CN115536099A - 一种水体净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环保装置领域,特别是涉及一种水体净化装置,所述水体净化装置包括壳体,所述水体净化装置包括壳体,壳体上设有进水孔、排水件,壳体内设有若干折流通道,各折流通道均连通进水孔与排水件,所述折流通道由若干串联的折流单元形成,每个折流单元包括上斜折流组件和下斜折流组件,所述上斜折流组件形成上折流腔,所述下斜折流组件形成下折流腔,所述上折流腔与下折流腔之间经折流口相通,所述上折流腔内设有上扰流板,所述下折流腔内设有下扰流板,所述折流通道内填充有净化单元。本发明的水体净化装置可在无动力输入的原位条件下充分净化水体,装置结构简单,维护简单,使用寿命长。

Description

一种水体净化装置
技术领域
本发明涉及环保装置领域,特别是涉及一种水体净化装置。
背景技术
农业生产过程中,长期、大量的不合理使用化肥,极易导致农田污染物(固体悬浮物、 氮和磷等养分)通过地表径流排水进入周边水体,从而产生严重的面源污染问题。稻田是重 要的农业面源氮、磷污染来源,水稻生产过程中不仅化肥施用量大、肥料利用率低,而且不 合理的灌溉常常导致耗水量巨大,氮磷等污染物的排水负荷量相对较高。另外,水稻种植地 区一般降雨量丰富,且季节分布不均,全年降雨量大多集中在稻季,并多发强降雨天气,极 易导致土壤粘粒等固体悬浮物、氮和磷等养分经农田径流排水进入水体,进而加大水体的污 染风险。
我国农业可持续发展规划(2015-2030)指出要加快发展资源节约型农业、环境友好型农 业与生态保育型农业三大任务,切实转变农业发展方式,从依靠拼资源消耗、拼农资投入、 拼生态环境的粗放经营尽快转到注重提高质量和效益的集约经营上来,建立资源利用高效、 产地环境质量良好的农业可持续发展新格局。因为降雨和灌溉所形成的尾水排放是造成稻田 养分流失、加剧面源污染的关键因素,因此,针对稻田尾水进行净化处理对削减农田面源污 染具有重要的意义。
现有的净化技术主要思路仍基于工业水处理技术,然而在实际农业生产中,传统水处理 技术受限于田间环境条件与稻田水肥农事管理模式的多变性,前期投入成本巨大且效果欠佳, 同时后期维护困难,故传统工业污水集中处理的技术思路在农业面源污染防控领域面临诸多 应用难题,在一线生产领域相关技术接受度较低。因此,目前稻田排水净化亟需实现技术突 破,形成一套专注于稻田排水净化,且满足处理效能高、成本投入低、不影响正常农业生产、 能够真正实现技术落地的一体化解决方案。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种水体净化装置,用于解决现 有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种水体净化装置,所述水体净化装置包 括壳体,壳体上设有进水孔、排水件,壳体内设有若干折流通道,各折流通道均连通进水孔 与排水件,所述折流通道由若干串联的折流单元形成,每个折流单元包括上斜折流组件和下 斜折流组件,所述上斜折流组件形成上折流腔,所述下斜折流组件形成下折流腔,所述上折 流腔与下折流腔之间经折流口相通,所述上折流腔设有入水口,所述下折流腔设有出水口, 所述入水口、折流口及出水口错位排布以形成S形流股,所述折流单元还包括还包括扰流板, 所述扰流板包括上扰流板和下扰流板,所述上折流腔内设有上扰流板,以在所述上折流腔中 形成回流股,所述下折流腔内设有下扰流板,以在所述下折流腔中形成回流股,所述折流通 道内填充有净化单元。
本发明还提供所述水体净化装置在净化水体中的用途。
如上所述,本发明的水体净化装置,具有以下有益效果:净化单元的在装置内部空间的 占比大,且待净化水体在装置中发生可控湍流,极大地增加了待净化水体在净化装置中的滞 留时间,在紧凑的结构中实现待净化水体与净化材料间的充分接触,显著提高了水体净化装 置的净化效能。可在无动力输入的田间原位条件下,针对稻田排水进行快速净化,装置结构 简单,使用寿命长维护简单,可以大幅降低农业水体面源污染引起的各种环境风险。
附图说明
图1显示为本发明的水体净化装置中折流单元和净化单元的示意图,图中箭头为水体的 流动方向。
图2显示为本发明的水体净化装置的一个折流通道的示意图,图中箭头为水体的流动方 向。
图3显示为本发明的水体净化装置中多个折流通道的示意图,图中箭头为水体的流动方 向。
图4显示为本发明的水体净化装置的透视立体图。
元件标号说明
1 壳体
11 进水孔
12 排水件
121 排水孔
13 前置净化件
14 采样管
15 观察窗
2 折流单元
21 斜折流组件
211 上斜折流组件
2111 第一斜折流板
2112 第二斜折流板
2113 第三斜折流板
2114 第四斜折流板
212 下斜折流组件
2121 第五斜折流板
2122 第六斜折流板
2123 第七斜折流板
213 折流口
214 入水口
215 出水口
22 扰流板
221 上扰流板
222 下扰流板
3 净化单元
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭 露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅说明书附图。须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以 配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施 的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整, 在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容 能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中 间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相 对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
为有效开展针对稻田排水净化等相关工作的开展,同时改进并提升现有相关稻田排水净 化技术的不足,本申请研究并开发了一种水体净化装置用于解决现有技术存在的诸多不足之 处,同时有效提高稻田排水净化效率。
如图1-3所示,本申请的水体净化装置包括壳体1,壳体1上设有进水孔11、排水件12, 壳体1内设有若干折流通道,各折流通道均连通进水孔11与排水件12,所述折流通道由若 干串联的折流单元2形成,每个折流单元2包括斜折流组件21,所述斜折流组件包括上斜折 流组件211和下斜折流组件212,所述上斜折流组件211形成上折流腔,所述下斜折流组件 212形成下折流腔,所述上折流腔与下折流腔之间经折流口213相通,所述上折流腔设有入 水口214,所述下折流腔设有出水口215,所述入水口214、折流口213及出水口215错位排布以形成S形流股,所述折流单元还包括2还包括扰流板,所述扰流板保罗上扰流板221和下扰流板222,所述上折流腔内设有上扰流板221,以在所述上折流腔中形成回流股,所述下折流腔内设有下扰流板222,以在所述下折流腔中形成回流股,所述折流通道内填充有净化单元3。
所述壳体1的形状不做具体限制,本领域技术人员可以根据实际应用场景进行设置。在 如图1所示的实施方式中,所述壳体1的形状选自长方体或正方体。
所述壳体1的材料例如为铝塑板、玻璃钢、ABS板材等。所述壳体1的壁厚为5-15mm。
所述壳体1的抗剪强度为20N/mm2以上,屈服强度为30MPa以上;
所述壳体1的顶面可拆卸。可拆卸的顶面方便装置内净化单元3的安装。安装净化单元 3后可将顶面与壳体1的其他面密封连接。
所述进水孔11设于壳体1的侧壁上。在一较佳实施方式中,所述进水孔11设于壳体1 侧壁上近壳体顶面处。将进水孔11设于侧壁且近壳体顶面处可以防止水体中的固体悬浮物和 淤泥等杂质直接进入水体净化装置。
在如图1所示的实施方式中,所述进水孔11处设有前置净化件13。在一种实施方式中, 所述前置净化件13为侧壁设有孔的方形结构。所述前置净化件13的材质为ABS工程塑料、 铝塑板或耐候性相似的其他复合材料板材。所述前置净化件13用于前端初级净化,削减进入 装置内部的悬浮物,降低装置堵塞风险。
所述排水件12可以为设于壳体1上的排水孔。在如图1所示的实施方式中,所述排水件 12为L型排水管,L型排水管的长管部和短管部转动连接。所述L型排水管的长管部一部分 设于壳体1内,长管部剩余部分和短管设于壳体1外。所述L型排水管的长管部设于壳体1 内的部分上设有排水孔121。需要排水时,转动短管部,使出口朝下或水平即可排水。排水 结束后,转动短管部,使其出口朝上即可停止排水。
所述排水件12长管部一端还连接有采样管14,所述采样管14延伸至壳体1外部,所述 采样管末端设有观察窗15。
在一种实施方式中,所述L型排水管、采样管14的直径为120mm以上。
所述L型排水管、采样管14可以为PVC管。所述L型排水管、采样管14用于装置后 端排水与净化水采样、观察,同时可利用连通器原理调节装置内存蓄水位高度。
所述上斜折流组件211和下斜折流组件212与壳体1的底面或顶面垂直设置。
在如图1所示的实施方式中,所述上折流腔与下折流腔均呈菱形。菱形的长对角线与壳 体的长向平行。具体的,所述上斜折流组件211包括第一斜折流板2111、第二斜折流板2112、 第三斜折流板2113、第四斜折流板2114,所述第一斜折流板2111、第二斜折流板2112、第 三斜折流板2113依次连接,所述第一斜折流板2111与第二斜折流板2112之间的角度为钝角, 所述第二斜折流板2112和第三斜折流板2113之间的角度为锐角,第一斜折流板2111和第三 斜折流板2113相对设置,第四斜折流板2114与第二斜折流板2112相对设置,第四斜折流板 2114与第一斜折流板2111之间形成所述入水口214,所述第四斜折流板2114与第三斜折流 板2113之间形成折流口213。即所述上斜折流组件211为不完全封闭空间。
在另一种实施方式中,所述第一斜折流板2111、第二斜折流板2112、第三斜折流板2113 可以为圆角连接。
所述进水孔11设于壳体1上近第一斜折流板2111的一端。由于流体具有流动惯性,加 之斜折流组件21的结构以及扰流板22的设置,流体从进水孔11进入后,从入水口214进入 折流通道,扰流板22作为分流结构,一部分流体流经扰流板22一侧,反向冲击另一分流路 径的流体(图1),降低装置内流体整体导通率,从而延长水体在折流单元2和净化单元3内的滞留时间。即所述进水孔11设于壳体1上近第一斜折流板2111的一端可以保证水流从第一斜折流板2111与第四斜折流板2114形成的流道内进入折流单元2与净化单元3,从而产生对流与湍流(如图1中箭头所示),延长水体在斜折流组件21内的滞留时间,促进待净化水体与净化单元3的充分接触。进水孔11若设置在远第一斜折流板2111的一端,流体遇到的阻力就会极小,会很快通过折流单元2和净化单元3,从而达不到较好的净化效果,即类似特斯拉阀的单向导通原理。
所述排水件12设于壳体1上远第一斜折流板2111的一端。
在如图1所示的实施方式中,所述下斜折流组件212包括第五斜折流板2121、第六斜折 流板2122、第七斜折流板2123,所述第五斜折流板2121、第六斜折流板2122、第七斜折流 板2123依次连接,所述第五斜折流板2121与第四斜折流板2114连接且二者之间为平角,所 述第五斜折流板2121与第六斜折流板2122之间的角度为钝角,所述第六斜折流板2122与第 三斜折流板2113相对设置,所述第六斜折流板2122和第七斜折流板2123之间的角度为锐角, 第七斜折流板2123与第五斜折流板2121相对设置,所述第三斜折流板2113与所述第七斜折 流板2123之间形成出水口215。即所述下斜折流组件212为不完全封闭空间。
在另一种实施方式中,所述第五斜折流板2121、第六斜折流板2122、第七斜折流板2123 通过圆角依次连接。
所述上扰流板221和下扰流板222与壳体1的长向平行,即上扰流板221和下扰流板222 与菱形的上折流腔或下折流腔的长对角线平行。
各斜折流组件和扰流板用于引导装置内水流的方向,控制装置内对流与湍流的产生,促 进待净化水体与装置中填料的充分接触,延长水体在装置中的滞留时间以提高装置净化效能。
各斜折流组件和扰流板的材质为ABS或铝塑板材。各斜折流组件和扰流板的厚度为2mm 以上。
更优选地,材料屈服强度应≥20MPa。
所述净化单元3为填充在折流通道内的净化填料。所述净化填料选自水体净化专用空心 塑料球、砾石、沸石、造粒生物质炭(即颗粒状生物质炭)中的一种或多种。具体的净化填 料可根据使用场景进行复配填装。
折流通道中后一折流单元2的第一斜折流板2111与前一折流单元2的第三斜折流板2113 连接且二者之间成平角。优选的,后一折流单元2的第四斜折流板2114与前一折流单元2的 第七斜折流板2123一体成型,即同一个斜折流板即作为后一折流单元2的第四斜折流板2114, 又作为前一折流单元2的第七斜折流板2123。
在一种实施方式中,所述壳体1内设有一个或多个折流通道。
在一种实施方式中,多个折流通道纵向并列设置形成多个折流通道。在如图3所示的实 施方式中,所述壳体1内设有三个折流通道,分别为第一折流通道、第二折流通道、第三折 流通道。
在如图3所示的较佳实施方式中,形成每个折流通道的折流单元2与相邻折流通道的折 流单元2可以共用斜折流板。例如第一折流通道中折流单元2的第五斜折流板2121同时可以 同时作为第二折流通道中折流单元2的第二斜折流板2112。共用斜折流板即减少了斜折流板 的使用量,有效降低固有结构对内部空间的占用,同时扩大了斜折流板内不完全封闭空间的 大小,从而使填充的净化单元3的体积更大,装填比例更高,有利于净化水体。
本发明还提供所述水体净化装置在净化水体中的用途。
在一种实施方式中,所述水体净化装置用于净化水体中氮磷污染物。具体的,可用于净 化农田例如稻田内的水。
本发明的水体净化装置的使用过程和原理如下:
水体通过前置净化件13上的孔进入前置净化件13中进行初级净化,削减进入壳体1内 部的悬浮物。之后水体通过进水孔11进入壳体1内部,水体通过第一斜折流板2111和第四 斜折流板2114之间的流道进入上斜折流组件211中,由于上扰流板221的存在,水体进入上 斜折流组件211后在上扰流板221的两侧分为两股(如图3所示),再于第三斜折流板2113和第四斜折流板2114的交界处汇聚并进入下斜折流组件212,由于下扰流板222的存在,水体在下扰流板222的两侧分为两股(如图3所示),于第三斜折流板2113和第七斜折流板2123的交界处流出进入下一折流单元2和净化单元3。经过多个折流单元2和净化单元3后,水体通过排水件12排出。净化过程中可通过采样管14采样检测水体的净化情况,或通过观察窗15观察装置内的水位。
综上所述,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技 术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡 所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等 效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (17)

1.一种水体净化装置,其特征在于,所述水体净化装置包括壳体(1),壳体(1)上设有进水孔(11)、排水件(12),壳体(1)内设有若干折流通道,各折流通道均连通进水孔(11)与排水件(12),所述折流通道由若干串联的折流单元(2)形成,每个折流单元(2)包括上斜折流组件(211)和下斜折流组件(212),所述上斜折流组件(211)形成上折流腔,所述下斜折流组件(212)形成下折流腔,所述上折流腔与下折流腔之间经折流口(213)相通,所述上折流腔设有入水口(214),所述下折流腔设有出水口(215),所述入水口(214)、折流口(213)及出水口(215)错位排布以形成S形流股,所述上折流腔内设有上扰流板(221),以在所述上折流腔中形成回流股,所述下折流腔内设有下扰流板(222),以在所述下折流腔中形成回流股,所述折流通道内填充有净化单元(3)。
2.根据权利要求1所述的水体净化装置,其特征在于,所述壳体(1)的形状选自长方体或正方体,和/或,所述壳体(1)的顶面可拆卸。
3.根据权利要求1所述的水体净化装置,其特征在于,所述进水孔(11)设于壳体(1)的侧壁上;优选的,所述进水孔(11)设于壳体(1)侧壁上近壳体顶面处。
4.根据权利要求1所述的水体净化装置,其特征在于,所述进水孔(11)处设有前置净化件(13);优选的,所述前置净化件(13)为侧壁设有孔的方形结构。
5.根据权利要求1所述的水体净化装置,其特征在于,所述排水件(12)为L型排水管,L型排水管的长管部和短管部转动连接。
6.根据权利要求5所述的水体净化装置,其特征在于,所述L型排水管的长管部一部分设于壳体(1)内,长管部剩余部分以及短管设于壳体(1)外。所述L型排水管的长管部设于壳体(1)内的部分上设有排水孔(121)。
7.根据权利要求6所述的水体净化装置,其特征在于,所述排水件(12)长管部一端还连接有采样管(14),所述采样管(14)延伸至壳体(1)外部;优选的,所述采样管末端设有观察窗(15)。
8.根据权利要求1所述的水体净化装置,其特征在于,所述上斜折流组件(211)和下斜折流组件(212)与壳体(1)的底面或顶面垂直设置。
9.根据权利要求1所述的水体净化装置,其特征在于,所述上折流腔与下折流腔均呈菱形。
10.根据权利要求1所述的水体净化装置,其特征在于,所述上斜折流组件(211)包括第一斜折流板(2111)、第二斜折流板(2112)、第三斜折流板(2113)、第四斜折流板(2114),所述第一斜折流板(2111)和第三斜折流板(2113)相对设置,第四斜折流板(2114)与第二斜折流板(2112)相对设置,第四斜折流板(2114)与第一斜折流板(2111)之间形成所述入水口(214),所述第四斜折流板(2114)与第三斜折流板(2113)之间形成折流口(213);
和/或,
所述下斜折流组件(212)包括第五斜折流板(2121)、第六斜折流板(2122)、第七斜折流板(2123),所述第六斜折流板(2122)与第三斜折流板(2113)相对设置,第七斜折流板(2123)与第五斜折流板(2121)相对设置,所述第三斜折流板(2113)与第七斜折流板(2123)之间形成出水口(215)。
11.根据权利要求10所述的水体净化装置,其特征在于,所述进水孔(11)设于壳体(1)上近第一斜折流板(2111)的一端,和/或,所述排水件(12)设于壳体(1)上远第一斜折流板(2111)的一端。
12.根据权利要求1所述的水体净化装置,其特征在于,所述上扰流板(221)和下扰流板(222)与壳体(1)的长向平行。
13.根据权利要求1所述的水体净化装置,其特征在于,所述净化单元(3)为净化填料;优选的,所述净化填料选自空心塑料球、砾石、沸石、造粒生物质炭中的一种或多种。
14.根据权利要求1所述的水体净化装置,其特征在于,所述折流通道中后一折流单元(2)的第一斜折流板(2111)与前一折流单元(2)的第三斜折流板(2113)一体成型;
和/或,
后一折流单元(2)的第四斜折流板(2114)与前一折流单元(2)的第七斜折流板(2123)一体成型。
15.根据权利要求1所述的水体净化装置,其特征在于,所述壳体(1)内设有多个折流通道,多个折流通道纵向并列设置;优选的,所述壳体(1)内设有三个折流通道,分别为第一折流通道、第二折流通道、第三折流通道。
16.权利要求1-15任一所述的水体净化装置在净化水体中的用途。
17.根据权利要求16所述的用途,其特征在于,所述水体净化装置用于净化水体中的氮磷污染物。
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CN117023791A (zh) * 2023-08-11 2023-11-10 生态环境部华南环境科学研究所(生态环境部生态环境应急研究所) 一种强化颗粒物沉积效果的生态调蓄塘前置装置

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