CN113683262B - 一种应用于流域污染的河流修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于流域污染的河流修复系统，包括装载台和吸水泵，装载台顶面设有沉淀池、过滤池、水生植物区，装载台底面悬挂有生物填料，吸水泵将水体抽取至沉淀池内，水体经沉淀池沉淀后溢流至过滤池内进行过滤，过滤后水体排出并经过水生植物区，最后回流至河流内；装载台底部设有水箱，水箱其中一侧面开设有缺口，水箱其他侧面开设有均布分布的出水孔，缺口内安装有水力发电机，水力发电机用于为吸水泵供电，缺口外端设有集水罩。该系统可同时实现对河流水体的沉淀、过滤、植物吸收、生物净化、增氧等多重处理修复手段，使受污染水体快速得到修复净化，系统还具有结构紧凑、美观性好、占地面积小、便于实施、节能环保等优点。

Description

一种应用于流域污染的河流修复系统

技术领域

本发明涉及污染处理技术领域，具体涉及一种应用于流域污染的河流修复系统。

背景技术

由于工业废水和生活污水的排放，加上河流两岸的雨水径流、农田退水等导致污染物质在河水环境中的累积，河流流域的污染程度不断加重，很多河流几乎失去自净能力，水环境日渐恶化，这不但影响人们的生活，而且对人们的健康状况带来了危害。

目前主流的水体治理修复技术主要有吸附过滤、植物净化、增氧曝气、生物栅等，这些技术单独实施均能起到一定的效果。但是，单独实施施工过程十分麻烦，占地面积大，且运行能耗较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于流域污染的河流修复系统，其解决了现有流域污染治理修复方式存在的施工麻烦、占地面积大、能耗较大的问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种应用于流域污染的河流修复系统，包括装载台和吸水泵，所述装载台顶面设有沉淀池，所述沉淀池的外圈设有过滤池，所述过滤池的外圈设有水生植物区，且过滤池的侧壁设有排水口，装载台的底面悬挂有生物填料，所述吸水泵用于将河流内的水体抽取至沉淀池内，水体经沉淀池沉淀后溢流至过滤池内进行过滤，过滤后水体由排水口排出并经过水生植物区，最后回流至河流内；

所述装载台的底部设有水箱，所述生物填料位于水箱内，所述水箱的其中一侧面开设有缺口，水箱的其他侧面开设有均布分布的出水孔，所述缺口内安装有水力发电机，所述水力发电机用于为吸水泵供电，缺口外端设有集水罩。

进一步改进在于，所述装载台呈圆形，所述沉淀池、过滤池和水生植物区在装载台上由内到外呈同心圆布置。

进一步改进在于，所述过滤池内设有复合过滤层用于过滤，所述复合过滤层由位于上部的硬质滤网和位于下部的滤棉组成。

进一步改进在于，所述装载台上竖直设有支撑管，所述支撑管内活动设有升降管，所述吸水泵安装于升降管的底端并与升降管相连通，支撑管的顶部设有滑轮，支撑管的外部活动设有暂存筒，所述暂存筒通过拉绳绕过滑轮后与升降管连接，暂存筒的底端为亲磁材料制成，且开设有通口，所述过滤池的底部设有挤压板，所述挤压板上连接有传动件，所述传动件向上穿过复合过滤层后与沉淀池的池壁竖向滑动连接，所述沉淀池内分别通过竖杆安装有传动轮和密封盖，所述传动轮一侧与传动件啮合连接，另一侧与暂存筒外壁啮合连接，所述密封盖由磁性材料制成，且密封盖伸入暂存筒内并与通口竖直位置对应；

所述吸水泵和升降管对拉绳的拉力大于暂存筒自身对拉绳的拉力，暂存筒在拉力差作用下逐渐上升，使得通口位置被密封盖阻挡并吸合，此时所述吸水泵吸取的水体由升降管和支撑管输送落入暂存筒内存储，当暂存筒内存储水体高于最大临界量时，暂存筒与密封盖脱离并下落，暂存筒下落带动传动轮转动，进而带动传动件以及挤压板上升，所述挤压板对上方复合过滤层进行挤压，使滤棉中留存中的水体向上流动，从而对硬质滤网起到反冲清理作用，暂存筒下落过程中通口位置打开，暂存筒内的水体排出，当暂存筒内存储水体低于最小临界量时，吸水泵和升降管对拉绳的拉力大于暂存筒对拉绳的拉力，暂存筒减速停止后又被拉动逐渐上升，同时带动挤压板恢复至底部位置，然后重复上述过程，使复合过滤层得到周期性反冲清理。

进一步改进在于，所述支撑管的顶端形成有外翻沿。

进一步改进在于，所述通口和密封盖对应有若干个，所述传动轮和传动件对应有若干个。

进一步改进在于，安装所述密封盖的竖杆由通口伸入暂存筒内，密封盖的尺寸大于通口尺寸，且在密封盖的底面设有密封橡胶层。

进一步改进在于，所述暂存筒下落至最低位置时，暂存筒底端高度高于沉淀池内水面高度。

进一步改进在于，所述装载台的底端设有若干根可伸缩的固定插杆，用于将装载台在河流流域中固定。

进一步改进在于，所述水箱呈长方体结构，所述集水罩在使用时朝向河流逆流方向。

本发明的有益效果在于：

(1)该系统可同时实现对河流水体的沉淀、过滤、植物吸收、生物净化、增氧等多重处理修复手段，使受污染水体快速得到修复净化，且该系统还具有结构紧凑、美观性好、占地面积小、便于实施、节能环保等优点；

(2)该系统在进行水体过滤时，可相隔一定时间自动进行过滤层的反冲清理，避免杂质颗粒堵塞过滤层，保证了系统的长期有效性，且反冲清理过程仅利用了系统中部件和水体的重力作用，无需再另外提供动力源，达到了节能和简化控制的效果。

附图说明

图1为本发明在暂存筒位于最高点位置时的剖面示意图；

图2为本发明在暂存筒位于最低点位置时的剖面示意图；

图3为本发明的俯视图；

图中：1、装载台；2、吸水泵；3、沉淀池；4、过滤池；5、水生植物区；6、排水口；7、生物填料；8、水箱；9、出水孔；10、水力发电机；11、集水罩；12、硬质滤网；13、滤棉；14、支撑管；15、升降管；16、滑轮；17、暂存筒；18、拉绳；19、通口；20、挤压板；21、传动件；22、竖杆；23、传动轮；24、密封盖；25、外翻沿；26、固定插杆。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

结合图1至图3所示，一种应用于流域污染的河流修复系统，包括装载台1和吸水泵2，装载台1顶面设有沉淀池3，沉淀池3的外圈设有过滤池4，过滤池4的外圈设有水生植物区5，且过滤池4的侧壁设有排水口6，装载台1的底面悬挂有生物填料7，吸水泵2用于将河流内的水体抽取至沉淀池3内，水体经沉淀池3沉淀后溢流至过滤池4内进行过滤，过滤后水体由排水口6排出并经过水生植物区5，最后回流至河流内；在水体吸取回流过程中，还可达到增加氧气溶解浓度的作用；生物填料7伸入水体内，对水体进行微生物净化，水生植物区5利用其根系、叶茎净化水体的同时，还可增加美观性。

装载台1的底部设有水箱8，水箱8呈长方体结构，集水罩11在使用时朝向河流逆流方向，生物填料7位于水箱8内，水箱8的其中一侧面开设有缺口，水箱8的其他侧面开设有均布分布的出水孔9，缺口内安装有水力发电机10，水力发电机10用于为吸水泵2供电，缺口外端设有集水罩11。实施时，水箱8位于水面以下，集水罩11起到增加缺口位置水流流速的作用，水流经过集水罩11流经水力发电机10，进行发电，电量收集存储后对吸水泵2供电，因此，正常运行情况下，整个系统无需外部供电。进入水箱8内的水体流速下降，最后由各个出水孔9分散排出，这样水箱8内形成了相对稳定的环境，有助于生物填料7上微生物的生长繁殖，提高净化效果。

本发明中，装载台1呈圆形，沉淀池3、过滤池4和水生植物区5在装载台1上由内到外呈同心圆布置，即沉淀池3为圆形，而过滤池4和水生植物区5为圆环形，整体结构紧凑美观，且符合水体流动的路径要求。当然，装载台1也可设计呈其它造型。

本发明中，过滤池4内设有复合过滤层用于过滤，复合过滤层由位于上部的硬质滤网12和位于下部的滤棉13组成。其中，硬质滤网12可以是金属材质的滤网，例如不锈钢丝网，也可以是无机纤维滤层，其不会轻易压缩变形。滤棉13可以为海绵材质，具有柔软特性，可蓄积一定水量，可进行压缩。由硬质滤网12和滤棉13组成的复合过滤层过滤效果上佳，且不会因顶部集聚大量杂质而坍缩变形。

在运行过程中，沉淀池3用于沉积较大颗粒的杂质颗粒或垃圾，而过滤池4则过滤较小的杂质颗粒，由于污染水体中细小杂质较多，容易造成复合过滤层堵塞，尤其是泥沙堵塞顶面的硬质滤网网孔，直接会造成大面积网面无法渗透过滤。因此相隔很短的时间就需要清理一次滤网，这显然是十分麻烦的。

为此，本发明对过滤过程相应结构进一步优化，具体为：装载台1上竖直设有支撑管14，支撑管14贯穿整个装载台1，支撑管14内活动设有升降管15，支撑管14与升降管15之间可相对滑动，同时滑动面保持较好的水密性，吸水泵2安装于升降管15的底端并与升降管15相连通，支撑管14的顶部设有滑轮16，支撑管14的外部活动设有暂存筒17，暂存筒17通过拉绳18绕过滑轮16后与升降管15连接，使得暂存筒17与升降管15之间实现联动，暂存筒17的底端为亲磁材料制成，例如铁及其合金，镍及其合金等，且开设有通口19，过滤池4的底部设有挤压板20，挤压板20尺寸与过滤池4相匹配，挤压板20上连接有传动件21，传动件21向上穿过复合过滤层后与沉淀池3的池壁竖向滑动连接，沉淀池3内分别通过竖杆22安装有传动轮23和密封盖24，传动轮23一侧与传动件21(设置相应齿条)啮合连接，另一侧与暂存筒17外壁(设置相应齿条)啮合连接，密封盖24由磁性材料制成，例如钕铁硼磁铁、钐钴磁铁等，且密封盖24伸入暂存筒17内并与通口19竖直位置对应。

在进行水体过滤时，吸水泵2和升降管15对拉绳18的拉力(克服水体浮力后)大于暂存筒17自身对拉绳18的拉力，这样若暂存筒17内没有存储水体时，暂存筒17在拉力差作用下会逐渐上升，在上升过程中，吸水泵2吸取的水体由升降管15和支撑管14输送上来，但直接由通口19排出进入沉淀池3内，直到继续上升使得通口19位置被密封盖24阻挡并吸合，此时吸水泵2吸取的水体由升降管15和支撑管14输送落入暂存筒17内存储，此时状态如图1所示；当暂存筒17内存储水体高于最大临界量时，暂存筒17与密封盖24瞬间脱离并快速下落，暂存筒17下落带动传动轮23转动，进而带动传动件21以及挤压板20上升，挤压板20对上方复合过滤层进行挤压，使滤棉13中留存中的水体向上流动，从而对硬质滤网12起到反冲清理作用，暂存筒17下落过程中通口19位置打开，暂存筒17内的水体排出，此时状态如图2所示，当暂存筒17内存储水体低于最小临界量时，吸水泵2和升降管15对拉绳18的拉力大于暂存筒17对拉绳18的拉力，暂存筒17减速停止后又被拉动逐渐上升，同时带动挤压板20恢复至底部位置，然后重复上述过程，使复合过滤层得到周期性反冲清理。

另外，在复合过滤层周期性反冲清理过程中，吸水泵2也会随着上下移动，这样有助于吸取到不同深度的水体，提升全面修复的效率和效果。

需要说明的是，为了满足上述对拉绳18的拉力要求，在建造时需要进行相应结构重量的调试。例如，为了满足吸水泵2和升降管15对拉绳18的拉力(克服水体浮力后)大于暂存筒17自身对拉绳18的拉力，可以针对吸水泵2和暂存筒17进行配重调试，具体调试方式为任意选择。另外，忽略摩擦阻力因素，上述最大临界量指的是当暂存筒17与存储水体的总重力等于密封盖24对暂存筒17的吸引力以及吸水泵2和升降管15对拉绳18的拉力以及传动件21和挤压板20重力之和时，所存储水体的量；最小临界量指的是当暂存筒17与存储水体的总重力等于吸水泵2和升降管15对拉绳18的拉力以及传动件21和挤压板20重力以及滤棉13反弹力之和时，所存储水体的量。

本发明中，支撑管14的顶端形成有外翻沿25，外翻沿25的边缘位于暂存筒17的上方，这样有利于水体的下落收集。

本发明中，通口19和密封盖24对应有若干个，例如可以为图3中所示的四个，传动轮23和传动件21对应有若干个，例如可以为图3中所示的四个。另外，安装密封盖24的竖杆22由通口19伸入暂存筒17内，密封盖24的尺寸大于通口19尺寸，在暂存筒17上升过程中，密封盖24会对准通口19并形成阻挡，完成密封并避免暂存筒17继续上升，并且在密封盖24的底面设有密封橡胶层，提高密封性能。

本发明中，暂存筒17下落至最低位置时，即图2中所示位置，此时暂存筒17底端高度仍然高于沉淀池3内水面高度，由此可避免沉淀池3内水体对暂存筒17的充分下落造成影响。

本发明中，装载台1固定在河流流域水面上方，也可漂浮于水面，例如装载台1的底端设有若干根可伸缩的固定插杆26，用于将装载台1在河流流域中固定，实施时固定插杆26插入河流底部，而装载台1在水体浮力作用下，使得固定插杆26自动伸缩调节，使装载台1漂浮于水面。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种应用于流域污染的河流修复系统，包括装载台(1)和吸水泵(2)，其特征在于，所述装载台(1)顶面设有沉淀池(3)，所述沉淀池(3)的外圈设有过滤池(4)，所述过滤池(4)的外圈设有水生植物区(5)，且过滤池(4)的侧壁设有排水口(6)，装载台(1)的底面悬挂有生物填料(7)，所述吸水泵(2)用于将河流内的水体抽取至沉淀池(3)内，水体经沉淀池(3)沉淀后溢流至过滤池(4)内进行过滤，过滤后水体由排水口(6)排出并经过水生植物区(5)，最后回流至河流内；

所述装载台(1)的底部设有水箱(8)，所述生物填料(7)位于水箱(8)内，所述水箱(8)的其中一侧面开设有缺口，水箱(8)的其他侧面开设有均布分布的出水孔(9)，所述缺口内安装有水力发电机(10)，所述水力发电机(10)用于为吸水泵(2)供电，缺口外端设有集水罩(11)；

所述过滤池(4)内设有复合过滤层用于过滤，所述复合过滤层由位于上部的硬质滤网(12)和位于下部的滤棉(13)组成；

所述装载台(1)上竖直设有支撑管(14)，所述支撑管(14)内活动设有升降管(15)，所述吸水泵(2)安装于升降管(15)的底端并与升降管(15)相连通，支撑管(14)的顶部设有滑轮(16)，支撑管(14)的外部活动设有暂存筒(17)，所述暂存筒(17)通过拉绳(18)绕过滑轮(16)后与升降管(15)连接，暂存筒(17)的底端为亲磁材料制成，且开设有通口(19)，所述过滤池(4)的底部设有挤压板(20)，所述挤压板(20)上连接有传动件(21)，所述传动件(21)向上穿过复合过滤层后与沉淀池(3)的池壁竖向滑动连接，所述沉淀池(3)内分别通过竖杆(22)安装有传动轮(23)和密封盖(24)，所述传动轮(23)一侧与传动件(21)啮合连接，另一侧与暂存筒(17)外壁啮合连接，所述密封盖(24)由磁性材料制成，且密封盖(24)伸入暂存筒(17)内并与通口(19)竖直位置对应；

所述吸水泵(2)和升降管(15)对拉绳(18)的拉力大于暂存筒(17)自身对拉绳(18)的拉力，暂存筒(17)在拉力差作用下逐渐上升，使得通口(19)位置被密封盖(24)阻挡并吸合，此时所述吸水泵(2)吸取的水体由升降管(15)和支撑管(14)输送落入暂存筒(17)内存储，当暂存筒(17)内存储水体高于最大临界量时，暂存筒(17)与密封盖(24)脱离并下落，暂存筒(17)下落带动传动轮(23)转动，进而带动传动件(21)以及挤压板(20)上升，所述挤压板(20)对上方复合过滤层进行挤压，使滤棉(13)中留存中的水体向上流动，从而对硬质滤网(12)起到反冲清理作用，暂存筒(17)下落过程中通口(19)位置打开，暂存筒(17)内的水体排出，当暂存筒(17)内存储水体低于最小临界量时，吸水泵(2)和升降管(15)对拉绳(18)的拉力大于暂存筒(17)对拉绳(18)的拉力，暂存筒(17)减速停止后又被拉动逐渐上升，同时带动挤压板(20)恢复至底部位置，然后重复上述过程，使复合过滤层得到周期性反冲清理。

2.根据权利要求1所述的一种应用于流域污染的河流修复系统，其特征在于，所述装载台(1)呈圆形，所述沉淀池(3)、过滤池(4)和水生植物区(5)在装载台(1)上由内到外呈同心圆布置。

3.根据权利要求1所述的一种应用于流域污染的河流修复系统，其特征在于，所述支撑管(14)的顶端形成有外翻沿(25)。

4.根据权利要求1所述的一种应用于流域污染的河流修复系统，其特征在于，所述通口(19)和密封盖(24)对应有若干个，所述传动轮(23)和传动件(21)对应有若干个。

5.根据权利要求1所述的一种应用于流域污染的河流修复系统，其特征在于，安装所述密封盖(24)的竖杆(22)由通口(19)伸入暂存筒(17)内，密封盖(24)的尺寸大于通口(19)尺寸，且在密封盖(24)的底面设有密封橡胶层。

6.根据权利要求1所述的一种应用于流域污染的河流修复系统，其特征在于，所述暂存筒(17)下落至最低位置时，暂存筒(17)底端高度高于沉淀池(3)内水面高度。

7.根据权利要求1所述的一种应用于流域污染的河流修复系统，其特征在于，所述装载台(1)的底端设有若干根可伸缩的固定插杆(26)，用于将装载台(1)在河流流域中固定。

8.根据权利要求1所述的一种应用于流域污染的河流修复系统，其特征在于，所述水箱(8)呈长方体结构，所述集水罩(11)在使用时朝向河流逆流方向。

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