CN108178346A - 一种河道深度充氧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种河道深度充氧装置，包括：箱体、太阳能电池板、进水管和出水管、水泵、喉管、进气管、第一电极板和第二电极板，箱体由上层蓄电池和下层的封闭空腔构成，上方设有与蓄电池电连接的太阳能电池板；进水管和出水管分别设于空腔两侧的下端，第一电极板和第二电极板分别设于进水管和出水管底端的下方，且与蓄电池构成电解回路；水泵的进水口和进水管连接，出水口通过喉管与出水管连接，喉管的喉部接通有竖直向上的进气管。本发明装置持续运行时，电解产生的氧气和外来空气溶解在水中并进入河道水体，河道水体中的溶解氧持续增加，实现对河道水体的深度充氧。

Description

一种河道深度充氧装置

技术领域

本发明属于环境保护中污水处理技术领域，具体涉及一种河道深度充氧装置。

背景技术

天然水体(例如河道水体)具有一定的自净能力，其中微生物的氧化分解是水体自净的主要途径。如果水体中溶解氧含量较低，好氧微生物将受到抑制，而厌氧微生物处于活跃状态。当进入水体中污染物总量超过水体自净能力时，水体中溶解氧会被好氧微生物消耗殆尽，导致水体呈现厌氧状态。同时，水分子同各种微生物的代谢产物结合成较大的聚合分子团，并进一步通过吸附的方式与水体中的污染物紧密结合，最终致使水体的自净能力丧失，并伴随着水体发黑变臭等现象的发生，对周围环境带来极大的影响。

受污水体的自净能力直接与复氧能力有关，因此溶解氧在河道水体自净过程中起着非常重要的作用。河道中的溶解氧主要来源于大气复氧和水生植物的光合作用，大气复氧是水体中溶解氧的主要来源，指空气中氧溶于水的过程，但是单靠大气复氧，河道水体的自净过程非常缓慢，特别是当河道水体受到严重污染时，为了避免出现缺氧或厌氧河段，需要采用其他复氧措施如人工曝气充氧对溶解氧加以补充。

传统的充氧方式大多采用鼓风曝气，其结构简单，安装方便，但是，曝气性能较差，曝气设备一般安装在水底，污水的底部沉淀有大量的污泥和颗粒沉淀，不仅容易堵塞曝气口，还使得气体不能均匀的与污泥、污水进行接触，降低了处理效果；而且曝气设备能耗较高，曝气充氧的电耗一般占污水处理厂总能耗的50％以上，导致系统在长期运行时运行和维护费用较高，这也是许多已建污水处理厂难以维持正常运行的原因。

因此，设计一种低能耗的充氧设备，保持河道水体的日常充氧复氧，实现水体较高溶解氧浓度，对河道水体的自净具有非常积极的作用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种河道深度充氧装置，利用太阳能绿色能源，无需外加动力装置，增加水体的溶解氧，实现对河道水体的深度充氧，同时，该装置结构简单、价格低廉、可移动、使用方便、维护成本低、无能耗。

一种河道深度充氧装置，包括：

箱体，所述箱体分为上层和下层，所述上层固定有蓄电池，所述下层为封闭的空腔；

太阳能电池板，所述太阳能电池板设置在所述箱体的上方，所述太阳能电池板与所述蓄电池电连接；

进水管和出水管，所述进水管的顶端位于所述空腔内部，所述进水管竖直向下延伸使得所述进水管的底端置于所述空腔外部；所述出水管的顶端位于所述空腔内部，所述出水管竖直向下延伸使得所述出水管的底端置于所述空腔外部；

水泵，所述水泵与所述蓄电池电连接，所述水泵的进水口与所述进水管的顶端连接；

喉管，所述喉管将所述水泵的出水口与所述出水管的顶端在所述空腔内部联通，所述喉管依次包括入口段、收缩段、喉部、扩散段和出口段，所述入口段与所述水泵的出水口连接，所述出口段与所述出水管的顶端连接，所述喉部处接通有竖直向上的进气管，所述进气管贯穿所述箱体且所述进气管的顶端延伸至所述箱体之外；

第一电极板和第二电极板，所述第一电极板和第二电极板分别置于所述进水管的底端下方和所述出水管的底端下方，所述第一电极板通过第一导线与所述蓄电池的正极电连接，所述第二电极板通过第二导线与所述蓄电池的负极电连接。

优选的技术方案中，所述箱体的外表面涂覆有防水涂层，这样一来，装置长期在河道水体中使用时，也可以避免水渗透进入所述箱体内部。

优选的技术方案中，所述箱体为长方体形状。

优选的技术方案中，所述进水管的直径为所述进气管的直径的10～15倍，所述出水管的直径为所述进气管的直径的10～15倍，具有更好的射流效果。

优选的技术方案中，所述进水管和出水管均采用PE管(聚乙烯塑料管)，成本低且不容易被腐蚀。

优选的技术方案中，所述空腔的体积是所述蓄电池体积的10～20倍，漂浮效果更好。

优选的技术方案中，所述第一电极板为不锈钢丝网、钛丝网或者钛合金丝网，电解产生大量纳米气泡。

优选的技术方案中，所述第二电极板为不锈钢丝网、钛丝网或者钛合金丝网，电解产生大量纳米气泡。

进一步优选的技术方案中，所述丝网中网孔基本尺寸为1～10mm，丝直径为1～2mm，电解产生大量纳米气泡。

本发明中，整体装置中设有空腔部分，使得装置投入到河道后能够漂浮在水面上，这样，设置在箱体顶部(浮在水面以上)上方的太阳能电池板在太阳光照下产生电力，并联合蓄电池的蓄电和供电功能，能够长期持续给水泵以及电解回路提供电力，从而无需额外提供动力设备；其中，第一电极板和第二电极板与蓄电池电连接后构成电解回路，与正极连接的第一电极板电解产生氧气，与负极连接的第二电极板电解产生氢气；同时，通过水泵的运动，将河道水抽入进水管并经过水泵后形成射流水流，水面以上的空气经由进气管汇入射流水流中，充氧后的水体再经由出水管流出，回到河道水体中。由于第一电极板设置在进水管底端的下方，所以，当水泵启动将河道水经由进水管抽上来时，在第一电极板电解产生的纳米氧气气泡在水中运动增加溶解，溶解了电解纳米氧气气泡的水体进入进水管并经过水泵形成射流水流，与由进气管进入的空气混合形成充氧后的水体，从出水管流出。这样一来，由出水管流出的水中既溶有电解产生的氧气，也溶有由进气管进入的空气，这样有效增加了水体中的溶解氧浓度，实现了对河道水体的深度充氧。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

1)本发明装置利用太阳能供电，无需额外配设动力装置，运行成本低，维护简便，适用范围广泛；

2)本发明装置通过巧妙的结构设计，使得电解产生的纳米氧气气泡和水面以上的空气进入水体中，增加了水体中的溶解氧浓度，实现了对河道水体的深度充氧。本发明装置作为一种低能耗的充氧设备，适合用于对河道水体的日常充氧复氧，实现水体中较高溶解氧浓度，对河道水体的自净具有非常积极的作用。

3)本发明装置结构简单，制造容易，成本低廉，适合推广应用；

4)本发明装置占地小、可移动、使用方便、维护成本低，应用范围广。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。

附图说明

图1是本发明的河道深度充氧装置的一具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下，结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，以更清楚地理解本发明的技术内容。

如图1所示，本发明的一具体实施例中，一种河道深度充氧装置，包括箱体1、太阳能电池板2、进水管3和出水管4、水泵5、喉管6、进气管7、第一电极板10和第二电极板11。

太阳能电池板2设置在箱体1的上方，用于将太阳能转换成电能；

箱体1分为上层和下层，上层固定有蓄电池1-1，蓄电池1-1与太阳能电池板2连接，并用于在有光照时太阳能电池板2产生的电能储存起来并在需要的时候再释放出来；下层为封闭的空腔1-2，由于空腔1-2的存在，箱体1在水中成为浮动箱体，能够漂浮在水面上；

进水管3和出水管4分别接在空腔1-2的两侧下端，进水管3的顶端位于空腔1-2的内部，进水管3竖直向下延伸使得其底端置于空腔1-2的外部(装置置于水中时进水管3的底端位于箱体1下方的水体中)；出水管4的顶端位于空腔1-2的内部，出水管4竖直向下延伸使得其底端置于空腔1-2的外部(装置置于水中时出水管4的底端位于箱体1下方的水体中)；

水泵5的进水口与进水管3的顶端连接，水泵5由蓄电池1-1供电，水泵5与蓄电池1-1电连接；

喉管6将水泵5的出水口与出水管4的顶端在空腔1-2的内部联通，喉管6依次包括入口段、收缩段、喉部、扩散段和出口段，喉管6的入口段与水泵5的出水口连接，喉管6的出口段与出水管4的顶端连接，喉管6的喉部处接通有竖直向上的进气管7，进气管7贯穿箱体1并且进气管7的顶端延伸至箱体1之外；

第一电极板10和第二电极板11分别置于进水管3的底端下方和出水管4的底端下方，第一电极板10通过第一导线9与蓄电池1-1的正极电连接，第二电极板11通过第二导线8与蓄电池1-1的负极电连接。

本发明的河道深度充氧装置的上述具体实施方式中，箱体1的外表面可以涂覆防水涂层，这样一来，即使将装置长期投入河道水体中使用，也不会有水渗透进入箱体1内部。

本发明的河道深度充氧装置的上述具体实施方式中，箱体1可设置为方便加工的各种形状，例如如图1中所示的长方体形状。

本发明的河道深度充氧装置的上述具体实施方式中，优选设置进水管3的直径为进气管7的直径的10～15倍，出水管3的直径为进气管7的直径的10～15倍，射流效果更好。

本发明的河道深度充氧装置的上述具体实施方式中，进水管3和出水管4均采用PE管，成本低且不容易被腐蚀。

本发明的河道深度充氧装置的上述具体实施方式中，空腔1-2的体积是蓄电池1-1体积的10～20倍，从而更好地在水面上保持漂浮状态。

本发明的河道深度充氧装置的上述具体实施方式中，第一电极板10可以为不锈钢丝网、钛丝网或者钛合金丝网，电解产生大量纳米气泡。

本发明的河道深度充氧装置的上述具体实施方式中，第二电极板11可以为不锈钢丝网、钛丝网或者钛合金丝网，电解产生大量纳米气泡。

本发明的河道深度充氧装置的上述具体实施方式中，第一电极板10和第二电极板11的丝网中，网孔基本尺寸为1～10mm，丝直径为1～2mm，电解产生大量纳米气泡。

本发明的河道深度充氧装置的上述具体实施方式中，太阳能电池板2与箱体1的顶部可以通过多种方式连接，比如可以通过螺母和螺栓的配合将太阳能电池板2固定在箱体1的顶部。

上述实施例中的河道深度充氧装置的使用方法和工作原理如下：

将上述实施例中的河道深度充氧装置投入到河道后，由于空腔1-2的存在，整个装置能够漂浮在水面上。由于箱体1顶部浮在水面以上，所以设在箱体1顶部的太阳能电池板2也在水面以上，在太阳光照下太阳能电池板2将太阳能转化为电能，产生的电力存储在蓄电池1-1中，蓄电池1-1向电解回路和水泵5供电。

电解回路中，与正极连接的第一电极板10电解产生氧气，溶入水中；与负极连接的第二电极板11电解产生氢气。

水泵5同时启动，将溶有第一电极板10电解产生的氧气的河道水体经由进水管3抽入，混入了氧气的水体经水泵5后形成射流水流，水面以上的空气也经由进气管7汇入射流水流中，并经由出水管4流出，回到河道水体。

水泵5持续运行，从出水管4流出的水体中溶解氧持续增加，进入到河道水体中，形成好氧环境，改善河道水体的环境和河道水质，河道水体自净功能逐渐恢复。

此外，从出水管4流出的水进入到河道水体中时，也会携带第二电极板11产生的氢气随着水流溶解，可以促进厌氧微生物消化有机污染物产生甲烷。

可见，上述装置作为一种绿色无能耗的充氧设备，能够保持河道水体的日常充氧复氧，实现水体较高溶解氧浓度，对河道水体的自净具有非常积极的作用。

本发明中，整体装置中设有空腔1-2部分，使得装置投入到河道后能够漂浮在水面上，这样，设置在箱体1顶部(浮在水面以上的)上方的太阳能电池板2在太阳光照下产生电力，并联合蓄电池1-1的蓄电和供电功能，能够长期持续给水泵以及电解回路提供电力，从而无需额外提供动力设备；其中，第一电极板10和第二电极板11与蓄电池1-1电连接后构成电解回路，与正极连接的第一电极板10电解产生氧气，与负极连接的第二电极板11电解产生氢气；同时，通过水泵5的运动，将河道水抽入进水管3并在经过水泵5后形成射流水流，水面以上的空气经由进气管7汇入射流水流中，充氧后的水体再经由出水管4流出；由于第一电极板10设置在进水管3底端的下方，所以，当水泵5启动将河道水经由进水管3抽上来时，在第一电极板10电解产生的纳米氧气气泡在水中运动增加溶解，溶解了电解纳米氧气气泡的水体进入进水管3并经过水泵5后形成射流水流，与由进气管7进入的空气混合形成充氧后的水体，从出水管4流出。这样一来，由出水管4流出的水中既溶有电解产生的氧气，也溶有由进气管7进入的空气，这样有效增加了水体中的溶解氧浓度，实现了对河道水体的深度充氧。

由此可见，本发明的目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理的情况下，实施方式可作任意修改。所以，本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种河道深度充氧装置，其特征在于，包括：

箱体，所述箱体分为上层和下层，所述上层固定有蓄电池，所述下层为封闭的空腔；

太阳能电池板，所述太阳能电池板设置在所述箱体的上方，所述太阳能电池板与所述蓄电池电连接；

进水管和出水管，所述进水管的顶端位于所述空腔内部，所述进水管竖直向下延伸使得所述进水管的底端置于所述空腔外部；所述出水管的顶端位于所述空腔内部，所述出水管竖直向下延伸使得所述出水管的底端置于所述空腔外部；

水泵，所述水泵与所述蓄电池电连接，所述水泵的进水口与所述进水管的顶端连接；

喉管，所述喉管将所述水泵的出水口与所述出水管的顶端在所述空腔内部联通，所述喉管依次包括入口段、收缩段、喉部、扩散段和出口段，所述入口段与所述水泵的出水口连接，所述出口段与所述出水管的顶端连接，所述喉部处接通有竖直向上的进气管，所述进气管贯穿所述箱体且所述进气管的顶端延伸至所述箱体之外；

第一电极板和第二电极板，所述第一电极板和第二电极板分别置于所述进水管的底端下方和所述出水管的底端下方，所述第一电极板通过第一导线与所述蓄电池的正极电连接，所述第二电极板通过第二导线与所述蓄电池的负极电连接。

2.如权利要求1所述的河道深度充氧装置，其特征在于，所述箱体的外表面涂覆有防水涂层。

3.如权利要求1所述的河道深度充氧装置，其特征在于，所述所述箱体为长方体形状。

4.如权利要求1所述的河道深度充氧装置，其特征在于，所述进水管的直径为所述进气管的直径的10～15倍，所述出水管的直径为所述进气管的直径的10～15倍。

5.如权利要求1所述的河道深度充氧装置，其特征在于，所述进水管和出水管均采用PE管。

6.如权利要求1所述的河道深度充氧装置，其特征在于，所述空腔的体积是所述蓄电池体积的10～20倍。

7.如权利要求1所述的河道深度充氧装置，其特征在于，所述第一电极板为不锈钢丝网、钛丝网或者钛合金丝网。

8.如权利要求1所述的河道深度充氧装置，其特征在于，所述第二电极板为不锈钢丝网、钛丝网或者钛合金丝网。

9.如权利要求7或8所述的河道深度充氧装置，其特征在于，所述丝网中网孔基本尺寸为1～10mm，丝直径为1～2mm。