CN116557189B - 污水处理电能转化存储系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电能转化存储技术领域，尤其涉及污水处理电能转化存储系统。其技术方案包括水流加速装置，水流加速装置用于引入污水并对污水做加速处理形成高速水流；发电装置，发电装置安装于水流加速装置的底部，用于使高速水流的动能转化为电能；水流加速装置包括加速容器、安装在加速容器顶部的多级液压缸以及安装在第二容器壳体底部的若干个高压射流喷嘴；多级液压缸的活塞杆端部延伸至加速容器内且固定有密封活塞，当密封活塞向下移动时可驱使加速容器内的污水通过高压射流喷嘴射出。本发明通过重复的推吸过程提高污水净化效率，一方面可以加速水流，提高发电效率，另一方面对污水进行过滤，在无高度差情况下完成污水处理及电能转化存储过程。
Description
技术领域
本发明涉及电能转化存储技术领域，尤其涉及污水处理电能转化存储系统。
背景技术
在中国环境污染日益严重的今天，新能源的开发愈加重要，水利和风力发电均是利用水或风的流动从而将动能传动给转动叶片，通过转动叶片的转动将能量传送给发电机组，从而产生电能；
在中国众多的大大小小的水利工程中或污水处理工程中，一般是利用水轮机进行发电，利用水流的势能以及动能转化为电能，但其需要按照地势或高度差为基础，即高度差越大，水流的动能越大，发电效率越高，如专利号为CN202010764539.X的专利文献公开了一种多级水利发电系统以及如专利号为CN200510021047.7的专利文献公开了一种水利发电装置，其均利用了高度差进行发电，具体的，上述技术方案均是利用高度落差产生动能配合发电机组产生电力，其所有前提条件均是需要高度差，且目前我国污水处理领域的水流传送是平级传送，由其中一个污水池通过泵机泵送至另一个污水池，一般不具有高度差，无法在污水处理的同时完成电能转换及存储，因此，我们提出污水处理电能转化存储系统来解决上述问题。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明提出可在污水处理的同时使动能向电能转化的电能转化存储系统。
本发明的技术方案：污水处理电能转化存储系统，包括：
水流加速装置，所述水流加速装置用于引入污水并对污水做加速处理形成高速水流；
发电装置，所述发电装置安装于水流加速装置的底部，用于使高速水流的动能转化为电能；
所述水流加速装置包括加速容器、安装在加速容器顶部的多级液压缸以及安装在第二容器壳体底部的若干个高压射流喷嘴；
所述多级液压缸的活塞杆端部延伸至加速容器内且固定有密封活塞，当所述密封活塞向下移动时可驱使加速容器内的污水通过高压射流喷嘴射出。
优选的，所述加速容器包括第一容器壳体以及第二容器壳体，所述第一容器壳体与第二容器壳体通过密封旋转接头连接，且所述密封旋转接头可旋转的安装在第一容器壳体与第二容器壳体的连接处；
所述第一容器壳体上部外圆周侧安装有对称设置的污水接入管，所述污水接入管向容器内引入污水。
优选的，还包括多个对污水过滤的过滤装置，多个所述过滤装置通过对接装置均匀的分布在加速容器周侧；
所述过滤装置包括可沿对接装置做圆周运动的污水存储容器段以及安装在污水存储容器段底部的污水过滤容器段，所述污水过滤容器段内具有对污水过滤处理的填料，所述污水过滤容器段底部具有将填料对污水过滤后产生的净水导入加速容器内的连接管；
当所述多级液压缸驱动密封活塞做提升运动时，所述加速容器内的污水可通过对接装置进入污水存储容器段内，同时将净水吸入加速容器内，实现推吸过程。
优选的，所述密封旋转接头的外圆周面设置有多个管道连接口，所述连接管与对应的管道连接口相连接；
所述连接管的两端均以可拆卸的方式安装在污水过滤容器段以及密封旋转接头上。
优选的，所述对接装置包括环形对接座以及对接管，所述环形对接座具有供污水存储容器段做圆周运动的环形轨道；
所述对接管设置有两个，两个所述对接管将所述加速容器与环形轨道之间导通；
所述污水存储容器段的圆周面加工有与所述对接管对接的对接孔。
优选的，所述污水存储容器段的周侧设置有密封结构，该密封结构与环形轨道的内壁贴合，在所述对接孔与对接管对接时避免污水外溢。
优选的，还包括旋转驱动机构，所述旋转驱动机构用于驱动过滤装置旋转形成切换过程；
所述旋转驱动机构包括固定在第一容器壳体外壁的轴承，所述轴承的外圈通过固定杆安装有对多个过滤装置固定的过滤装置固定架；
所述旋转驱动机构还包括固定在轴承外圈的外齿环以及驱动外齿环做旋转运动的驱动装置。
优选的，所述驱动装置包括固定在加速容器外壁的驱动电机以及安装在驱动电机输出轴上的圆形齿轮，所述圆形齿轮与所述外齿环啮合连接。
优选的，所述发电装置包括与所述第二容器壳体底部对接并使高压射流喷嘴置于其内部的保护壳体以及用于能量转换的发电机，所述发电机的涡轮与所述高压射流喷嘴的位置相对应。
优选的，所述连接管上设置有电磁阀。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
本发明通过多级液压缸驱动密封活塞沿加速容器的轴向移动，使密封活塞对污水进行挤压，从而使其通过高压射流喷嘴成为高速射流，提高了污水射出时的动能；利用其动能可以驱动涡轮转动，从而使发电机内的转子转动，实现由动能至电能的转化，同时利用多级液压缸以及密封活塞对污水的加速射出过程，提高了对涡轮的转速，进而提高了发电机的发电效率；
本发明通过重复的推吸过程提高了污水净化效率，如此往复，一方面可以加速水流的流速，提高发电效率，另一方面快速对污水进行过滤，提高了过滤效果。
附图说明
图1给出了本发明一种实施例的结构示意图；
图2给出了本发明中驱动装置的俯视结构示意图；
图3为图1中B处局部放大图；
图4为图1中A处局部放大图；
图5为本发明中对接装置的结构示意图；
图6为本发明中过滤装置的结构示意图；
附图标记：10水流加速装置；11多级液压缸；12密封活塞；13第一容器壳体；14污水接入管；15密封旋转接头；16高压射流喷嘴；17第二容器壳体；
20过滤装置；21污水存储容器段；22填料；23连接管；24对接孔；25污水过滤容器段；26管连接口；
30对接装置；31环形对接座；32对接管；33环形轨道；
40发电装置；41发电机；42保护壳体；43涡轮；
50旋转驱动机构；51驱动装置；52外齿环；53过滤装置固定架；54轴承；55固定杆。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“竖”、“横”“内”、“外”、“正面”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提出的污水处理电能转化存储系统，包括：
水流加速装置10，水流加速装置10用于引入污水并对污水做加速处理形成高速水流；
利用水流加速装置10对污水做加速处理，提升污水的动能，从而提高发电效率；
具体的，水流加速装置10包括加速容器、安装在加速容器顶部的多级液压缸11以及安装在第二容器壳体17底部的若干个高压射流喷嘴16；
多级液压缸11的活塞杆端部延伸至加速容器内且固定有密封活塞12，当密封活塞12向下移动时可驱使加速容器内的污水通过高压射流喷嘴16射出。
结合图3所示，加速容器包括第一容器壳体13以及第二容器壳体17，第一容器壳体13与第二容器壳体17通过密封旋转接头15连接，且密封旋转接头15可旋转的安装在第一容器壳体13与第二容器壳体17的连接处；结合下文详细描述；
第一容器壳体13上部外圆周侧安装有对称设置的污水接入管14，污水接入管14向容器内引入污水。
通过污水接入管14向加速容器内加入污水，通过多级液压缸11驱动密封活塞12沿加速容器的轴向移动，使密封活塞12对污水进行挤压，从而使其通过高压射流喷嘴16成为高速射流，提高了污水射出时的动能。
发电装置40，发电装置40安装于水流加速装置10的底部，用于使高速水流的动能转化为电能；
具体的，发电装置40包括与第二容器壳体17底部对接并使高压射流喷嘴16置于其内部的保护壳体42以及用于能量转换的发电机41，发电机41的涡轮43与高压射流喷嘴16的位置相对应。
当多级液压缸11以及密封活塞12将污水通过高压射流喷嘴16射出时，可以驱动涡轮43转动，从而使发电机41内的转子转动，实现由动能至电能的转化，同时利用多级液压缸11以及密封活塞12对污水的加速射出过程，提高了对涡轮43的转速，进而提高了发电机41的发电效率。
结合图2以及图6所示，本实施例中，还包括多个对污水过滤的过滤装置20，多个过滤装置20通过对接装置30均匀的分布在加速容器周侧；
具体的，结合图5所示，对接装置30包括环形对接座31以及对接管32，环形对接座31具有供污水存储容器段21做圆周运动的环形轨道33；
对接管32设置有两个，两个对接管32将加速容器与环形轨道33之间导通；
过滤装置20包括可沿对接装置30做圆周运动的污水存储容器段21以及安装在污水存储容器段21底部的污水过滤容器段25，污水过滤容器段25内具有对污水过滤处理的填料22，污水过滤容器段25底部具有将填料22对污水过滤后产生的净水导入加速容器内的连接管23；
当多级液压缸11驱动密封活塞12做提升运动时，加速容器内的污水可通过对接装置30进入污水存储容器段21内，同时将净水吸入加速容器内，当多级液压缸11驱动密封活塞12移动至加速容器最底部时，污水接入管14仍不断向加速容器内注入污水，污水通过对接装置30的对接管32进入污水存储容器段21内，并通过填料22过滤后成为净水存储在污水过滤容器段25内，当多级液压缸11驱动密封活塞12移动至加速容器最顶部时，密封活塞12上侧的污水通过对接装置30进入污水存储容器段21内，污水过滤容器段25内的净水在重力的作用下通过连接管23进入加速容器内，同时由于密封活塞12上移的过程为吸的过程，使密封活塞12以下的加速容器空间产生负压，在负压的作用下，污水存储容器段21内的污水加速通过填料22进入污水过滤容器段25内，即加快了污水向净水的转化过程，提高了过滤效率；
需要注意的是，连接管23上设置有电磁阀。当净水进入加速容器内后，电磁阀关闭，避免在下一推吸过程中，多级液压缸11驱动密封活塞12将净水再次挤入污水过滤容器段25内；
具体的，多级液压缸11驱动密封活塞12再次移动至加速容器最底部，实现利用净水驱动涡轮43转动的过程，从而降低了高压射流喷嘴16被堵塞的概率，提高了净化效率，如此往复，实现推吸循环，一方面可以驱动涡轮43转动配合发电机41完成能量的转换，另一方面快速对污水进行过滤，提高了过滤效果。
参照图3所示，密封旋转接头15的外圆周面设置有多个管道连接口，连接管23与对应的管道连接口相连接；需要说明的是，在填料22的使用寿命期限内，只有两个过滤装置20参与过滤的过程，其余的管道连接口处于密封状态。
连接管23的两端均以可拆卸的方式安装在污水过滤容器段25以及密封旋转接头15上。利用连接管23可拆卸的设置，使其可以在过滤装置20更换后再次安装。
结合图6所示，污水存储容器段21的圆周面加工有与对接管32对接的对接孔24。对接孔24使对接管32内的污水能通过对接孔24进入污水存储容器段21内。
污水存储容器段21的周侧设置有密封结构，该密封结构与环形轨道33的内壁贴合，在对接孔24与对接管32对接时避免污水外溢。在过滤装置20旋转的过程中，密封结构紧贴环形轨道33的内壁，使对接管32与对接孔24对接后无缝隙，从而实现避免污水外溢。
结合图2和图4所示，还包括旋转驱动机构50，旋转驱动机构50用于驱动过滤装置20旋转形成切换过程；
旋转驱动机构50包括固定在第一容器壳体13外壁的轴承54，轴承54的外圈通过固定杆55安装有对多个过滤装置20固定的过滤装置固定架53；
旋转驱动机构50还包括固定在轴承54外圈的外齿环52以及驱动外齿环52做旋转运动的驱动装置51。
驱动装置包括固定在加速容器外壁的驱动电机以及安装在驱动电机输出轴上的圆形齿轮，圆形齿轮与外齿环52啮合连接。
由于过滤装置20内填料22的过滤性能有限，随着时间的推移，填料22吸附的杂质过多会失去过滤功能，需要对其进行更换；
填料22的种类根据污水处理工序的针对性自行选用，如需除氨氮、脱碳除磷可选用mbbr生物填料，如需除臭，可选用多孔悬浮球填料，在此不做限定。
更换过程如下：通过驱动电机驱动圆形齿轮转动，通过其余外齿环52的啮合作用使固定杆55驱动过滤装置固定架53旋转，进而使另一过滤装置20的对接孔24旋转至与对接管32对应的位置，然后取下上一污水过滤容器段25的管连接口26与连接管23的连接，然后将连接管23与处于与对接管32对接位置的过滤装置20底部的管连接口26对接，从而实现过滤装置20的切换，保证污水处理效果，提高自动化程度。
需要说明的是，在过滤装置20旋转的过程中，通过连接管23的连接作用使密封旋转接头15旋转，且密封旋转接头15旋转的过程中，密封旋转接头15和第二容器壳体17仍处于密封状态，密封旋转接头15、第二容器壳体17以及第一容器壳体13的内壁均为和密封活塞12表面匹配的圆形，从而实现了密封活塞12在移动过程中挤压作用。
在此需要说明的是，发电机41的工作产生的电量与外部的稳压器以及外部电量存储模块电性连接，可再通过变压器接上配电线路。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上述具体实施例仅仅是本发明的一种或几种优选的实施例，基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。
Claims (4)
1.污水处理电能转化存储系统，其特征在于，包括：
水流加速装置，所述水流加速装置用于引入污水并对污水做加速处理形成高速水流；
发电装置，所述发电装置安装于水流加速装置的底部，用于使高速水流的动能转化为电能；
所述水流加速装置包括加速容器、安装在加速容器顶部的多级液压缸以及安装在第二容器壳体底部的若干个高压射流喷嘴；
所述多级液压缸的活塞杆端部延伸至加速容器内且固定有密封活塞，当所述密封活塞向下移动时可驱使加速容器内的污水通过高压射流喷嘴射出；
所述加速容器包括第一容器壳体以及第二容器壳体，所述第一容器壳体与第二容器壳体通过密封旋转接头连接，且所述密封旋转接头可旋转的安装在第一容器壳体与第二容器壳体的连接处；
所述第一容器壳体上部外圆周侧安装有对称设置的污水接入管，所述污水接入管向容器内引入污水；
还包括多个对污水过滤的过滤装置，多个所述过滤装置通过对接装置均匀的分布在加速容器周侧；
所述过滤装置包括可沿对接装置做圆周运动的污水存储容器段以及安装在污水存储容器段底部的污水过滤容器段，所述污水过滤容器段内具有对污水过滤处理的填料，所述污水过滤容器段底部具有将填料对污水过滤后产生的净水导入加速容器内的连接管；
当所述多级液压缸驱动密封活塞做提升运动时，所述加速容器内的污水可通过对接装置进入污水存储容器段内，同时将净水吸入加速容器内，实现推吸过程；
所述密封旋转接头的外圆周面设置有多个管道连接口，所述连接管与对应的管道连接口相连接；
所述连接管的两端均以可拆卸的方式安装在污水过滤容器段以及密封旋转接头上；
所述对接装置包括环形对接座以及对接管，所述环形对接座具有供污水存储容器段做圆周运动的环形轨道；
所述对接管设置有两个，两个所述对接管将所述加速容器与环形轨道之间导通；
所述污水存储容器段的圆周面加工有与所述对接管对接的对接孔；
所述污水存储容器段的周侧设置有密封结构，该密封结构与环形轨道的内壁贴合，在所述对接孔与对接管对接时避免污水外溢；
还包括旋转驱动机构，所述旋转驱动机构用于驱动过滤装置旋转形成切换过程；
所述旋转驱动机构包括固定在第一容器壳体外壁的轴承，所述轴承的外圈通过固定杆安装有对多个过滤装置固定的过滤装置固定架；
所述旋转驱动机构还包括固定在轴承外圈的外齿环以及驱动外齿环做旋转运动的驱动装置。
2.根据权利要求1所述的污水处理电能转化存储系统，其特征在于，所述驱动装置包括固定在加速容器外壁的驱动电机以及安装在驱动电机输出轴上的圆形齿轮，所述圆形齿轮与所述外齿环啮合连接。
3.根据权利要求2所述的污水处理电能转化存储系统，其特征在于，所述发电装置包括与所述第二容器壳体底部对接并使高压射流喷嘴置于其内部的保护壳体以及用于能量转换的发电机，所述发电机的涡轮与所述高压射流喷嘴的位置相对应。
4.根据权利要求1所述的污水处理电能转化存储系统，其特征在于，所述连接管上设置有电磁阀。
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