CN110818006A - 一种现场蓝藻自动气浮实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种现场蓝藻自动气浮实验装置，包括上下贯通的筒状气浮箱，气浮箱的四周设有至少四个浮子，浮子与气浮箱的相对高度可调，气浮箱的内侧设有摄像头，摄像头在气浮箱内的位置可调，底部设有平行于水平面的溶气水释放管，溶气水释放管附近设有深度传感器，气浮箱的侧面垂直于水面；还包括控制装置和自动升降装置，刚性框架通过自动升降装置安装于气浮箱，控制装置通过深度传感器的信号控制自动升降装置。为在实际水体中进行气浮实验提供了硬件设备和条件，使在实际水体中进行气浮实验可实现。一种现场蓝藻自动气浮实验方法，要么省却了采样、运输、丢弃水样的麻烦；要么省却了对实际水样分析，制备水样和最后丢弃的麻烦。

Description

一种现场蓝藻自动气浮实验装置及方法

技术领域

本发明涉及环保工程领域，特别是涉及一种现场蓝藻自动气浮实验装置及方法。

背景技术

气浮是化工分离及污水处理领域中最基本的手段之一。对于不同的介质或污染物，气浮条件各异。所以需要针对具体的介质和污染物进行气浮条件的实验研究，以取得最佳气浮效果。一般气浮实验多在实验室进行。因而需要采样或制样、运输、保存直至丢弃。不仅繁琐费事，还难以保证样品的代表性，尤其对于那些具有活性的污染物，如蓝藻等，一旦离开了其生活的环境就会改变其存在状态。因而实验室所得到的气浮条件有其局限性。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种现场蓝藻自动气浮实验装置，用于研究实际水体中气浮的条件和效果。

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二是：提供一种现场蓝藻自动气浮实验方法，解决取样困难，试样难以保藏的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种现场蓝藻自动气浮实验装置，包括上下贯通的筒状气浮箱，气浮箱的四周设有至少四个浮子，浮子与气浮箱的相对高度可调，气浮箱的内侧设有摄像头，摄像头在气浮箱内的位置可调，底部设有平行于水平面的溶气水释放管，溶气水释放管附近设有深度传感器，气浮箱的侧面垂直于水面；还包括控制装置和自动升降装置，刚性框架通过自动升降装置安装于气浮箱，控制装置通过深度传感器的信号控制自动升降装置。

进一步，自动升降装置包括相啮合的第一调节齿轮和第一齿条、相啮合的第二调节齿轮和第二齿条、相啮合的第三调节齿轮和第三齿条以及相啮合的第四调节齿轮和第四齿条，第一调节齿轮、第二调节齿轮、第三调节齿轮和第四调节齿轮分别固接于气浮箱的四个角，第一齿条、第二齿条、第三齿条和第四齿条沿纵向设置，刚性支架固接于第一齿条、第二齿条、第三齿条和第四齿条的下端，第一调节齿轮、第二调节齿轮通过联动轴组成第一联动齿轮组，第三调节齿轮和第四调节齿轮通过联动轴组成第二联动齿轮组，第一联动齿轮组与第二联动齿轮组联动，第一联动齿轮组和第二联动齿轮组由驱动装置驱动。

进一步，气浮箱设有刚性框架，刚性框架由两根平行的第一型材和两根与第一型材相垂直的第二型材焊接或铆接构成，刚性框架相对于气浮箱的高度可调，浮子固接于刚性框架。

进一步，刚性框架的四周安装浮子；浮子为气囊，能够分别充放气。

进一步，摄像头通过软管固定在刚性框架上，可随刚性框架一起变动相对高度，其电源和信号线穿走于软管中，从刚性框架端引出。

进一步，气浮箱的底部设有释放管支架，用螺杆夹紧固定在气浮箱底部，可拆卸更换以变换溶气水释放管的横向位置。

进一步，溶气水释放管用管道螺母锁紧于释放管支架上，可以更换，也可转动以改变喷水方向

一种现场蓝藻自动气浮实验方法，包括如下步骤，

步骤一、选择合适的喷水口宽度的溶气水释放管，调整好溶气水释放管的喷射角度；

步骤二、对四角的浮子初步充气使之气量基本相同；

步骤三、将实验装置放置于需要试验的实际水体中；

步骤四、通过对四个气囊充气或放气，微调气浮箱的平衡；

步骤五、将气浮箱调平后，根据设计的深度及深度传感器的信号控制自动升降装置，以调整刚性框架与气浮箱的相对高度，从而调节矩形槽和释放管的吃水深度，也就是气浮气源的深度；

步骤六、对实际水体中每一深度的蓝藻进行气浮实验，获得一组不同深度的气浮效果数据；

步骤七、分别改变溶气水释放管的喷口宽度和喷射角度按照步骤一至六进行多次实验。

进一步，将实验装置放置于需要试验的实际水体中之前还需要接好压力软管，连接好摄像头电源和信号线。

总的说来，本发明具有如下优点：

利用本发明的一种现场蓝藻自动气浮实验装置为在实际水体中进行气浮实验提供了硬件设备和条件，使在实际水体中进行气浮实验可实现。且采用控制装置通过深度传感器的信号控制自动升降装置，能够更为准确的调节气浮箱的吃水深度，并且改变深度进行试验时不用将设备拿出水面操作，节省时间，极大的方便了试验人员的操作。

本发明安装有水下摄像头，可以对气浮效果作即时直观的观察，有利于研究气浮效果和稳定性，有利于理解具体污染物气浮的机理。

本发明通过调节、更换溶气水释放管规格、位置、喷射角度，可以方便地研究这些气浮条件对气浮效果的影响。

本发明通过调节浮子对气浮箱的相对高度，调节溶气水的释放深度，可以方便地研究气浮深度、溶气压强对气浮效果的影响。

一种现场蓝藻自动气浮实验方法，可以在实际水体中直接进行气浮实验，要么省却了采样、运输、丢弃水样的麻烦；要么省却了对实际水样分析，制备水样和最后丢弃的麻烦。现场试验也具有无可比拟的代表性。

附图说明

图1为本发明一种现场蓝藻自动气浮实验装置的立体结构示意图。

图2为图1中A处的局部放大结构图。

其中图1、图2中包括有：

1——气浮箱、2——浮子、4——溶气水释放管、5——槽钢、6——浮筒支架、7——螺杆、8——软管、9——释放管支架、12-1——第一齿条、12-2——第二齿条、12-3——第三齿条、12-4——第四齿条、13-1——第一调节齿轮、13-2——第二调节齿轮、13-3——第三调节齿轮、13-4——第四调节齿轮、14——主动齿轮、15——伺服电机、16——联动轴、17——齿条靠轮、18——固定座板、19——齿轮皮带、20——被动齿轮。

具体实施方式

下面来对本发明做进一步详细的说明。

如图1、图2所示，一种现场蓝藻自动气浮实验装置，包括上下贯通的筒状气浮箱1，气浮箱1的四周设有至少四个浮子2，浮子2与气浮箱1的相对高度可调，气浮箱1的内侧设有摄像头，摄像头在气浮箱1内的位置可调，底部设有平行于水平面的溶气水释放管4，溶气水释放管4附近设有深度传感器，气浮箱1的侧面垂直于水面。本申请能够根据具体实验需要调整浮子2与气浮箱1的相对位置，即调整气浮箱1的吃水深度，也就是调整气源的深度，便于在实际水体中观察蓝藻在不同气浮深度、气浮量时的状态，并且可以通过调节摄像头的位置，观察不同深度水体中蓝藻的状态，帮助理解不同气浮条件下的气浮效率和稳定性。可以在实际水体中直接进行气浮实验，要么省却了采样、运输、丢弃水样的麻烦，要么省却了对实际水样分析，制备水样和最后丢弃的麻烦。现场试验也具有无可比拟的代表性。本发明安装有水下摄像头，可以对气浮效果作即时直观的观察，有利于研究气浮效果和稳定性，有利于理解具体污染物气浮的机理。本发明通过调节、更换溶气水释放管4的规格、位置、喷射角度，可以方便地研究这些气浮条件对气浮效果的影响。本发明通过调节浮子2对气浮箱1的相对高度，调节溶气水的释放深度，可以方便地研究气浮深度、溶气压强对气浮效果的影响。

气浮箱1为长方体形状，气浮箱1贯通方向的横截面为矩形，溶气水释放管4的长度大于或者等于气浮箱1横截面的长边。

气浮箱1设有刚性框架，刚性框架由两根平行的第一型材和两根与第一型材相垂直的第二型材焊接或铆接构成，刚性框架相对于气浮箱1的高度可调，浮子2固接于刚性框架。

框架的四周安装浮子2；浮子2为气囊，能够分别充放气。通过对某个气囊充气或放气，微调气浮实验装置的平衡。

摄像头通过软管8固定在刚性框架上，可随刚性框架一起变动相对高度，其电源和信号线穿走于软管8中，从刚性框架端引出。

气浮箱1的底部设有释放管支架9，用螺杆7夹紧固定在气浮箱1底部，可拆卸更换以变换溶气水释放管4的横向位置。溶气水释放管4用管道螺母锁紧于释放管支架9上，可以更换以研究不同喷口宽度对气浮效果的影响，也可转动以改变喷水方向，以便研究溶气水的喷射角度对气浮效果的影响。

如图1、图2所示，还包括控制装置和自动升降装置，刚性框架通过自动升降装置安装于气浮箱1，控制装置通过深度传感器的信号控制自动升降装置。自动升降装置包括相啮合的第一调节齿轮13-1和第一齿条12-1、相啮合的第二调节齿轮13-2和第二齿条12-2、相啮合的第三调节齿轮13-3和第三齿条12-3以及相啮合的第四调节齿轮13-4和第四齿条12-4，第一调节齿轮13-1、第二调节齿轮13-2、第三调节齿轮13-3和第四调节齿轮13-4分别固接于气浮箱1的四个角。也可以在气浮箱1的四个角处设置用于固定调节齿轮的固定座板18。第一齿条12-1、第二齿条12-2、第三齿条12-3和第四齿条12-4沿纵向设置，下端均分别固接于刚性支架。每个调节齿轮和齿条还设有与之配合使用的齿条靠轮17。齿条靠轮17的作用是使调节齿轮在与齿条啮合运动的过程中不会脱离齿条。第一调节齿轮13-1、第二调节齿轮13-2通过联动轴16组成第一联动齿轮组，第三调节齿轮13-3和第四调节齿轮13-4通过联动轴16组成第二联动齿轮组，第一联动齿轮组与第二联动齿轮组通过齿轮皮带19联动。驱动装置为伺服电机15。伺服电机15驱动主动齿轮14转动，主动齿轮14与第一调节齿轮13-1、第二调节齿轮13-2同轴，齿轮皮带19套接于主动齿轮14和被动齿轮20，被动齿轮20与第三调节齿轮13-3、第四调节齿轮13-4同轴。

试验时安装好选定的溶气水释放管4，固定好喷射角度，并接好压力软管，连接好摄像头电源和信号线，对四角的浮子2初步充气使之气量基本相同，遂将整套装置平稳放入试验水体中，根据选定的气浮深度条件，按照深度传感器发回的信号数据及需要的深度，控制伺服电机15驱动第一调节齿轮13-1转动，进而驱动第二调节齿轮13-2、第三调节齿轮13-3以及第四调节齿轮13-4转动，即驱动第一齿条12-1、第二齿条12-2、第三齿条12-3和第四齿条12-4带动刚性框架也就是槽钢5和浮筒支架6运动，视需要对某个浮子2充气或放气，使装置在水中完全水平。调节到目标深度，然后便能通气开始试验了。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种现场蓝藻自动气浮实验装置，其特征在于：包括上下贯通的筒状气浮箱，气浮箱的四周设有至少四个浮子，浮子与气浮箱的相对高度可调，气浮箱的内侧设有摄像头，摄像头在气浮箱内的位置可调，底部设有平行于水平面的溶气水释放管，溶气水释放管附近设有深度传感器，气浮箱的侧面垂直于水面；还包括控制装置和自动升降装置，刚性框架通过自动升降装置安装于气浮箱，控制装置通过深度传感器的信号控制自动升降装置。

2.按照权利要求1所述的一种现场蓝藻自动气浮实验装置，其特征在于：自动升降装置包括相啮合的第一调节齿轮和第一齿条、相啮合的第二调节齿轮和第二齿条、相啮合的第三调节齿轮和第三齿条以及相啮合的第四调节齿轮和第四齿条，第一调节齿轮、第二调节齿轮、第三调节齿轮和第四调节齿轮分别固接于气浮箱的四个角，第一齿条、第二齿条、第三齿条和第四齿条沿纵向设置，刚性支架固接于第一齿条、第二齿条、第三齿条和第四齿条的下端，第一调节齿轮、第二调节齿轮通过联动轴组成第一联动齿轮组，第三调节齿轮和第四调节齿轮通过联动轴组成第二联动齿轮组，第一联动齿轮组与第二联动齿轮组联动，第一联动齿轮组和第二联动齿轮组由驱动装置驱动。

3.按照权利要求1所述的一种现场蓝藻自动气浮实验装置，其特征在于：气浮箱设有刚性框架，刚性框架由两根平行的第一型材和两根与第一型材相垂直的第二型材焊接或铆接构成，刚性框架相对于气浮箱的高度可调，浮子固接于刚性框架。

4.按照权利要求1所述的一种现场蓝藻自动气浮实验装置，其特征在于：刚性框架的四周安装浮子；浮子为气囊，能够分别充放气。

5.按照权利要求1所述的一种现场蓝藻自动气浮实验装置，其特征在于：摄像头通过软管固定在刚性框架上，可随刚性框架一起变动相对高度，其电源和信号线穿走于软管中，从刚性框架端引出。

6.按照权利要求1所述的一种现场蓝藻自动气浮实验装置，其特征在于：气浮箱的底部设有释放管支架，用螺杆夹紧固定在气浮箱底部，可拆卸更换以变换溶气水释放管的横向位置。

7.按照权利要求6所述的一种现场蓝藻自动气浮实验装置，其特征在于：溶气水释放管用管道螺母锁紧于释放管支架上，可以更换，也可转动以改变喷水方向。

8.一种现场蓝藻自动气浮实验方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一、选择合适的喷水口宽度的溶气水释放管，调整好溶气水释放管的喷射角度；

步骤二、对四角的浮子初步充气使之气量基本相同；

步骤三、将实验装置放置于需要试验的实际水体中；

步骤四、通过对四个气囊充气或放气，微调气浮箱的平衡；

步骤五、将气浮箱调平后，根据设计的深度及深度传感器的信号控制自动升降装置，以调整刚性框架与气浮箱的相对高度，从而调节矩形槽和释放管的吃水深度，也就是气浮气源的深度；

步骤六、对实际水体中每一深度的蓝藻进行气浮实验，获得一组不同深度的气浮效果数据；

步骤七、分别改变溶气水释放管的喷口宽度和喷射角度按照步骤一至六进行多次实验。

9.按照权利要求8所述的一种现场蓝藻自动气浮实验方法，其特征在于：将实验装置放置于需要试验的实际水体中之前还需要接好压力软管，连接好摄像头电源和信号线。

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