CN115010243A - 基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统及净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统及净化方法，包括设备房、气压泵、脉冲器，氧气管、生物流体管和总气管；总气管上引出有分气管、吸水管；所述吸水管上安装有水解制氢站；所述分气管上引出有导流管，导流管侧安装有飞翼耐疲钢桩头，飞翼耐疲钢桩头与分气管之间通过耐疲离合桩柱相连，耐疲离合桩柱上套设有若干导向环，导向管之间连接有闭锁操纵杆；导流管通过电磁阀与分气管连接；总气管通过脉冲器与气压泵连接形成闭路，脉冲器通过氧气管连接至水解制氢站。空气在机械作用下产生微晶气泡，持续的微晶气泡能对水体发生冲击、搅拌、逐流，加速气泡散射混合到水体中，呈漫流体特征，加速对水体及底泥中污染物的生物降解过程。
Description
技术领域
本发明涉及环保设备技术领域，尤其是一种基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统及净化方法。
背景技术
河道不仅是重要的水运通道,还对防洪防涝起着重要的意义,是保护生态系统健康运行的基础。伴随着我国经济快速发展，河道水体问题日益严峻，不仅恶化了生存环境，更是限制了社会经济的平稳发展。现实生活中水资源遭到破坏，绿植、水生物逐渐减少的现状日益严重。虽然国家和政府投入大量人力物力财力到水资源建设中，中国环境状况公告我国河流仍有百分之十严重污染，这表明我国水质治理强度不够大，治理效果不够明显。
常用的河道治理技术方式有以下几种：
物理方法：
物理方法主要是指疏挖底泥、机械除藻、引水冲淤和调水等。但物理方法往往治标不治本。
化学方法：
化学方法如混凝沉淀、加入化学药剂杀藻、加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰脱氮等方法，但易造成二次污染。
生态—生物法：包括河道曝气复氧、生物膜法，生物修复法，土地处理法、水生植物净化法。
其中，河道曝气法是向处于缺氧或厌氧状态的河道进行人工充氧，以增强河道的自净能力，但由于水体水质是动态的，常态曝气的充氧量几乎是定值，溶解氧时有不足。
生物膜技术是利用生物膜上的微生物，摄取污水中的有机物作为营养吸收并加以同化，从而使污水得到净化。生物膜技术的缺陷是微生物量难以控制，容易产生厌氧。
生物修复技术是指利用微生物及其他生物，将水体或土壤中的有毒有害污染物质现场降解为CO2和水，或转化为无毒无害物质的工程技术系统，这种方法对于消除水体黑臭、增加水体溶解氧作用明显，但修复时间长。
土地处理技术利用土壤、植物系统的吸附、过滤及净化作用和自我调控功能，达到净化目的；但土地处理技术的渗滤系统易堵塞。
水生植物净化法是充分利用水生植物的自然净化机能的污水净化方法。例如采用浮萍、湿地中的芦苇等在一定的水域范围进行净化处理。但是生活污水的排入会产生臭气、害虫和景观影响等问题。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统及净化方法，利用太阳能光伏与磁悬浮微风发电机的电流在耦合器汇流，提供动力；所生成的氧气含量显著提高，从而加速生物降解过程，有效去除COD、氨氮及总磷。
本发明所采用的技术方案如下：
一种基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统，包括设备房、位于设备房中的气压泵，气压泵的口部安装有脉冲器，脉冲器处引出有氧气管、生物流体管和总气管；
所述总气管上引出有分气管、吸水管；所述吸水管上安装有水解制氢站；所述分气管上引出有导流管，导流管侧安装有飞翼耐疲钢桩头，
飞翼耐疲钢桩头与分气管之间通过耐疲离合桩柱相连，耐疲离合桩柱上套设有若干导向环，导向管之间连接有闭锁操纵杆；飞翼耐疲钢桩头上螺旋设有飞翼叶片，
所述导流管上设有平衡孔，在导流管外套设有微晶张力管；导流管通过电磁阀与分气管连接；
总气管通过脉冲器与气压泵连接形成闭路，脉冲器通过氧气管连接至水解制氢站。
作为上述技术方案的进一步改进：
每个导向环上设有开闭锁扣，闭锁操纵杆上设有离合螺母；闭锁操纵杆控制开闭锁扣、离合螺母的闭锁与分离。
微晶张力管上对应平衡孔设置若干张力微孔。
平衡孔的孔径沿导流管内气流方向逐渐变大。
设备房中顶部设有太阳能光伏板，还设有耦合器、磁悬浮微风发电机。
总气管中的氧气含量应大于30％。
漫流系统所在河道的河岸处设有取水口，漫流状态的河水渗入取水口内；吸水管的进水端放置于取水口内进行吸水。
磁悬浮微风发电机连接至耦合器处，耦合器连接气泵、水解制氢站及无线网桥。
所述生物流体管从脉冲器处引出，与分气管绑定。
一种利用基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统的净化方法，包括如下步骤：
启动气压泵，电磁阀均衡各分路气压；
微晶张力管产生微米级微晶气泡，并在导流管振荡波干涉下，提高水的动力粘滞系数，提高水中溶解氧含量，增强水中生物活性；
漫流状态的河水渗入取水口，经水解制氢站取水后，利用耦合器所提供的电能电解水，生成氢气和氧气，氢气输出；氧气通过氧气管输送至脉冲器处，提升生物活性。
作为上述技术方案的进一步改进：
控制系统的原理为：
耦合器将太阳能光伏板及磁悬浮微风发电机的间歇性电流，耦合放大成连续性恒流，供气压泵与水解制氢站及无线网桥工作；
控制器、传感器，包括电磁阀所产生的信息均通过无线网桥上传至河道治理控制中心，并接受控制指令。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过潜水振荡波漫流系统使空气在机械作用下产生微晶气泡，并在振荡波干涉下，增大气泡比表面能，阻隔微晶气泡快速聚集成大泡而破裂，持续的微晶气泡能对水体发生冲击、搅拌、逐流，加速气泡散射混合到水体中，在水中存在时间长，内部气体释放到水中的过程较缓慢，呈漫流体特征，可双重供气，提高水中溶解氧含量，能增强水中好氧微生物、浮游生物以及水生动物的生物活性，加速其对水体及底泥中污染物的生物降解过程，对COD、氨氮及总磷具有较好的去除效果，同时，系统节能环保，具有可移动性，耐疲离合桩柱能够在反作用力下旋出，随设备房移动到所需之处，达到“定活两便”的效果，能节省投资。
附图说明
图1为本发明的河道平面布置示意图。
图2为本发明的耐疲离合桩示意图。
图3为本发明的潜水漫流构造示意图。
图4为本发明的设备房系统构造示意图。
其中：01、飞翼耐疲钢桩头；012、离合接头；02、耐疲离合桩柱；03、导向环；031、闭锁操纵杆；032、开闭锁扣；033、离合螺母；034、飞翼叶片；04、导流管；041、平衡孔；042、微晶张力管；05、电磁阀；06、分气管；07、总气管；08、脉冲器；09、气压泵；10、耦合器；11、磁悬浮微风发电机；12、设备房；13、太阳能光伏；14、无线网桥；15、水解制氢站；16、吸水管；17、氧气管；18、生物流体管。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图4所示，本实施例的基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统，包括设备房12、位于设备房12中的气压泵09，气压泵09的口部安装有脉冲器08，脉冲器08处引出有氧气管17、生物流体管18和总气管07；
总气管07上引出有分气管06、吸水管16；吸水管16上安装有水解制氢站15；分气管06上引出有导流管04，导流管04侧安装有飞翼耐疲钢桩头01，
飞翼耐疲钢桩头01与分气管06之间通过耐疲离合桩柱02相连，耐疲离合桩柱02上套设有若干导向环03，导向管之间连接有闭锁操纵杆031；飞翼耐疲钢桩头01上螺旋设有飞翼叶片034，
导流管04上设有平衡孔041，在导流管04外套设有微晶张力管042；导流管04通过电磁阀05与分气管06连接；
总气管07通过脉冲器08与气压泵09连接形成闭路，脉冲器08通过氧气管17连接至水解制氢站15。
每个导向环03上设有开闭锁扣032，闭锁操纵杆031上设有离合螺母033；闭锁操纵杆031控制开闭锁扣032、离合螺母033的闭锁与分离。
微晶张力管042上对应平衡孔041设置若干张力微孔，平衡孔041的孔径沿导流管04内气流方向逐渐变大。
设备房12中顶部设有太阳能光伏13板，还设有耦合器10、磁悬浮微风发电机11。
总气管07中的氧气含量应大于30％。
漫流系统所在河道的河岸处设有取水口，漫流状态的河水渗入取水口内；吸水管16的进水端放置于取水口内进行吸水。
磁悬浮微风发电机11连接至耦合器10处，耦合器10连接气泵、水解制氢站15及无线网桥14。
生物流体管18从脉冲器08处引出，与分气管06绑定。
本实施例的利用基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统的净化方法，包括如下步骤：
启动气压泵09，电磁阀05均衡各分路气压；
微晶张力管042产生微米级微晶气泡，并在导流管04振荡波干涉下，提高水的动力粘滞系数，提高水中溶解氧含量，增强水中生物活性；
漫流状态的河水渗入取水口，经水解制氢站15取水后，利用耦合器10所提供的电能电解水，生成氢气和氧气，氢气输出；氧气通过氧气管17输送至脉冲器08处，提升生物活性。
控制系统的原理为：
耦合器10将太阳能光伏板13及磁悬浮微风发电机11的间歇性电流，耦合放大成连续性恒流，供气压泵09与水解制氢站15及无线网桥14工作；
控制器、传感器，包括电磁阀05所产生的信息均通过无线网桥14上传至河道治理控制中心，并接受控制指令。
本实施例的具体结构及工作过程如下：
如图4所示，设备房12的屋顶铺设太阳能光伏13板，屋顶还有无线网桥14，太阳能光伏13板与磁悬浮微风发电机11所产生的间歇性电流，汇流到耦合器10处，经过耦合器10放大成连续性恒流供气压泵09与水解制氢站15以及无线网桥14工作。
太阳能光伏13板不需要常规的控制器、逆变器、蓄电池等系统部件就能够与磁悬浮微风发电机11的电流直接在耦合器10汇流，耦合器10将太阳能光伏13及磁悬浮微风发电机11的间歇性电流耦合放大成连续性恒流，供气压泵09与水解制氢站15及无线网桥14工作，余电还可以并网或作抽取本系统处理后的河水灌溉农田的动力能源。
本实施例中的太阳能光伏13板采用市售单晶硅光伏电池板，本实施例中的磁悬浮微风发电机11的风叶为积木式，磁悬浮微风发电机11、耦合器10采购自英鸿物联网江苏有限公司。根据江苏省电机产品质量监督检验中心检测数据，耦合器1024h连续供电耦合系数为1069.2倍
如图1和图2所示，飞翼耐疲钢桩头01上带有飞翼叶片034，通过离合接头012与耐疲离合桩柱02连接在一起，利用定位模板通过机械方式旋入河床中，反旋能够去除耐疲离合桩柱02，留下飞翼耐疲钢桩头01在河床土中。
如图2所示，导向环03套设在耐疲离合桩柱02上，导向环03上配套的开闭锁扣032、离合螺母033由闭锁操纵杆031控制闭锁与分离，导流管04利用导向环03潜入水底，通过分离后的离合螺母033锁闭在飞翼耐疲钢桩头01上，反旋即可分离闭锁操纵杆031、开闭锁扣032。本发明中只留飞翼耐疲钢桩头01在河床土中，不受水草的干涉，也不会影响船只运行。
本发明中的脉冲器08上节气门的活塞冲程运动对总气管07中气流气压大小产生恒定的规则变化，并依据传感器探测的水质变化，动态开闭生物流体管18，同时输送生物促进剂，加强改善水质。
使用时，启动气压泵09，电磁阀05均衡各分路气压；微晶张力管042产生微米级微晶气泡，1～100微米直径的气泡大小变化由电磁阀05的双重控制获得，并在导流管04振荡波干涉下，提高水的动力粘滞系数，增大气泡比表面能，阻隔微晶气泡快速聚集成大泡而破裂，提高水的动力粘滞系数，增大气泡比表面能，阻隔微晶气泡聚集；持续的微晶气泡能对水体发生冲击、搅拌、逐流，加速气泡散射混合到水体中，在水中存在时间长，内部气体释放到水中的过程较缓慢，使水流呈漫流体特征，提高水中溶解氧含量，能增强水中好氧微生物、浮游生物以及水生动物的生物活性，加速其对水体及底泥中污染物的生物降解过程；
在设置漫流系统的河岸处围设取水口，漫流状态的河水渗入取水口，吸水管16的进水端放置在取水口内，出水端与水解制氢站15连接，经水解制氢站15取水后，利用耦合器10所提供的电能电解水，生成氢气和氧气，氢气输出；氧气通过氧气管17输送至脉冲器08处。氧气通过氧气管17输送给脉冲器08加载到总气管07的气体中，能将气体中氧气含量从20.95％提高到34.95％，这样自然大幅度提升河水的溶解氧，能增强水中好氧微生物、浮游生物以及水生动物的生物活性，加速其对水体及底泥中污染物的生物降解过程，对COD、氨氮及总磷具有较好的去除效果。
本实施例中的取水口用玻璃轻石围成，玻璃轻石为江苏晶瑞特环保新材料有限公司产品。
本实施例的设备房12采用装配式钢结构，材质选用同钢桩的耐疲钢性能材料。
上述过程中，导流管04利用导向环03潜入水底，通过分离后的离合螺母033，锁闭在飞翼耐疲钢桩头上，反旋分离闭锁操纵杆031及开闭锁扣032。耦合器10将太阳能光伏13板及磁悬浮微风发电机11的间歇性电流，耦合放大成连续性恒流，供气压泵09与水解制氢站15及无线网桥14工作。本实施例中所有的控制器、传感器，包括电磁阀05所产生的信息均通过无线网桥14上传至河道治理控制中心，并接受控制指令。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (10)
1.一种基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统，其特征在于：包括设备房(12)、位于设备房(12)中的气压泵(09)，气压泵(09)的口部安装有脉冲器(08)，脉冲器(08)处引出有氧气管(17)、生物流体管(18)和总气管(07)；
所述总气管(07)上引出有分气管(06)、吸水管(16)；所述吸水管(16)上安装有水解制氢站(15)；所述分气管(06)上引出有导流管(04)，导流管(04)侧安装有飞翼耐疲钢桩头(01)，
飞翼耐疲钢桩头(01)与分气管(06)之间通过耐疲离合桩柱(02)相连，耐疲离合桩柱(02)上套设有若干导向环(03)，导向管之间连接有闭锁操纵杆(031)；飞翼耐疲钢桩头(01)上螺旋设有飞翼叶片(034)，
所述导流管(04)上设有平衡孔(041)，在导流管(04)外套设有微晶张力管(042)；导流管(04)通过电磁阀(05)与分气管(06)连接；
总气管(07)通过脉冲器(08)与气压泵(09)连接形成闭路，脉冲器(08)通过氧气管(17)连接至水解制氢站(15)。
2.如权利要求1所述的基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统，其特征在于：每个导向环(03)上设有开闭锁扣(032)，闭锁操纵杆(031)上设有离合螺母(033)；闭锁操纵杆(031)控制开闭锁扣(032)、离合螺母(033)的闭锁与分离。
3.如权利要求1所述的基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统，其特征在于：微晶张力管(042)上对应平衡孔(041)设置若干张力微孔，平衡孔(041)的孔径沿导流管(04)内气流方向逐渐变大。
4.如权利要求1所述的基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统，其特征在于：设备房(12)中顶部设有太阳能光伏(13)板，还设有耦合器(10)、磁悬浮微风发电机(11)。
5.如权利要求1所述的基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统，其特征在于：总气管(07)中的氧气含量应大于30％。
6.如权利要求1所述的基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统，其特征在于：漫流系统所在河道的河岸处设有取水口，漫流状态的河水渗入取水口内；吸水管(16)的进水端放置于取水口内进行吸水。
7.如权利要求1所述的基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统，其特征在于：磁悬浮微风发电机(11)连接至耦合器(10)处，耦合器(10)连接气泵、水解制氢站(15)及无线网桥(14)。
8.如权利要求1所述的基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统，其特征在于：所述生物流体管(18)从脉冲器(08)处引出，与分气管(06)绑定。
9.一种利用基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统的净化方法，其特征在于，包括如下步骤：
启动气压泵(09)，电磁阀(05)均衡各分路气压；
微晶张力管(042)产生微米级微晶气泡，并在导流管(04)振荡波干涉下，提高水的动力粘滞系数，提高水中溶解氧含量，增强水中生物活性；
漫流状态的河水渗入取水口，经水解制氢站(15)取水后，利用耦合器(10)所提供的电能电解水，生成氢气和氧气，氢气输出；氧气通过氧气管(17)输送至脉冲器(08)处，提升生物活性。
10.如权利要求9所述的利用基于物联网的河道治理潜水震荡波漫流系统的净化方法，其特征在于，控制系统的原理为：
耦合器(10)将太阳能光伏板(13)及磁悬浮微风发电机(11)的间歇性电流，耦合放大成连续性恒流，供气压泵(09)与水解制氢站(15)及无线网桥(14)工作；
控制器、传感器，包括电磁阀(05)所产生的信息均通过无线网桥(14)上传至河道治理控制中心，并接受控制指令。
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