CN112624347A - 一种在线监测及原位净化的水环境保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线监测及原位净化的水环境保护装置，包括污水净化组件、浮筒、提升组件、压迫组件、水质监测仪和控制器，污水净化组件包括装置平台、净化外筒、旋转内筒和填料筒，净化外筒设在装置平台下端，净化外筒底部设有进水孔，旋转内筒和填料筒依次套设在净化外筒内，浮筒设在净化外筒上部，提升组件用于将污水从进水孔提升至填料筒内部，压迫组件用于对填料筒内污水进行挤压，使污水通过填料筒内净水填料后从净化外筒后排出；水质监测仪的监测探头设在净化外筒下端，控制器分别与各用电设备电性连接；本发明结构设计合理，能够对污水进行全面、实时的监测和净化处理，适宜大量推广。

Description

一种在线监测及原位净化的水环境保护装置

技术领域

本发明涉及水环境保护装置技术领域，具体涉及一种在线监测及原位净化的水环境保护装置。

背景技术

随着我国城市化、工业化的加速，一方面是水资源的需求缺口日益增大，一方面是随之而来的日益增多的工业废水与生活污水，加之大气降水地表径流等，越来越多的氮磷营养物排放到天然水体中，造成许多河流、湖泊水体水质的富营养化。因此，如何治理这些河流、湖泊的水体污染，实现水资源的可持续利用，是实现我国经济社会可持续发展迫切需要解决的问题。目前我国正处于经济社会高速发展时期，环境问题显得十分突出。经济建设必须走可持续发展的道路，而保护环境同样需要可持续的污染治理技术。而现有的许多污水处理、水体污染治理技术普遍面临着高耗能、资源浪费、占地面积大、构型松散和管理复杂等问题。因此，如何达到节能和控制减少碳排放，又能经济有效地治理城市河流、湖泊、水库等水体的污染，修复这些水体的生态环境，是解决我国河流、湖泊水污染难题和改善城市河流、湖泊、水库水环境的关键。而尽快开发和应用经济适用、节能减排型的水体污染治理生态修复技术，是解决这一关键难题的根本出路和有效途径。

现有技术中，通常使用截污集中治理和清淤两种方法进行污水净化，但是这两种方法都存在很大的局限性；一方面，设备能耗高、处理效率低，而且工程费用大，设备运行费用高；另一发明，实用性差，不能够对污水进行实时监测与净化处理。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种实用性强的在线监测及原位净化的水环境保护装置。

本发明的技术方案为：一种在线监测及原位净化的水环境保护装置，包括污水净化组件、浮筒、提升组件、压迫组件、水质监测仪和控制器；污水净化组件包括装置平台、净化外筒、旋转内筒和填料筒，装置平台上端设置有装置箱，净化外筒固定设置在装置平台下端，净化外筒底部中心位置设置有进水孔，底端活动设置有启闭板，启闭板用于打开和关闭进水孔，净化外筒周向竖直设置2-5条第一出水槽；旋转内筒活动套设在净化外筒内部，且旋转内筒底部与净化外筒可转动卡接，旋转内筒顶部设置有贯穿净化外筒的活动套，装置箱内部设置有旋转电机，旋转电机与活动套连接，用于带动旋转内筒转动，旋转内筒周向设置有与第一出水槽对应的第二出水槽，填料筒为内部中空的环形多孔网筒，填料筒设置在旋转内筒内部，且与净化外筒内底部固定连接，与旋转内筒内顶部转动卡接，填料筒内部填充有净水填料；浮筒设置有2-6个，2-6个浮筒均匀分布在净化外筒外壁上部；提升组件包括提升筒和提升电机；提升筒活动卡接在填料筒内部，且能够沿填料筒的内壁上下滑动，提升筒底部开孔，且竖直设置有插接槽，提升电机固定设置在装置箱顶端，提升电机的输出轴上设置有贯穿装置箱、活动套和提升筒的第一丝杠，第一丝杠底端与净化外筒内底部转动卡接，提升筒与第一丝杠螺纹连接；压迫组件用于对提升筒内污水进行挤压，使污水依次通过填料筒、旋转内筒和净化外筒后排出；水质监测仪固定设置在装置箱内部，水质监测仪的监测探头设置在净化外筒外壁下端，控制器分别与旋转电机、提升电机、压迫组件和水质监测仪电性连接。

进一步地，压迫组件包括挤压活塞和挤压电机，挤压活塞活动卡接在提升筒内部，且能够沿提升筒的内壁上下滑动，挤压电机固定设置在提升筒顶部，挤压电机的输出轴上设置有贯穿提升筒和挤压活塞的第二丝杠，第二丝杠底部通过安装架与提升筒固定连接，挤压活塞与第二丝杠螺纹连接，使用时，通过挤压电机带动第二丝杠旋转，挤压活塞在第二丝杠的作用下，沿提升筒水平下降，对提升筒内污水进行压迫，使污水依次通过填料筒、旋转内筒和净化外筒后排出，利用填料筒内填充的净水填料对污水中的污染物进行吸附净化。

进一步地，挤压电机设置有两个，两个挤压电机分别位于第一丝杠的两侧；通过设置两个挤压电机，能够提高挤压活塞上下移动时的平稳性，进而提高装置运行时间的稳定性。

进一步地，净化外筒外壁上下两端分别卡接有第一种植架和第二种植架，第一种植架与净化外筒滑动连接，浮筒均匀分布在第一种植架周向，监测探头设置在第二种植架周向，通过向第一种植架内种植挺水植物，向第二种植架内种植沉水植物，利用水生植物分解吸收污水中的污染物，提高本装置的水质净化效果；同时由于第一种植架与净化外筒滑动连接，当水位放生变化时，第一种植架能够随水位变化而变化，使得本装置始终漂浮在水面上，进而能够对整个水域进行净化处理。

进一步地，进水孔为扇形孔，启闭板上端设置有扇形块，扇形块与进水孔相适应，净化外筒底部设置有滑动杆，滑动杆上套设有复位弹簧，启闭板套设在滑动杆上，且与复位弹簧抵接，当提升筒下降时，利用插接槽穿过进水孔，下压扇形块和启闭板，从而将进水孔打开，污水在压力作用下进入提升筒中，提升筒上升时，启闭板在复位弹簧作用下沿滑动杆移动，重新封闭进水孔。

进一步地，浮筒包括主筒和扩容筒，主筒内部水平设置由网隔板,网隔板上转动卡接有调节螺杆，扩容筒设置有两个，两个扩容筒分别活动插接在主筒上下两端，且均与调节螺杆螺纹连接，通过旋转调节螺杆，使得两个扩容筒相互远离主筒，扩大了浮筒的内部体积，进而能够提高浮筒在水面上的浮力，进而能够提高本装置抵御风浪的能力。

进一步地，净化外筒底部均设置有限位插杆，通过设置限位插杆，当水位过低时，限位插杆与河床底泥接触，避免净化外筒直接接触污泥，从而避免了污泥从进水孔进入提升筒中而堵塞净水填料。

本发明的工作原理为：使用时，分别向第一种植架和第二种植架内种植挺水植物和沉水植物，将本装置投放于待处理水域，根据污染水域自然环境，通过旋转调节螺杆对浮筒的内部体积进行调节；将旋转电机、提升电机、挤压电机和水质监测仪分别与外部电源连接；利用第二种植架周向设置的监测探头对污染水域水质进行实时感测，并将感测信号传递至控制器；当污水污染程度超过预设值时，控制器控制提升电机、挤压电机和旋转电机启动；提升筒在第一丝杠作用下开始下降，提升筒底部的插接槽穿过进水孔，下压启闭板后将进水孔打开，污水在压力作用下进入提升筒中；提升电机反向转动，提升筒开始上升，同时启闭板在复位弹簧作用下沿滑动杆移动，重新封闭进水孔；通过挤压电机带动第二丝杠旋转，挤压活塞在第二丝杠的作用下，沿提升筒水平下降，对提升筒内污水进行压迫，使污水依次通过填料筒、旋转内筒和净化外筒后排出，利用填料筒内填充的净水填料对污水中的污染物进行吸附净化；旋转电机带动旋转内筒转动，使得第二出水槽与第一出水槽不断重合，处理后的污水间歇性从第一出水槽排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构设计合理，通过设置浮筒能够使本发明漂浮于水面上，对收污染水域进行实时监测与净化处理，使得污水净化处理更加高效全面；同时通过第一种植架和第二种植架上分别种植挺水植物和沉水植物，利用污水中的有机污染物作为植物生长的营养成分，不仅起到净化水质的作用，同时也起到装饰作用，使得本发明漂浮在水面上时更加美观；本发明通过提升组件对污水收集进行收集，然后利用压迫组件对污水进行压迫，使污水通过净水填料，污水中的污染物与净水填料上附着的微生物菌群进行充分的接触氧化反应，最终被生化降解；压迫装置运行过程中也起到为水体增氧的作用，使得本装置不需要增设曝气装置，极大的简化了装置结构，降低了设备投入，在保证污水净化效果的前提下降低了成本。

附图说明

图1是本发明的纵剖图；

图2是本发明图1中A处的放大示意图；

图3是本发明的俯视图；

图4是本发明的内部结构示意图；

图5是本发明的浮筒的结构示意图；

图6是本发明的提升筒与进水孔的连接示意图；

图7是本发明图1中B处的放大示意图；

其中，1-污水净化组件、10-装置平台、100-装置箱、11-净化外筒、110-进水孔、111-启闭板、112-第一出水槽、113-扇形块、114-滑动杆、115-限位插杆、12-旋转内筒、120-活动套、121-旋转电机、122-第二出水槽、13-填料筒、14-第一种植架、15-第二种植架、2-浮筒、20-主筒、200-网隔板、201-调节螺杆、21-扩容筒、3-提升组件、30-提升筒、300-插接槽、31-提升电机、310-第一丝杠、4-压迫组件、40-挤压活塞、41-挤压电机、410-第二丝杠、411-安装架、15-水质监测仪、50-监测探头。

具体实施方式

实施例：如图1、2、4、6所示的一种在线监测及原位净化的水环境保护装置，包括污水净化组件1、浮筒2、提升组件3、压迫组件4、水质监测仪5和控制器；污水净化组件1包括装置平台10、净化外筒11、旋转内筒12和填料筒13，装置平台10上端设置有装置箱100，净化外筒11固定设置在装置平台10下端，净化外筒11底部中心位置设置有进水孔110，底端活动设置有启闭板111，净化外筒11周向竖直设置3条第一出水槽112，进水孔110为扇形孔，启闭板111上端设置有扇形块113，扇形块113与进水孔110相适应，净化外筒11底部设置有滑动杆114，滑动杆114上套设有复位弹簧，启闭板111套设在滑动杆114上，且与复位弹簧抵接，当提升筒30下降时，利用插接槽300穿过进水孔110，下压扇形块113和启闭板111，从而将进水孔110打开，污水在压力作用下进入提升筒30中，提升筒30上升时，启闭板111在复位弹簧作用下沿滑动杆114移动，重新封闭进水孔110；净化外筒11底部均设置有限位插杆115，通过设置限位插杆115，当水位过低时，限位插杆115与河床底泥接触，避免净化外筒11直接接触污泥，从而避免了污泥从进水孔110进入提升筒30中而堵塞净水填料；旋转内筒12活动套设在净化外筒11内部，且旋转内筒12底部与净化外筒11可转动卡接，旋转内筒12顶部设置有贯穿净化外筒11的活动套120，装置箱100内部设置有旋转电机121，旋转电机121与活动套120连接，用于带动旋转内筒12转动，旋转内筒12周向设置有与第一出水槽112对应的第二出水槽122，填料筒13为内部中空的环形多孔网筒，填料筒13设置在旋转内筒12内部，且与净化外筒11内底部固定连接，与旋转内筒12内顶部转动卡接，填料筒13内部填充有净水填料；净化外筒11外壁上下两端分别卡接有第一种植架14和第二种植架15，第一种植架14与净化外筒11滑动连接，通过向第一种植架14内种植挺水植物，向第二种植架15内种植沉水植物，利用水生植物分解吸收污水中的污染物，提高本装置的水质净化效果；同时由于第一种植架14与净化外筒11滑动连接，当水位放生变化时，第一种植架14能够随水位变化而变化，使得本装置始终漂浮在水面上，进而能够对整个水域进行净化处理；

如图1、3、5所示，浮筒2设置有4个，4个浮筒2均匀分布在第一种植架14周向；浮筒2包括主筒20和扩容筒21，主筒20内部水平设置由网隔板200,网隔板200上转动卡接有调节螺杆201，扩容筒21设置有两个，两个扩容筒21分别活动插接在主筒20上下两端，且均与调节螺杆200螺纹连接，通过旋转调节螺杆200，使得两个扩容筒21相互远离主筒20，扩大了浮筒2的内部体积，进而能够提高浮筒2在水面上的浮力，进而能够提高本装置抵御风浪的能力；

如图1、2所示，提升组件3包括提升筒30和提升电机31；提升筒30活动卡接在填料筒13内部，且能够沿填料筒13的内壁上下滑动，提升筒30底部开孔，且竖直设置有插接槽300，提升电机31固定设置在装置箱100顶端，提升电机31的输出轴上设置有贯穿装置箱100、活动套120和提升筒30的第一丝杠310，第一丝杠310底端与净化外筒11内底部转动卡接，提升筒30与第一丝杠310螺纹连接；

如图1、2、7所示，压迫组件4包括挤压活塞40和挤压电机41，挤压活塞40活动卡接在提升筒30内部，且能够沿提升筒30的内壁上下滑动，挤压电机41固定设置在提升筒30顶部，挤压电机41的输出轴上设置有贯穿提升筒30和挤压活塞40的第二丝杠410，第二丝杠410底部通过安装架411与提升筒30固定连接，挤压活塞40与第二丝杠410螺纹连接，使用时，通过挤压电机41带动第二丝杠410旋转，挤压活塞40在第二丝杠410的作用下，沿提升筒30水平下降，对提升筒30内污水进行压迫，使污水依次通过填料筒13、旋转内筒12和净化外筒11后排出，利用填料筒13内填充的净水填料对污水中的污染物进行吸附净化；挤压电机41设置有两个，两个挤压电机41分别位于第一丝杠310的两侧；通过设置两个挤压电机41，能够提高挤压活塞40上下移动时的平稳性，进而提高装置运行时间的稳定性；

如图1所示，水质监测仪5固定设置在装置箱110内部，水质监测仪5的监测探头50设置在第二种植架15周向，控制器分别与提升电机31、压迫组件4和水质监测仪5电性连接，水质监测仪5、旋转电机121、提升电机31、压迫电机410和控制器均为市售产品。

使用时，分别向第一种植架14和第二种植架15内种植挺水植物和沉水植物，将本装置投放于待处理水域，根据污染水域自然环境，通过旋转调节螺杆200对浮筒2的内部体积进行调节；将旋转电机121、提升电机31、挤压电机41和水质监测仪5分别与外部电源连接；利用第二种植架15周向设置的监测探头50对污染水域水质进行实时感测，并将感测信号传递至控制器；当污水污染程度超过预设值时，控制器控制提升电机31、挤压电机41和旋转电机121启动；提升筒30在第一丝杠310作用下开始下降，提升筒30底部的插接槽300穿过进水孔110，下压启闭板111后将进水孔110打开，污水在压力作用下进入提升筒30中；提升电机31反向转动，提升筒30开始上升，同时启闭板111在复位弹簧作用下沿滑动杆114移动，重新封闭进水孔110；通过挤压电机41带动第二丝杠410旋转，挤压活塞40在第二丝杠410的作用下，沿提升筒30水平下降，对提升筒30内污水进行压迫，使污水依次通过填料筒13、旋转内筒12和净化外筒11后排出，利用填料筒13内填充的净水填料对污水中的污染物进行吸附净化；旋转电机121带动旋转内筒12转动，使得第二出水槽122与第一出水槽112不断重合，处理后的污水间歇性从第一出水槽112排出。

Claims (7)

1.一种在线监测及原位净化的水环境保护装置，其特征在于，包括污水净化组件(1)、浮筒(2)、提升组件(3)、压迫组件(4)、水质监测仪(5)和控制器；所述污水净化组件(1)包括装置平台(10)、净化外筒(11)、旋转内筒(12)和填料筒(13)，所述装置平台(10)上端设置有装置箱(100)，净化外筒(11)固定设置在装置平台(10)下端，净化外筒(11)底部中心位置设置有进水孔(110)，底端活动设置有启闭板(111)，所述启闭板(111)用于打开和关闭所述进水孔(110)，净化外筒(11)周向竖直设置2-5条第一出水槽(112)；所述旋转内筒(12)活动套设在净化外筒(11)内部，且旋转内筒(12)底部与净化外筒(11)可转动卡接，旋转内筒(12)顶部设置有贯穿净化外筒(11)的活动套(120)，装置箱(100)内部设置有旋转电机(121)，所述旋转电机(121)与活动套(120)连接，用于带动旋转内筒(12)转动，旋转内筒(12)周向设置有与所述第一出水槽(112)对应的第二出水槽(122)，所述填料筒(13)为内部中空的环形多孔网筒，填料筒(13)设置在旋转内筒(12)内部，且与净化外筒(11)内底部固定连接，与旋转内筒(12)内顶部转动卡接，填料筒(13)内部填充有净水填料；所述浮筒(2)设置有2-6个，2-6个浮筒(2)均匀分布在净化外筒(11)外壁上部；所述提升组件(3)包括提升筒(30)和提升电机(31)；所述提升筒(30)活动卡接在填料筒(13)内部，且能够沿填料筒(13)的内壁上下滑动，提升筒(30)底部开孔，且竖直设置有插接槽(300)，所述提升电机(31)固定设置在装置箱(100)顶端，提升电机(31)的输出轴上设置有贯穿装置箱(100)、活动套(120)和提升筒(30)的第一丝杠(310)，所述第一丝杠(310)底端与净化外筒(11)内底部转动卡接，提升筒(30)与第一丝杠(310)螺纹连接；所述压迫组件(4)用于对提升筒(30)内污水进行挤压，使所述污水依次通过填料筒(13)、旋转内筒(12)和净化外筒(11)后排出；所述水质监测仪(5)固定设置在装置箱(110)内部，水质监测仪(5)的监测探头(50)设置在净化外筒(11)外壁下端，所述控制器分别与旋转电机(121)、提升电机(31)、压迫组件(4)和水质监测仪(5)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种在线监测及原位净化的水环境保护装置，其特征在于，所述压迫组件(4)包括挤压活塞(40)和挤压电机(41)，所述挤压活塞(40)活动卡接在提升筒(30)内部，且能够沿提升筒(30)的内壁上下滑动，所述挤压电机(41)固定设置在提升筒(30)顶部，挤压电机(41)的输出轴上设置有贯穿提升筒(30)和挤压活塞(40)的第二丝杠(410)，所述第二丝杠(410)底部通过安装架(411)与提升筒(30)固定连接，挤压活塞(40)与第二丝杠(410)螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种在线监测及原位净化的水环境保护装置，其特征在于，所述挤压电机(41)设置有两个，两个挤压电机(41)分别位于第一丝杠(310)的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种在线监测及原位净化的水环境保护装置，其特征在于，所述净化外筒(11)外壁上下两端分别卡接有第一种植架(14)和第二种植架(15)，所述第一种植架(14)与净化外筒(11)滑动连接，所述浮筒(2)均匀分布在第一种植架(14)周向，所述监测探头(50)设置在第二种植架(15)周向。

5.根据权利要求1所述的一种在线监测及原位净化的水环境保护装置，其特征在于，所述进水孔(110)为扇形孔，所述启闭板(111)上端设置有扇形块(113)，所述扇形块(113)与进水孔(110)相适应，净化外筒(11)底部设置有滑动杆(114)，滑动杆(114)上套设有复位弹簧，启闭板(111)套设在滑动杆(114)上，且与复位弹簧抵接。

6.根据权利要求1所述的一种在线监测及原位净化的水环境保护装置，其特征在于，所述净化外筒(11)底部均设置有限位插杆(115)。

7.根据权利要求1所述的一种在线监测及原位净化的水环境保护装置，其特征在于，所述第一丝杠(310)的两侧分别设置有两个挤压电机(41)。

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