CN109912120B - 一种移动式河道污染水体原位强化修复装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动式河道污染水体原位强化修复装置，包括船体和安装在船体上的动力驱动机构、强化修复模块、曝气增氧模块、加压投药模块、水质检测模块和主控制模块；动力驱动机构包括驱动螺旋桨，分别固定在船体两侧的转动轴，连接在转动轴的步进电机，以及固定连接在转动轴上的若干个转向舵机；强化修复模块包括与转向舵机连接的镂空板，以及填充在镂空板内的生物填料；曝气增氧模块包括曝气机，位于船体底部的主通管及固定在镂空板底部的支通管；加压投药模块包括混药器，与主通管相连的投药泵，投药水质检测模块包括水质分析仪，布设在其中一个镂空板底部的取样管；主控制模块整个装置工作。
Description
技术领域
本发明属于河道治理技术领域，具体涉及一种移动式河道污染水体原位强化修复装置。
背景技术
河道是城市生态环境的重要依托，是一种重要的自然资源与环境载体，与人类的生产生活关系密切，在城市规划建设中发挥的作用也较为显著。当污染物进入水体的速度超过水体自净能力时就会出现水污染现象，污染物由于无法被分解，就会沉积在河底或者湖底的底泥中溶出到水体当中，造成河道内的污染，水体污染加剧了水资源短缺，水生态环境破坏促使洪涝灾害频发。而造成污泥沉积而不能够及时被微生物分解，造成水体自净能力被破坏的主要原因是由于水中溶解氧浓度低，在这样的环境中不利于分解污染物的微生物生长增殖。
现有技术中长采用一种景观设计的修复装置进行定位修复，虽然满足了美观的要求，但是这样的方案则是过于注重景观体验而忽略了水质的要求，没有起到良好的水处理效果，处理效率也较低，不能够帮助水体达到自净平衡。
目前的移动式修复装置大多功能较为单一，注重的是水体监测而在修复上则较弱，因此需要一种能够兼具监测以及修复并且效率高的移动装置来对河道水体进行净化处理。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种移动式河道污染水体原位强化修复装置。
本发明的技术方案为：一种移动式河道污染水体原位强化修复装置，包括船体和安装在船体上的动力驱动机构、强化修复模块、曝气增氧模块、加压投药模块、水质检测模块和主控制模块；
动力驱动机构包括设置在船体尾部的驱动螺旋桨，通过支座分别固定在船体两侧的转动轴，连接在转动轴一端的步进电机，以及固定连接在转动轴上的若干个转向舵机；
强化修复模块包括端近与转向舵机输出轴连接的镂空板，以及填充在镂空板内的生物填料；
曝气增氧模块包括设置在船体后部的曝气机，与曝气机相连并位于船体底部纵轴线上的主通管，与主通管侧边连通的若干支通管，支通管通过卡接件固定在镂空板的底部，主通管和支通管上设有孔洞；
加压投药模块包括设置在船体前部的混药器，与混药器相连的投药泵，投药泵与主通管相连；
水质检测模块包括位于船体中部的水质分析仪，以及与水质分析仪相连的取样管，取样管布设在其中一个镂空板底部并与镂空板等长，取样管的远端设有过滤器；
主控制模块包括集成控制器、数据存储单元、无线通讯单元、卫星遥感定位单元，集成控制器用于控制进电机、转向舵机、曝气机、混药器、投药泵及水质分析仪的工作，数据存储单元用于存储各类信号数据，无线通讯单元通过无线信号与控制终端连接，卫星遥感定位单元用于通过卫星定位导航系统遥控船体的航行路线。
进一步地，一侧转动轴上的镂空板与另一侧转动轴上的镂空板交错排列，交错的镂空板在可以避免在大幅度上下活动时相互碰触。
进一步地，生物填料由生物填料绳和生物填料球组成的球绳结构填料，采用生物填料绳和生物填料球二者相互结合的方式，可以在保持最大填充率时，提高生物填料与水的接触率。
更进一步地，镂空板包括盒体、定位销和盖板，定位销有多个，分别等距设置在盒体内底部的两端，用于缠绕和固定球绳结构填料，盖板盖在盒体上对球绳结构填料进行封装，将球绳结构填料通过定位销进行固定排列，可以防止其在搅拌过程中发生堆积现象，导致填充不均匀，还会导致镂空板的重心偏移，不利于船体运动。
进一步地，镂空板的倾斜角度为0-90度，镂空板通过转向舵机偏转成一定的角度，可以减小搅拌的阻力。
进一步地，镂空板横截面为长方形或者半圆形，半圆形结构的镂空板能够增大生物填料与水的接触面积，并且也可以提高接触时间，进而有利于修复。
进一步地，混药器包括箱体，位于箱体上部的储药室，以及位于箱体下部的混药室，储药室与混药室之间设有进药口，进药口上设有电磁比例阀一，混药室一侧底部设有带有过滤泵的抽水管，抽水管上设有电磁比例阀二，混药室另一侧设有与投药泵相连的出水管，出水管上设有电磁比例阀三，混药室距离底部四分之三高度处设有水位控制器，将药物浓缩存储，再利用水稀释进行投加，可大大提高装置的载药率。
进一步地，支通管和取样管均为柔性管，既便于镂空板在活动过程中弯折，又能够减轻镂空板的负载。
进一步地，生物填料球内部填充的填料按照以下重量百分比计包括：10-12％磁性纳米硅、30-40％石墨烯凝胶球、13-15％碳纤维，余量为陶粒球，磁性纳米硅能够提高微生物的稳定性，石墨烯凝胶球能够吸收太阳光能，使其周围的温度上升，维持微生物的最佳反应温度，提高微生物的活性和处理效率。
本发明的工作方法为：船体在驱动螺旋桨的驱动行进过程中由卫星遥感定位单元进行导航定位，集成控制器控制转向舵机带动镂空板偏转60度，步进电机带动转动轴进行正负转动，驱动镂空板进行上下摆动划水，使得镂空板中的生物填料与河水充分接触，并且启动搅动曝气增氧的作用。同时，集成控制器控制曝气机向主通管中通气，利用主通管和支通管上的孔洞对河水进行曝气。打开电磁比例阀一，将将储药室中浓缩的药剂按照设定比例滴加到混药室中，打开电磁比例阀二，过滤泵将过滤后的河水抽入混药室，度浓缩药剂进行稀释，再通过投药泵抽送至主通管，经主通管和支通管上的孔洞均匀投撒到河水中。进行取样时，步进电机带动带有取样管的一侧镂空板在不动高度处进行间歇停留，从而对河道中不同深度的水域进行取样分析。水质分析仪将分析得到的数据通过数据存储单元保存后，再通过无线通讯单元发送至控制终端。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明在船体两侧设置的镂空板通过上下摆动对河水进行搅动，能大大增强曝气搅拌的效果，并且在每个镂空板的下方都设有支通管，可将投加的药剂在镂空板的搅拌下均匀的撒入河水中。此外，镂空板中还设有由生物填料绳和生物填料球组成的球绳结构填料，在保持最大填充率时，提高生物填料与水的接触率。并且，将球绳结构填料通过定位销进行固定排列，可以防止其在搅拌过程中发生堆积现象，导致填充不均匀。其中之一的镂空板上还设有与水质分析仪相连的取样管，进行取样时，步进电机带动带有取样管的一侧镂空板在不动高度处进行间歇停留，从而对河道中不同深度的水域进行取样分析。
附图说明
图1是本发明的俯视图；
图2是本发明的仰视图；
图3是本发明的长方形镂空板的内部结构示意图；
图4是本发明的混药器的内部结构示意图；
图5是本发明的半圆形镂空板的结构示意图；
图6是本发明主控制模块的系统框图。
其中，1-船体、2-动力驱动机构、21-驱动螺旋桨、22-转动轴、23-步进电机、24-转向舵机、3-强化修复模块、31-镂空板、311-盒体、312-定位销、313-盖板、32-生物填料绳、33-生物填料球、4-曝气增氧模块、41-曝气机、42-主通管、43-支通管、44-孔洞、5-加压投药模块、51-混药器、511-箱体、512-储药室、513-混药室、514-进药口、515-电磁比例阀一、516-过滤泵、517-抽水管、518-电磁比例阀二、519-电磁比例阀三、510-水位控制器、52-投药泵、6-水质检测模块、61-水质分析仪、62-取样管、63-过滤器、7-主控制模块、71-集成控制器、72-数据存储单元、73-无线通讯单元、74-卫星遥感定位单元。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，一种移动式河道污染水体原位强化修复装置，包括船体1和安装在船体1上的动力驱动机构2、强化修复模块3、曝气增氧模块4、加压投药模块5、水质检测模块6和主控制模块7；动力驱动机构2包括设置在船体1尾部的驱动螺旋桨21，通过支座分别固定在船体1两侧的转动轴22，连接在转动轴22一端的步进电机23，以及固定连接在每个转动轴22上的各2个转向舵机24；镂空板31的倾斜角度为60度，镂空板31通过转向舵机24偏转成一定的角度，可以减小搅拌的阻力。
如图3所示，强化修复模块3包括端近与转向舵机24输出轴连接的镂空板31，以及填充在镂空板31内的生物填料；如图3所示，生物填料由生物填料绳32和生物填料球33组成的球绳结构填料，采用生物填料绳32和生物填料球33二者相互结合的方式，可以在保持最大填充率时，提高生物填料与水的接触率。如图3所示，镂空板31包括盒体311、定位销312和盖板313，定位销312有多个，分别等距设置在盒体311内底部的两端，用于缠绕和固定球绳结构填料，盖板313盖在盒体311上对球绳结构填料进行封装，将球绳结构填料通过定位销312进行固定排列，可以防止其在搅拌过程中发生堆积现象，导致填充不均匀，还会导致镂空板31的重心偏移，不利于船体1运动。
如图1和2所示，曝气增氧模块4包括设置在船体1后部的曝气机41，与曝气机1相连并位于船体1底部纵轴线上的主通管42，与主通管42侧边连通的若干支通管43，支通管43通过卡接件固定在镂空板31的底部，主通管42和支通管43上设有孔洞44；加压投药模块5包括设置在船体1前部的混药器51，与混药器51相连的投药泵52，投药泵52与主通管42相连；如图4所示，混药器51包括箱体511，位于箱体511上部的储药室512，以及位于箱体511下部的混药室513，储药室512与混药室513之间设有进药口514，进药口514上设有电磁比例阀一515，混药室513一侧底部设有带有过滤泵516的抽水管517，抽水管517上设有电磁比例阀二518，混药室513另一侧设有与投药泵52相连的出水管518，出水管518上设有电磁比例阀三519，混药室518距离底部四分之三高度处设有水位控制器510，将药物浓缩存储，再利用水稀释进行投加，可大大提高装置的载药率。
如图1和2所示，水质检测模块6包括位于船体1中部的水质分析仪61，以及与水质分析仪61相连的取样管62，取样管62布设在其中一个镂空板31底部并与镂空板31等长，取样管62的远端设有过滤器63；一侧转动轴22上的镂空板31与另一侧转动轴22上的镂空板31交错排列，交错的镂空板31在可以避免在大幅度上下活动时相互碰触，其中横截面为长方形。其中，支通管43和取样管62均为柔性管，既便于镂空板31在活动过程中弯折，又能够减轻镂空板31的负载。如图6所示，主控制模块7包括集成控制器71、数据存储单元72、无线通讯单元73、卫星遥感定位单元74，集成控制器71用于控制进电机23、转向舵机24、曝气机41、混药器51、投药泵52及水质分析仪61的工作，数据存储单元72用于存储各类信号数据，无线通讯单元73通过无线信号与控制终端连接，卫星遥感定位单元74用于通过卫星定位导航系统遥控船体的航行路线。
本实施例的工作方法为：船体1在驱动螺旋桨21的驱动行进过程中由卫星遥感定位单元74进行导航定位，集成控制器71控制转向舵机24带动镂空板31偏转60度，步进电机23带动转动轴22进行正负转动，驱动镂空板31进行上下摆动划水，使得镂空板31中的生物填料与河水充分接触，并且启动搅动曝气增氧的作用。同时，集成控制器71控制曝气机41向主通管42中通气，利用主通管42和支通管43上的孔洞44对河水进行曝气。打开电磁比例阀一515，将将储药室512中浓缩的药剂按照设定比例滴加到混药室513中，打开电磁比例阀二518，过滤泵516将过滤后的河水抽入混药室513，度浓缩药剂进行稀释，再通过投药泵52抽送至主通管42，经主通管42和支通管43上的孔洞44均匀投撒到河水中。进行取样时，步进电机23带动带有取样管62的一侧镂空板31在不动高度处进行间歇停留，从而对河道中不同深度的水域进行取样分析。水质分析仪61将分析得到的数据通过数据存储单元72保存后，再通过无线通讯单元73发送至控制终端。
实施例2：本实施与实施例1基本相同，不同之处在于镂空板31横截面为半圆形，半圆形结构的镂空板31能够增大生物填料与水的接触面积，并且也可以提高接触时间，进而有利于修复。
实施例3：本实施与实施例1基本相同，不同之处在于进一步地，所述生物填料球内部填充的填料按照以下重量百分比计包括：11％磁性纳米硅、35％石墨烯凝胶球、14％碳纤维，余量为陶粒球，所述磁性纳米硅能够提高微生物的稳定性，所述石墨烯凝胶球能够吸收太阳光能，使其周围的温度上升，维持微生物的最佳反应温度，提高微生物的活性和处理效率。
实验例：
下面将实施例1-3的修复装置以及对比例1中公开号为CN105711762A的修复船放入某市一个水域面积约为50000m2的河道内，并规定10000m2的行船范围，将实施例1-3以及对比例1的修复装置防治3个月，进行效果测试。
经检测，实施例1-3和对比例1的水质对比如下表所示：
| COD(mg/L) | BOD(mg/L) | TP(mg/L) | TN(mg/L) | |
| 原水质 | 106 | 34 | 2.9 | 4.5 |
| 对比例1 | 83 | 28 | 2.1 | 3.3 |
| 实施例1 | 20 | 4.2 | 0.17 | 0.81 |
| 实施例2 | 19 | 4.1 | 0.18 | 0.73 |
| 实施例3 | 16 | 3.9 | 0.13 | 0.66 |
由上述结果表明：实施例1-3与对比例1相比，整体上的水质指标从从劣Ⅴ类上升至Ⅲ类水体，水体透明度从小于0.5m到大于1.5m，水体修复效率提高了40％以上。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种移动式河道污染水体原位强化修复装置，其特征在于，包括船体(1)和安装在船体(1)上的动力驱动机构(2)、强化修复模块(3)、曝气增氧模块(4)、加压投药模块(5)、水质检测模块(6)和主控制模块(7)；
所述动力驱动机构(2)包括设置在船体(1)尾部的驱动螺旋桨(21)，通过支座分别固定在船体(1)两侧的转动轴(22)，连接在所述转动轴(22)一端的步进电机(23)，以及固定连接在转动轴(22)上的若干个转向舵机(24)；
所述强化修复模块(3)包括端近与所述转向舵机(24)输出轴连接的镂空板(31)，以及填充在所述镂空板(31)内的生物填料，所述生物填料由生物填料绳(32)和生物填料球(33)组成的球绳结构填料，所述生物填料球内部填充的填料按照以下重量百分比计包括：10-12％磁性纳米硅、30-40％石墨烯凝胶球、13-15％碳纤维，余量为陶粒球；
所述曝气增氧模块(4)包括设置在船体(1)后部的曝气机(41)，与曝气机(4 1)相连并位于船体(1)底部纵轴线上的主通管(42)，与所述主通管(42)侧边连通的若干支通管(43)，所述支通管(43)通过卡接件固定在所述镂空板(31)的底部，主通管(42)和支通管(43)上设有孔洞(44)；
所述加压投药模块(5)包括设置在船体(1)前部的混药器(51)，与所述混药器(51)相连的投药泵(52)，所述投药泵(52)与主通管(42)相连，混药器(51)包括箱体(511)，位于箱体(511)上部的储药室(512)，以及位于箱体(511)下部的混药室(513)，储药室(512)与混药室(513)之间设有进药口(514)，所述进药口(514)上设有电磁比例阀一(515)，混药室(513)一侧底部设有带有过滤泵(516)的抽水管(517)，所述抽水管(517)上设有电磁比例阀二(518)，混药室(513)另一侧设有与所述投药泵(52)相连的出水管，所述出水管上设有电磁比例阀三(519)，混药室(513 )距离底部四分之三高度处设有水位控制器(510)；
所述水质检测模块(6)包括位于船体(1)中部的水质分析仪(61)，以及与所述水质分析仪(61)相连的取样管(62)，所述取样管(62)布设在其中一个镂空板(31)底部并与镂空板(31)等长，取样管(62)的远端设有过滤器(63)；
所述主控制模块(7)包括集成控制器(71)、数据存储单元(72)、无线通讯单元(73)、卫星遥感定位单元(74)，所述集成控制器(71)用于控制步进电机(23)、转向舵机(24)、曝气机(41)、混药器(51)、投药泵(52)及水质分析仪(61)的工作，所述数据存储单元(72)用于存储各类信号数据，所述无线通讯单元(73)通过无线信号与控制终端连接，所述卫星遥感定位单元(74)用于通过卫星定位导航系统遥控船体的航行路线。
2.如权利要求1所述的一种移动式河道污染水体原位强化修复装置，其特征在于，一侧所述转动轴(22)上的所述镂空板(31)与另一侧转动轴(22)上的镂空板(31)交错排列。
3.如权利要求1所述的一种移动式河道污染水体原位强化修复装置，其特征在于，所述镂空板(31)包括盒体(311)、定位销(312)和盖板(313)，所述定位销(312)有多个，分别等距设置在所述盒体(311)内底部的两端，用于缠绕和固定所述球绳结构填料，所述盖板(313)盖在盒体(311)上对球绳结构填料进行封装。
4.如权利要求1所述的一种移动式河道污染水体原位强化修复装置，其特征在于，所述镂空板(31)的倾斜角度为0-90度。
5.如权利要求1所述的一种移动式河道污染水体原位强化修复装置，其特征在于，所述镂空板(31)横截面为长方形或者半圆形。
6.如权利要求1所述的一种移动式河道污染水体原位强化修复装置，其特征在于，所述支通管(43)和取样管(62)均为柔性管。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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