CN107601689A - 一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统，它涉及水污染治理工程技术领域。它包括脚踏动力单元、曝气传输单元、生态景观单元，脚踏动力单元通过曝气传输单元与生态景观单元连接。本发明利用脚踏车的运动提供动力给曝气装置，增加水体中的溶解氧含量，为水生物生长和黑臭水体的净化提供充足的溶解氧，投资运行费用低、管理方便、美观实用，为人们提供休闲运动场所的同时，有效减轻富营养化水平和水体黑臭问题，提高滨水空间的利用效率。

Description

一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统

技术领域

本发明涉及的是水污染治理工程技术领域，具体涉及一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统。

背景技术

随着我国城市化进程的不断加快，许多城市迎来了新的发展机遇，但也产生了一些问题，其中，水环境污染和人民休闲健身空间供求不平衡是较为突出的两个问题。水环境污染主要指城市河流、景观水体和生态湖泊出现富营养化、有机质污染和水体黑臭，营养盐和有机污染物被微生物消耗分解，导致水中溶解氧含量不断降低，厌氧细菌大量繁殖，在厌氧反应作用下产生硫化氢、氨、硫醇等物质，造成水体黑臭，水质恶化；人民休闲健身空间供求不平衡是指随着生活水平的提高，人们对公共休闲空间的功能提出了更高要求，但是现阶段许多休闲健身空间大小和运动设施都难以满足人们的需求。因此，解决水体污染问题，提高滨水空间的共享性和利用效率，成为许多城市在发展中必须面对的问题。

目前，在水体黑臭治理过程中主要使用的是曝气充氧技术，以电能、太阳能、风能和跌水为动力的曝气设备层出不穷，中国发明专利申请号201620573387.4提出了一种跌水曝气反应装置、中国发明专利申请号201320203177.2提出了一种风电两用污水处理设施曝气装置、中国发明专利申请号201310213324.9提出了一种无动力曝气生态滤床、中国发明专利申请号201510534836.4提出了一种水生态综合修复系统；以上专利在增加水中含氧量、河道治理、改善水体生态环境方面有着良好的作用，但是装置的适用场所有限制，且需要专人维护，而对于已有专利，利用滨水运动设施作为曝气动力的生态修复系统鲜有报道。基于此，设计一种新型的基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统尤为必要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统，结构简单，设计合理，投资运行费用低、管理方便、美观实用，将水生态修复和运动设施相结合，既解决水体污染问题，又提高滨水空间的共享性和利用效率，易于推广使用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统，包括脚踏动力单元、曝气传输单元、生态景观单元，脚踏动力单元通过曝气传输单元与生态景观单元连接，所述脚踏动力单元由车架、车座、曲柄、踏板、把手、传动轴、飞轮、固定支架、挡水板和“工”字型固定架组成，所述曝气传输单元由扁型拉杆、减震垫、减震弹簧、活塞筒、销轴、活塞头、输气软管、曝气微管组成，所述生态景观单元由框架、填充物、挺水植物、沉水植物、重力球、牵引绳组成，车架固定在“工”字型固定架上，车架的前部安装有把手，车架的中部安装有车座，车架后部通过固定支架安装有飞轮，飞轮上部安装有挡水板，所述飞轮一侧与传动轴链接，传动轴与曲柄的一端连接，曲柄的另一端安装有踏板，所述飞轮的另一侧与扁型拉杆的一端连接，扁型拉杆的另一端固定有活塞头，活塞头滑动设置在活塞筒中，活塞筒外侧包裹有减震垫，活塞筒顶部正下方设有减震弹簧，活塞筒底部通过销轴固定，输气软管的一端连接在活塞筒底面，输气软管的另一端与曝气微管连接，曝气微管通过牵引绳悬挂在生态景观浮床下方，浮床的框架上部填充有填充物，浮床中部牵引有重力球，浮床留有孔隙，上部种植有挺水植物，曝气微管两侧种植有沉水植物。

作为优选，所述的车架、“工”字型固定架均采用铝合金架体，车架焊接在“工”字型固定架上，车架的前部为向外凸出的弧形结构，车架的中部为直筒结构，车架中部与水平面的夹角为70°-80°，车架的后部与水平面的夹角为45°。所述的固定支架前段为曲状支条，后段为扩散状菱形，顶点配有螺钉。

作为优选，所述的飞轮为实心结构，飞轮内部采用碳纤维材料全面填充，飞轮半径为25cm，飞轮通过传动轴带动飞轮转动，所述传动轴采用链式或无链式传动轴。

作为优选，所述的活塞头呈半月形，向上运动时，空气从活塞头和活塞筒之间的缝隙进入下腔室，向下运动时，活塞完全张开，将空气压缩排挤到输气软管中，所述的输气软管、曝气微管均采用聚乙烯管体。

作为优选，所述的生态景观单元中的生态景观浮床采用竹竿作为框架，麦秸秆作为填充物，并留有孔洞，曝气微管位于生态景观浮床的正下方，通过牵引绳连接，并可调节曝气微管在水中所处的深度。

作为优选，所述的挺水植物为睡莲、凤眼莲和芡实的一种或几种，沉水植物为苦草、轮叶藻、马来眼子菜的一种或几种，沉水植物种植在曝气微管两侧。

本发明的有益效果：利用曝气装置和水生植物对水体环境进行生态修复，具有投资运行费用低、管理方便、美观实用的优点，能有效减轻富营养化水平和水体黑臭问题，提高滨水空间的利用效率，为人们提供休闲运动场所。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明脚踏动力单元的结构示意图；

图3为本发明飞轮的后视图；

图4为本发明曝气传输单元与生态景观单元的连接示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1-4，本具体实施方式采用以下技术方案：一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统，包括脚踏动力单元1、曝气传输单元2、生态景观单元3，脚踏动力单元1通过曝气传输单元2与生态景观单元3连接，所述脚踏动力单元1由车架4、车座5、曲柄6、踏板7、把手8、传动轴9、飞轮10、固定支架11、挡水板12和“工”字型固定架13组成，所述曝气传输单元2由扁型拉杆14、减震垫15、减震弹簧16、活塞筒17、销轴18、活塞头19、输气软管20、曝气微管21组成，所述生态景观单元3由框架22、填充物23、挺水植物24、沉水植物25、重力球26、牵引绳27组成，车架4固定在“工”字型固定架13上，车架4的前部安装有把手8，车架4的中部安装有车座5，车架4后部通过固定支架11安装有飞轮10，飞轮10上部安装有挡水板12，所述飞轮10一侧与传动轴9链接，传动轴9与曲柄6的一端连接，曲柄6的另一端安装有踏板7，所述飞轮10的另一侧与扁型拉杆14的一端连接，扁型拉杆14的另一端固定有活塞头19，活塞头19滑动设置在活塞筒17中，活塞筒17外侧包裹有减震垫15，活塞筒17顶部正下方设有减震弹簧16，活塞筒17底部通过销轴18固定，输气软管20的一端连接在活塞筒17底面，输气软管20的另一端与曝气微管21连接，曝气微管21通过牵引绳27悬挂在生态景观浮床下方，浮床的框架22上部填充有填充物23，浮床中部牵引有重力球26，浮床留有孔隙，上部种植有挺水植物24，曝气微管21两侧种植有沉水植物25。

值得注意的是，所述的车架4 、“工”字型固定架13均采用铝合金构造，车架4通过焊接固定在“工”字型固定架13上，车架4的前部呈一定弧度向外凸出，车架4的中部为直筒结构，车架4中部与水平面呈70°-80°夹角，车架4的后部小幅度弯曲，与水平面呈45°夹角。

所述的把手8采用塑料或橡胶材料，划有防滑纹，略高于车座5。

所述的飞轮10为实心结构，飞轮10内部采用碳纤维材料全面填充，飞轮10半径为25cm，飞轮10一侧通过传动轴9带动飞轮转动，所述传动轴9采用链式或无链式传动轴；飞轮10另一侧仅与曝气传输单元2的扁型拉杆14相连，扁型拉杆14采用碳纤维拉杆；使用固定支架11固定飞轮10，固定支架11前段为曲状支条，后段为扩散状菱形，顶点配有螺钉。

值得注意的是，所述的活塞筒17顶部正下方设有减震弹簧16，底部使用销轴18固定，材质均为铝合金，减震垫15包裹活塞筒17外侧，与减震弹簧16共同起到减震作用，防止活塞筒损坏，输气软管20一端连接在活塞筒17底面，另一端连接有曝气微管21，输气软管20、曝气微管21均采用聚乙烯管体，耐酸碱，抗冲击能力强，具有良好的稳定性，使用寿命长。

此外，所述的生态景观单元3中的生态景观浮床采用竹竿作为框架22，麦秸秆作为填充物23构建，并留有孔洞，生态景观浮床中部牵引重力球26，防止生态景观浮床被水流冲刷移动，曝气微管21通过牵引绳27悬挂在生态景观浮床的正下方，通过牵引绳27连接，并可调节曝气微管21在水中所处的深度。浮床留有孔隙，以便种植睡莲、凤眼莲和芡实等挺水植物24，曝气微管21两侧种植苦草、轮叶藻和马来眼子菜等沉水植物25，既可以美化水域景观，又可以有效吸收水体中的营养物质，达到净化水体的作用。

本具体实施方式的组合方式包括脚踏动力单元1、曝气传输单元2以及生态景观单元3，其具体的操作步骤如下：

(1)用铝合金构建车架4和“工”字型固定架13，其中，车架4的前部呈一定弧度向外凸出，连接把手7，车架4的中部为直筒结构，与水平面呈70-80°夹角，中部一端连接车座5，车座5略低于把手7，另一端连接“工”字形固定架13，车架4的后部小幅度弯曲，与水平面约呈45°夹角，后部连接“工”字形固定架13，整体车架的固定方式均采用焊接。

(2)飞轮10内部采用碳纤维全面填充，通过传动轴9带动飞轮10转动，飞轮10一面与传动轴9连接，使用固定支架11固定飞轮10，飞轮10另一面仅与曝气传输单元2的扁型拉杆14相连接。

(3)扁型拉杆14固定在距飞轮10中心15cm处，扁型拉杆14总长为50cm，活塞筒17总长为30cm；活塞筒17侧面套有减震垫15，顶端正下方设有减震弹簧16，底部使用销轴18固定；活塞头19呈半月形，向上运动时，空气从活塞头19和活塞筒17之间的缝隙进入下腔室，向下运动时，活塞完全张开，将空气压缩排挤到输气软管20中；输气软管20位于活塞筒17底部，另一端连有曝气微管21。

(4)采用竹竿作为生态景观浮床的框架22，麦秸秆作为生态景观浮床的填充物23，整体形状为矩形，生态景观浮床中部牵引重力球26，浮床留有孔隙，以便种植睡莲、凤眼莲和芡实等挺水植物24，曝气微管21两侧种植苦草、轮叶藻和马来眼子菜等沉水植物25。

(5)曝气微管21通过牵引绳27悬挂于生态景观浮床正下方，并可通过牵引绳27升降曝气微管21，使其处于水体不同深度。

本具体实施方式的原理为：首先，通过人们骑行固定在滨水区域的运动脚踏车，为曝气传输单元提供动力；其次，通过曝气传输单元中的活塞将气筒中的空气压缩进入水体，增加水体含氧量，使好氧微生物在有氧条件下进行生物代谢，降解水中的有机污染物；再次，挺水植物和沉水植物同化吸收水中的N、P等营养物质，通过对植物的收割实现水体污染物的最终去除；最后，同时采用麦秸秆作为浮床的主体结构，研究表明，麦秸秆降解过程中会产生各种化学物质，这些物质通过植物化感作用，能够有效控制富营养化，抑制藻类的生长，优化水生生态系统，逐步改善水体黒臭问题，使水体环境修复到受污染之前的水平，恢复水体自净能力。

本具体实施方式将水生态修复和运动设施相结合，既可以解决水污染问题，又可以为居民提供运动设施，提高滨水空间的利用效率，提高民众的环保意识积极参与周边的水环境治理，本系统能为水生态修复提供方法，有效改善水质，具有效果好、费用低、维护管理方便、无二次污染等功能，具备广阔的市场应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统，其特征在于，包括脚踏动力单元(1)、曝气传输单元(2)、生态景观单元(3)，脚踏动力单元(1)通过曝气传输单元(2)与生态景观单元(3)连接，所述脚踏动力单元(1)由车架(4)、车座(5)、曲柄(6)、踏板(7)、把手(8)、传动轴(9)、飞轮(10)、固定支架(11)、挡水板(12)和“工”字型固定架(13)组成，所述曝气传输单元(2)由扁型拉杆(14)、减震垫(15)、减震弹簧(16)、活塞筒(17)、销轴(18)、活塞头(19)、输气软管(20)、曝气微管(21)组成，所述生态景观单元(3)由框架(22)、填充物(23)、挺水植物(24)、沉水植物(25)、重力球(26)、牵引绳(27)组成；

车架(4)固定在“工”字型固定架(13)上，车架(4)的前部安装有把手(8)，车架(4)的中部安装有车座(5)，车座(5)低于把手(8)，车架(4)后部通过固定支架(11)安装有飞轮(10)，飞轮(10)上部安装有挡水板(12)，所述飞轮(10)一侧与传动轴(9)链接，传动轴(9)与曲柄(6)的一端连接，曲柄(6)的另一端安装有踏板(7)，所述飞轮(10)的另一侧与扁型拉杆(14)的一端连接，扁型拉杆(14)的另一端固定有活塞头(19)，活塞头(19)滑动设置在活塞筒(17)中，活塞筒(17)外侧包裹有减震垫(15)，减震垫(15)为橡胶垫，活塞筒(17)顶部正下方设有减震弹簧(16)，活塞筒(17)底部通过销轴(18)固定，输气软管(20)的一端连接在活塞筒(17)底面，输气软管(20)的另一端与曝气微管(21)连接，曝气微管(21)通过牵引绳(27)悬挂在浮床正下方，浮床的框架(22)上部填充有填充物(23)，浮床中部牵引有重力球(26)，浮床留有孔隙，上部种植有挺水植物(24)，曝气微管(21)两侧种植有沉水植物(25)。

2.根据权利要求1所述的一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统，其特征在于，所述的车架(4)、“工”字型固定架(13)均采用铝合金架体，车架(4)焊接在“工”字型固定架(13)上，车架(4)的前部为向外凸出的弧形结构，车架(4)的中部为直筒结构，车架(4)中部与水平面的夹角为70°-80°，车架(4)的后部与水平面的夹角为45°。

3.根据权利要求1所述的一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统，其特征在于，所述的飞轮(10)为实心结构，飞轮(10)内部填充有碳纤维材料，飞轮(10)半径为25cm，飞轮(10)通过传动轴(9)传动连接，所述传动轴(9)采用链式或无链式传动轴。

4.根据权利要求1所述的一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统，其特征在于，所述的固定支架(11)前段为曲状支条，后段为扩散状菱形，顶点配有螺钉。

5.根据权利要求1所述的一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统，其特征在于，所述的输气软管(20)、曝气微管(21)均采用耐酸碱、抗冲击能力强、稳定性更好的聚乙烯管体。

6.根据权利要求1所述的一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统，其特征在于，所述的生态景观单元(3)中的生态景观浮床采用竹竿作为框架(22)，麦秸秆作为填充物(23)，并留有孔洞，曝气微管(21)位于生态景观浮床的正下方，通过牵引绳(27)连接，并可调节曝气微管(21)在水中所处的深度。

7.根据权利要求1所述的一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统，其特征在于，所述的挺水植物(24)为睡莲、凤眼莲和芡实的一种或几种，沉水植物(25)为苦草、轮叶藻、马来眼子菜的一种或几种，沉水植物(25)种植在曝气微管(21)两侧。

8.根据权利要求1所述的一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统，其特征在于，所述的扁型拉杆(14)采用碳纤维拉杆，扁型拉杆(14)固定在距飞轮(10)中心15cm处，扁型拉杆(14)总长为50cm。

9.根据权利要求1所述的一种基于滨水运动脚踏车曝气的生态修复系统，其特征在于，所述的活塞头(19)呈半月形，向上运动时，空气从活塞头(19)和活塞筒(17)之间的缝隙进入下腔室，向下运动时，活塞完全张开，将空气压缩排挤到输气软管(20)中。