CN109354199A - 用于热带沿海富营养化咸水湖的螺旋藻污水净化装置 - Google Patents

用于热带沿海富营养化咸水湖的螺旋藻污水净化装置 Download PDF

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Abstract

本发明是水体污染治理技术领域公开的用于热带沿海富营养化咸水湖的螺旋藻污水净化装置。本发明包括主轴，主轴周向围绕有框架，所述框架包括外框架和内框架，外框架与内框架之间连接有卡槽，卡槽内卡和有漂浮球，外框架与主轴之间连接有至少两根支杆，相邻支杆之间设有用于养殖净水植物的第一养殖网格。本发明主要通过生物修复水体技术解决热带沿海咸水湖的富营养化问题，本装置结构简单、质量轻、抗风浪性能和抗腐蚀性能好；选用驯化后的螺旋藻作为净水植物净水效率高，经济效益大。

Description

用于热带沿海富营养化咸水湖的螺旋藻污水净化装置
技术领域
本发明属于水体污染治理技术领域，尤其涉及用于热带沿海富营养化咸水湖的螺旋藻污水净化装置。
背景技术
近年来，水污染已经越来越受到人们的关注。湖泊、水库、城市河道中水体污染主要由水体的富营养化造成。由于湖泊、水库、城市河道的水体流动性差、自净能力低，所以富营养化比较严重，天然水体由于过量营养物质(主要是指氮、磷等)的排入，藻类及其它浮游生物迅速繁殖，造成水质恶化。
对于上述问题目前已有一系列相应的措施，但这些措施普遍都有地区适用性，很难应用于热带沿海的咸水湖中。目前，热带沿海咸水湖面临的主要问题有：(1)装置设备易受腐蚀(2)常有台风侵袭，对设备的稳定性造成威胁。(3)湖水盐度变化大，净化生物难以适应这种环境，进而影响其发挥净化作用。本发明旨在解决热带沿海湖遇到的问题：其特殊的理化指标和环境气候因素——高温高湿高盐度一般的生物净化装置无法满足这样的水文条件与气候环境。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一能对热带沿海湖进行清理且不会对水体造成二次污染的污水净化装置。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，用于热带沿海富营养化咸水湖的螺旋藻污水净化装置，包括主轴，主轴周向围绕有框架，所述框架包括外框架和内框架，外框架与内框架之间连接有卡槽，卡槽内卡和有漂浮球，外框架与主轴之间连接有至少两根支杆，相邻支杆之间设有用于养殖净水植物的第一养殖网格，所述净水植物为驯化后的螺旋藻。采用本技术方案后，产生以下有益效果：1、放置本发明时，将卡和有漂浮球的一端朝向水体直接放置，此时水体对漂浮球施加浮力，漂浮球受力后对框架施加支撑力用以保证框架不被水体淹没。
2、第一养殖网格的净水植物通过自身的生物反应对水体进行净化。这些净水植物可以选用驯化后的螺旋藻，其对咸水湖盐度变化有很好的适应能力，不但对水体进行净化同时还可以改善自然景观，而且提高了生态系统多样性。
3、本技术方案通过生物方法修复水体，使用寿命长，对水体的改善效果明显，建造价格低，不会对水体造成二次污染。同时净水植物还可带来可观的经济价值。
4、驯化后的螺旋藻(盐泽螺旋藻)在咸水半咸水中生长良好，不会因为盐度过高而轻易死亡，且螺旋藻在盐水中对氮磷的吸收效率比淡水中更高，当水体中N>10mg/L、P>9.98mg/L时吸收效率达到最大；耐碱性(PH7-11可存活)耐盐性良好，当水体PH＝10，盐度在15-25范围时螺旋藻所含蛋白质甚至更高；耐高温喜强光，非常符合热带生长条件。
进一步，所述主轴表面套设有滑动柱，滑动柱与支杆转动连接，所述支杆包括第一节杆身和第二节杆身，第二节杆身两端分别设有第一转动球和第二转动球，第二节杆身通过第一转动球连接外框架，第二节杆身通过第一转动球连接第一节杆身，所述第一节杆身的一端与滑动柱转动连接，第一节杆身和滑动柱之间连接有过渡转球，第一节杆身的另一端通过第二转动球连接第二节杆身。
当需要对框架进行收缩时，操作人员仅需将滑动柱向上滑动，此时进行运动状态的分析，首先支杆与滑动柱连接处的过渡转球被滑动柱带动自上而下顺时针转动，与过渡转球右端连接的第一节杆身被过渡转球带动向下转动，因为第一节杆身向下转动，所以第一节杆身和第二节杆身之间的第二转动球自下而上逆时针转动，此时位于第二转动球右端的第二节杆身顺应第二转动球的转动趋势向上转动，因为第二节杆身向上转动，所以第二节杆身带动第一转动球从上往下顺时针转动，位于第一转动球右侧的外框架向下运动且因为第一转动球进行顺时针转动，外框架在第一转动球的转动下产生形变，外框架逐渐向主轴收缩。
本技术方案至少产生以下有益效果：首先，框架形变后减少了框架的占地面积，方便了框架的运输。其次，当遭遇恶劣天气时，将框架收缩，收缩后的框架质量不变但体积变小，框架产生下潜效果，减小了框架受风浪打击的面积，对抗风浪性进行了第一次加强。最后，支杆两端的运动方向相反，此时支杆连接框架的一端增大了框架向下的力矩，下潜力矩的放大实现了下潜速度的加快。
进一步，所述滑动柱的下方设有转动环，主轴穿过转动环，转动环的外表面由重力势能高处至重力势能低处依次设有扇叶和外齿部，所述内框架设有朝向滑动柱的内齿部，所述内齿部和外齿部之间啮合有带直齿的圆盘，圆盘内设有第二养殖网格。
因为滑动柱位于转动环的上方，支杆之间的第一养殖网格中的净水植物将扇叶遮挡，所以扇叶不受外界风力的干扰而转动。当遭遇强风天气时，框架作为最外层在风力的带动下进行自转，此时框架依次带动圆盘、转动环转动和扇叶转动。在框架传递力矩的过程中产生大量的能耗，衰减了风力对整体的影响，同时框架带动圆盘的运动方式和圆盘带动转动环的运动方式都属于大齿轮带动小齿轮，属于费力结构，风力被持续消耗。同时大齿轮带动小齿轮属于增速运动，所以扇叶的旋转速度大于框架转动的速度，扇叶在旋转过程中不断克服空气阻力，实现了风力消耗速度的加快，减轻了风力对装置整体的影响，这种技术方案对风浪性进行了第二次加强，显著提升了本装置的抗风浪性。
进一步，所述支杆的两侧都开有用于固定第一养殖网格的网格扣。养殖网格能很好的对藻类起到固定作用，固定卡扣的设计，便于养殖网格的拆卸和更换，对于藻类的回收也是一大便捷。
进一步，所述主轴的底部吊有采用抗腐蚀金属制作的沉子，所述沉子的体积从重力势能高处至重力势能低处逐渐收束，且所述沉子横截面呈锥形。沉子逐渐收束的结构使其能够深深的扎入湖底的淤泥中，此时对本装置的抗风浪性进行了第三次加强，沉子起到预防风浪和固定框架的作用，对沉子进行回收时，沉子的上部形状减少其受到淤泥和水体的阻力。
进一步，所述漂浮球冒出卡槽的部分开有连接口，连接口处设有连接杆。通过漂浮球可以连接多个框架，当台风天气时，使多个框架连接在一起，可以进行第四次加强装置的抗风浪强度。
进一步，所述框架和支架都采用POLYSULFONE(PSU)类材料制作，该材料具有抗腐蚀的功能，并且通过3d打印制成。POLYSULFONE(PSU)类材料是一种琥珀色的材料，热变形温度为189℃，是所有热塑性材料里面强度最高，耐热性最好，抗腐蚀性最优的材料，增强了本发明的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例一的基本结构图；
图2是图1中支杆结构的主视图；
图3是本发明实施例2中漂浮球的结构侧视图；
图4是本发明实施例2中连接关系概念图；
图5是本发明实施例三的基本结构俯视图；
图6是图5中各个结构的啮合关系示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
说明书附图中的附图标记包括：主轴1、框架2、外框架201、内框架202、漂浮球3、连接口301、连接杆302、滑动柱4、支杆5、第一节杆身501、第二节杆身502、过渡转球503、第一转动球504、第二转动球505、第一养殖网格6、沉子7、转动环8、扇叶9、圆盘10、第二养殖格11。
实施例一：
本实施例基本如附图1所示：用于热带沿海富营养化咸水湖的螺旋藻污水净化装置，包括主轴1和采用POLYSULFONE(PSU)类材料制作的框架2，框架2为空心框架2，主轴1位于圆形框架2的圆心处，框架2包括远离主轴1的外框架201和靠近主轴1的内框架202，外框架201和内框架202之间焊接有卡槽，卡槽内卡和有漂浮球3。
如附图2所示，主轴1穿过有滑动柱4，滑动柱4和外框架201之间连接有十二根支杆5，任意两根支杆5之间的夹角为三十度，支杆5的两侧都开有用于固定第一养殖网格6的网格扣。支杆5之间通过网格扣卡和有用于养殖螺旋藻的第一养殖网格6。支杆5包括第一节杆身501和第二节杆身502，第二节杆身502两端分别设有第一转动球504和第二转动球505，第二节杆身502通过第一转动球504连接外框架201，第二节杆身502通过第一转动球504连接第一节杆身501，所述第一节杆身501的一端与滑动副转动连接，第一节杆身501和滑动副之间连接有过渡转球503，第一节杆身501的另一端通过第二转动球505连接第二节杆身502。
主轴1的底部吊有采用抗腐蚀金属制作的沉子7，沉子7的体积从上往下体积逐渐减小，且所述沉子7横截面呈锥形。
具体实施过程如下：在受污染的水体中放置本发明时，操作人员首先将沉子7抛入水中，沉子7逐渐收束的结构使其能够深深的扎入湖底的淤泥中，且沉子7起到预防风浪和固定框架2的作用，对沉子7进行回收时，因为沉子7的上部形状最宽，且沉子7横截面呈锥形，所以提起沉子7时，泥沙沿沉子7的外轮廓向下滑动，减少了沉子7整体受到淤泥和水体的阻力。
等待操作人员确定沉子7陷入水体底部的泥土中时，操作人员将框架2中卡和有漂浮球3的一端平铺进水体中。此时水体对漂浮球3施加浮力，漂浮球3受力后对框架2施加支撑力用以保证框架2不被水体淹没。放置完成后，本装置在水体表面漂浮，养殖网格中的螺旋藻与水体接触后开始净化水体。
请参考图2，当需要对框架2进行收缩时，操作人员仅需将滑动柱4向上滑动，此时进行运动状态的分析，首先支杆5与滑动柱4连接处的过渡转球503被滑动柱4带动自上而下顺时针转动，与过渡转球503右端连接的第一节杆身501被过渡转球503带动向下转动，因为第一节杆身501向下转动，所以第一节杆身501和第二节杆身502之间的第二转动球505自下而上逆时针转动，此时位于第二转动球505右端的第二节杆身502顺应第二转动球505的转动趋势向上转动，因为第二节杆身502向上转动，所以第二节杆身502带动第一转动球504从上往下顺时针转动，位于第一转动球504右侧的外框架201向下运动且因为第一转动球504进行顺时针转动，外框架201在第一转动球504的转动下产生形变，外框架201逐渐向主轴1收缩。
收缩后的框架2质量不变但体积变小，框架2产生下潜效果，减小了框架2受风浪打击的面积。同时，操作人员可以通过随身携带的丝线或扎带等将滑动柱4和主轴1绑定，保持滑动柱4和主轴1相对静止，避免复位。
当风浪停止后，操作人员可以将丝线或绑带剪断，滑动柱4和主轴1从绑定状态回复至滑动连接状态，因为采用POLYSULFONE(PSU)类材料制作的框架2，具备一定的记忆特性，所以当滑动柱4和主轴1从绑定状态回复至滑动连接状态时，框架2产生回复力，回复力传递至支杆5时，支杆5带动滑动柱4下行，滑动柱4下行后将框架2展开，直至框架2回复到初始状态时，回复力消失，于是框架2通过自身调节实现了复位。
实施例二：
如附图3所示，本实施例与实施例一的区别在于：漂浮球3冒出卡槽的部分开有连接口301，连接口301内固定连接有连接杆302。
本技术方案的实施过程如下，如附图4所示，圆形的交点是漂浮球3所在位置，在台风天气时且漂浮球3可以通过连接杆302连接多个框架2，当多个框架2连接在一起，加强装置抗风浪强度。
实施例三：
如附图5和附图6所示，本实施例与实施例二的区别在于：主轴1穿过有转动环8，转动环8位于滑动柱4的下方，转动环8的外表面由从上至下依次设置有扇叶9和外齿部，内框架202设有朝向滑动柱4的内齿部，内齿部和外齿部之间啮合有带直齿的圆盘10，圆盘10内设有第二养殖网格。
本实施例的实施过程如下：因为滑动柱4位于转动环8的上方，支杆5之间的第一养殖网格6中的净水植物将扇叶9遮挡，所以扇叶9不受外界风力的干扰而转动。当遭遇强风天气时，框架2作为本发明的最外层在风力的带动下进行自转，此时框架2依次带动圆盘10、转动环8转动和扇叶9转动。框架2在传递力矩的过程中产生大量的能耗，衰减了风力对整体的影响，同时框架2带动圆盘10的运动方式和圆盘10带动转动环8的运动方式都属于大齿轮带动小齿轮，这种结构属于费力结构，风力被持续消耗。
同时大齿轮带动小齿轮属于增速运动，所以扇叶9的旋转速度大于框架2转动的速度，扇叶9在旋转过程中不断克服空气阻力将机械能转化为热能，实现了风力消耗速度的加快，减轻了风力对装置整体的影响，增强了抗风浪性。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.用于热带沿海富营养化咸水湖的螺旋藻污水净化装置，其特征在于：包括主轴，主轴周向围绕有框架，所述框架包括外框架和内框架，外框架与内框架之间连接有卡槽，卡槽内卡和有漂浮球，外框架与主轴之间连接有至少两根支杆，相邻支杆之间设有用于养殖净水植物的第一养殖网格，所述净水植物为驯化后的螺旋藻。
2.根据权利要求1所述的用于热带沿海富营养化咸水湖的螺旋藻污水净化装置，其特征在于：所述主轴表面套设有滑动柱，滑动柱与支杆转动连接，所述支杆包括第一节杆身和第二节杆身，第二节杆身两端分别设有第一转动球和第二转动球，第二节杆身通过第一转动球连接外框架，第二节杆身通过第一转动球连接第一节杆身，所述第一节杆身的一端与滑动柱转动连接，第一节杆身和滑动柱之间连接有过渡转球，第一节杆身的另一端通过第二转动球连接第二节杆身。
3.根据权利要求2所述的用于热带沿海富营养化咸水湖的螺旋藻污水净化装置，其特征在于：所述滑动柱的下方设有转动环，主轴穿过转动环，转动环的外表面由重力势能高处至重力势能低处依次设有扇叶和外齿部，所述内框架设有朝向滑动柱的内齿部，所述内齿部和外齿部之间啮合有带直齿的圆盘，圆盘内设有第二养殖网格。
4.根据权利要求2所述的用于热带沿海富营养化咸水湖的螺旋藻污水净化装置，其特征在于：所述支杆的两侧都开有用于固定第一养殖网格的网格扣。
5.根据权利要求1所述的用于热带沿海富营养化咸水湖的螺旋藻污水净化装置，其特征在于：所述主轴的底部吊有采用由抗腐蚀金属制作的沉子，所述沉子的体积从重力势能高处至重力势能低处逐渐收束，且所述沉子横截面呈锥形。
6.根据权利要求1所述的用于热带沿海富营养化咸水湖的螺旋藻污水净化装置，其特征在于：所述漂浮球冒出卡槽的部分开有连接口，连接口处设有连接杆。
7.根据权利要求1所述的用于热带沿海富营养化咸水湖的螺旋藻污水净化装置，其特征在于：所述框架和支架都采用POLYSULFONE(PSU)类材料制作，该材料具有抗腐蚀的功能，并且通过3d打印制成，所述净水植物为螺旋藻。
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