾石填料层（12）的部分。
2.根据权利要求1所述的一种无动力河道曝气系统，其特征在于，所述的同一曝气管阵列单元中的各个曝气管单元（2）中的中间部位的曝气管单元（2）位于最上游，两侧的曝气管单元（2）等间距依次向河道下游方向排列，连接同一曝气管阵列单元中的各个曝气管单元（2）的进气斜管（3）的单元连接管（11）包括第一段单元连接管和第二段单元连接管，第一段单元连接管一端和第二段单元连接管一端均与同一曝气管阵列单元中的中间部位的曝气管单元（2）连接，第一段单元连接管和第二段单元连接管呈设定角度。
3.根据权利要求2所述的一种无动力河道曝气系统，其特征在于，所述的第一段单元连接管与第二段单元连接管呈30～150度。
4.根据权利要求1所述的一种无动力河道曝气系统，其特征在于，所述的砾石填料层（12）厚度大于等于20cm，砾石填料层（12）中的砾石填料粒径为30～50mm。
5.根据权利要求1所述的一种无动力河道曝气系统，其特征在于，所述的穿孔管（5）与河道水体的水面平行，穿孔管（5）上的穿孔孔径为10～20mm，沿穿孔管（5）长度方向每米大于等于60个。
6.根据权利要求1所述的一种无动力河道曝气系统，其特征在于，所述的进气斜管（3）一端露出河道水体的高度为20～30cm。
7.根据权利要求1所述的一种无动力河道曝气系统，其特征在于，所述的进气斜管（3）、穿孔管（5）、出气斜管（7）的管径相同，尾管（9）的管径比进气斜管（3）的管径大50～100mm。
8.根据权利要求1所述的一种无动力河道曝气系统，其特征在于，所述的第一弯头（4）、第二弯头（6）、第三弯头（8）呈120～135度。
9.根据权利要求1所述的一种无动力河道曝气系统，其特征在于，所述的进气斜管（3）、穿孔管（5）、出气斜管（7）、尾管（9）、第一弯头（4）、第二弯头（6）和第三弯头（8）的材质相同，均采用UPVC管或PE管。
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