CN203944265U - 一种湿式仿生植幕除尘装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种湿式仿生植幕除尘装置，包括仿生植幕除尘，滴灌滴水管，回收装置，净化收集装置及水循环系统；所述仿生植幕除尘网上分布有绒毛；所述滴灌滴水管设置在仿生植幕除尘网的上缘；所述回收装置设置在仿生植幕除尘网的下方；所述净化收集装置包括沉淀池、过滤池和净水池；所述水循环系统包括进水管、出水管、循环水泵、抽水水泵，进水管连通回收装置和沉淀池，出水管上设置有循环水泵，出水管的一端与滴灌滴水管连接，另一端设有两个分支，分别和净水池、抽水水泵连接。本实用新型成本低，运行费用低，经济可行性强，装置材料普通易得。

Description

一种湿式仿生植幕除尘装置

技术领域

本实用新型属于空气净化领域，尤其涉及一种湿式仿生植幕除尘装置。 

背景技术

在我国不少城市，空气污染严重，损害国民健康的同时也影响着国家形象。我国迫切需要一种适用于城市的除尘系统来缓解空气的恶化。经过调查分析，国内外现有的空气净化方式分为以下五类: 

(一)         机械除尘。利用质量力作用使颗粒物与气流分离并被捕集的装置。这类除尘器的特点是结构简单、造价低、维护方便, 但除尘效率不高, 往往用于除尘要求不高的场合。 

(二)         过滤除尘。使含尘气流通过织物或多孔的填料层进行过滤分离的装置, 包括袋式除尘器和颗粒层除尘器。 

(三)         湿式除尘。利用液滴或液膜洗涤含尘气流使粉尘与气流分离的装置。这类除尘器的特点是主要用水作为除尘介质, 除尘效率较高, 主要缺点是会产生粉尘二次污染。 

(四)         静电除尘。利用静电力作为捕尘机理的装置。 这类除尘器的特点是除尘效率高, 消耗动力少, 主要缺点是占地面积大、钢材消耗多、一次性投资高。 

(五)         植物除尘。利用植物吸附粉尘等微颗粒的自然特征除尘。优点是易于大规模推广，美观。缺点是除尘效率一般，成本和运行费高，存在粉尘二次污染问题。 

总之，市场上现有的净化设备因为造价贵，操作不便，除尘范围小等缺点导致其不适合城市大规模除尘。而利用仿生原理除尘的理念在国内外均没有出现。 

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种简单高效，节能环保的湿式仿生除尘系统。本实用新型对上述现有除尘设备存在的技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的： 

一种湿式仿生植幕除尘装置，其特征在于：包括仿生植幕除尘网（1）滴灌滴水管（2）回收装置（3）净化收集装置（4）及水循环系统；所述仿生植幕除尘网（1）上分布有绒毛（9）；所述滴灌滴水管（2）设置在仿生植幕除尘网（1）的上方；所述回收装置（3）设置在仿生植幕除尘网（1）的下方；所述净化收集装置（4）包括沉淀池（12）、过滤池（13）和净水池（14）；所述水循环系统包括进水管（5）、出水管（10）、循环水泵（6）、抽水水泵（7），进水管连通回收装置（3）和沉淀池（12），出水管（10）上设置有循环水泵（6），出水管的一端与滴灌滴水管（2）连接，另一端设有2个分支，分别和净水池（14）、抽水水泵（7）连接。

所述滴灌滴水管（2）的管身上设置有滴水孔（11）。 

所述回收装置（3）为槽状结构，其底部为V状，底部的一端设置有供进水管连接的出水口，且底部朝出水口方向向下倾斜。 

所述仿生植幕除尘网（1）的上方及其一侧或两侧设置有钢制框架（8）。 

所述过滤池（13）中放置有活性炭。 

所述绒毛（9）的材料为防水丝绵。 

所述沉淀池（12）和过滤池（13）之间，过滤池（13）和净水池（14）之间分别通过有机玻璃隔开，且有机玻璃上部设置有孔洞。 

装置工作机制

①　本实用新型由五大部分组成，分别是仿生植幕除尘网，滴灌滴水管，回收装置，净化收集装置及水循环系统。

滴灌喷头位于仿生植幕除尘网上方，输水水管在装置的上缘。回收装置位于除尘网下缘。净化收集装置埋设于地下。 

  仿生植幕除尘网为核心装置，网线模拟植物的根茎，起到框架作用。除尘网上的方孔便于携带粉尘的空气过流。网线上密布有弹性短纤维模拟植物绒毛，主要吸附空气中粉尘，短纤维分散均匀。喷头滴水在仿生网上模拟植物黏液，以提高吸附力。 

  滴灌滴水系统滴水，维持防尘网的湿润并洗下绒毛上的粉尘以恢复其最佳吸附力；回收装置回收含尘废水；净化装置采用过滤网和活性炭收集净化水中的粉尘；循环系统通过水泵把净化后的水重新利用。 

  当空气温度过低时，我们会采用含盐率为29.4%的盐水（该浓度盐水的冰点为-21.2度）来防止装置结冰，保证其运行不受环境影响。 

本装置解决的技术问题如下： 

1）低除尘效率的解决

本实用新型利用仿生学和分子学解决了除尘效率低的问题。

①　仿生学原理 

利用植物吸附粉尘颗粒的自然特征，对空气中的微颗粒进行吸附，从而达到净化空气的效果。其中，植物除尘量的大小与叶片形态、结构、叶面粗糙程度、叶片的生理角度，以及树冠大小、疏密度等因素有关，而植物叶片的绒毛和凹凸不平的树皮是截留吸附尘埃的重要植物形态特征。综上，植物绒毛是吸附粉尘的形态特征，黏液是粉尘滞留的物理环境。所以，装置核心就是模拟并且放大植物的主要除尘因素——绒毛和黏液。

湿式仿生植幕除尘系统的核心就是利用仿生材料模拟植物叶片绒毛的除尘机理，结合滴灌滴水，达到空气除尘的效果。考虑到仿生材料的除尘效果随着材料本身吸附粉尘的含量的增加而减弱，我们充分利用水体本身的流动性和其降尘的能力对仿生材料表面进行冲洗，从而带走其原本吸附在表面的粉尘颗粒，确保其能够保持着持续高效的除尘效果。除此之外，附带利用水体本身具有一定的除尘能力，从而进一步提升除尘系统的除尘效率。 

②　分子学原理 

含尘气体与液体密切接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞及其他作用捕集颗粒或使颗粒增大，从而达到使空气中的微小颗粒沉降的除尘净化效果。

 2）粉尘二次污染问题的解决

该部分装置主要是利用水循环系统将吸附的粉尘汇集到集水槽，在通过排水管道将含有粉尘的水排到净化收集装置。经过净化收集后，粉尘可以二次利用,例如可以做花盆土。

 3）造价贵问题的解决

采用仿生材料替代植物是考虑到植物本身生命周期的短时性、来源的有限性、人工养护费较高以及植物的存活率低的问题。合适的仿生植幕材料可以解决以上问题。本实用新型只消耗少量电能，水循环利用，运行费低。

 4）除尘范围小的问题

上述现有装置都不适合用于大规模除尘，只能应用于一定范围的场所。本实用新型适用于城市小区及工厂工地等大面积场合除尘。

本装置的优点和效果： 

1)       技术独特，思想原创。系统所采用仿生学原理除尘思想是的原创成果，国内外均没有这方面的研究。巧妙利用其他除尘装置的优点，充分利用水的作用也是原创理念。

2)       利用仿生学解决植物除尘的一系列问题。植物除尘存在吸附力一般，寿命短，成本和运行费高的问题。而利用仿生学，采用弹性短纤维模拟植物绒毛（特点：膨松性高、回弹性好、还具有刚性大、覆盖性好的特性，沾水后不会湿软可以继续吸尘），就可以避免以上不利因素并放大植物的有利因子。 

3)       利用滴水同时解决吸附力低，吸附力饱和问题和二次污染问题。自然植物在吸附粉尘之后因为没能及时的处理掉已滞灰尘，导致吸附力饱和二次扬尘问题。仿生植幕除尘网在模拟植物吸附工作机理时也在不断的清洗并回收已滞留的灰尘，以此维持仿生植幕除尘网的吸附能力并彻底从空气中除去粉尘。 

4)       循环用水，节约资源。水循环系统收集净化后的水用以维持整个装置的工作运行，可以将整个装置的水反复的利用。 

5)       有技术应用价值，具备高除尘效率。经过定量实验测量，我们的除尘效率高达88%。利用仿生植幕除尘网充分模拟植物除尘原理，模拟植物绒毛的同时增加绒毛的弹性和密度。用源源不断的滴灌水流来模拟植物叶片上的有限黏性液体，消除其不利影响因素，扩大其有利因素，从而大大提高了其除尘效率。 

6)       占地少，无噪音。大部分机动装置包括水泵均埋置于地下，地表只是网架和喷头。相比机械式除尘器，不产生噪声，不会影响附近的居民生活。 

7)       绿色环保，体现节能减排理念。植幕除尘结合滴灌滴水，不会产生任何废弃物且充分适应自然，除尘效率高的同时也充分体现着人与自然和谐相处的理念。 

8)       设计切合实际，适用于各种布局的小区。装置操作简单，便于掌握，同时具有人性化，美观的特点。既清洁空气，又起到美化的作用。 

9） 成本低，运行费用低，经济可行性强。装置材料普通易得，成本低廉。运行仅消耗少量电能，运行费用低。 

附图说明

图1是仿生植幕除尘系统的正视图； 

图2是仿生植幕除尘网及其局部放大图，其中2a为仿生植幕除尘网结构图，2b为仿生植幕除尘网局部放大图；

图3是滴管局部放大图；

图4是回收装置图，其中4a为回收装置图立体图，4b为回收装置图侧视图；

图5是净化收集装置图；

图6是装置的钢制框架图；

图7是装置运行流程图；

图中，1-仿生植幕除尘网，2-滴灌滴水管，3-回收装置，4-净化收集装置，5-进水管，6-循环水泵，7-抽水水泵，8-钢制框架， 9-绒毛，10-出水管， 11-滴管滴水孔，12-沉淀池，13-过滤池，14-净水池，15-有机玻璃。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。 

一种湿式仿生植幕除尘装置，其特征在于：包括仿生植幕除尘网（1），滴灌滴水管（2），回收装置（3），净化收集装置（4）及水循环系统；所述仿生植幕除尘网（1）上分布有绒毛（9）；所述滴灌滴水管（2）设置在仿生植幕除尘网（1）的上缘；所述回收装置（3）设置在仿生植幕除尘网（1）的下方；所述净化收集装置（4）包括沉淀池（12）、过滤池（13）和净水池（14）；所述水循环系统包括进水管（5）、出水管（10）、循环水泵（6）、抽水水泵（7），进水管连通回收装置（3）和沉淀池（12），出水管（10）上设置有循环水泵（6），出水管的一端与滴灌滴水管（2）连接，另一端设有2个分支，分别和净水池（14）、抽水水泵（7）连接，。 

所述滴灌滴水管（2）的管身上设置有滴水孔（11）。 

所述回收装置（3）为槽状结构，其底部为V状，底部的一端设置有供进水管连接的出水口，且底部朝出水口方向向下倾斜。 

所述仿生植幕除尘网（1）的上方及其一侧或两侧设置有钢制框架（8）。 

所述过滤池（13）中放置有活性炭。 

所述绒毛（9）的材料为防水丝绵。 

所述沉淀池（12）和过滤池（13）之间，过滤池（13）和净水池（14）之间分别通过有机玻璃隔开，且有机玻璃上部设置有孔洞。 

本具体实施中，植幕除尘网、滴灌滴水管、回收装置属于地面装置部分，可利用螺丝钉固定方式固定于建筑群侧墙处；其中仿生植幕除尘网位于框架中的两根横向钢管及两根竖向钢管构成不封闭矩形面域中，滴管滴水管位于仿生植幕网上边缘侧，回收装置紧接仿生植幕除尘网下边缘侧。净化收集装置全部埋于地下。水循环系统则依靠着水管连接地面地循环水泵下两部分装置，使各个部分形成整体运作。其中，水循环系统的水管有两根，一根连接着埋于地下的抽水水泵，用作抽水；另一根连接于回收装置，用作排走含有粉尘颗粒的污水并引入净化收集装置。然后经净化收集装置净化过后重新流入连接于水泵的水管，以此构成水循环系统。

见图2，是仿生植幕除尘网1的局部放大图。仿生植幕除尘网由网线和绒毛组成。网线的材料是钢丝网，用于模拟植物的根茎；绒毛的材料是防水丝绵，用于模拟植物的绒毛，主要起吸附粉尘的作用。 

见图3，是滴管滴水管的局部放大图。滴管滴水管为防老化软水管，其上设置有滴管滴水孔。由于本装置采用的是防老化软水管，因此可建议直接在防老化软水管贴于仿生植幕除尘网的一侧适当钻孔，用作滴管滴水孔。 

见图4，是回收装置的具体构造图。所述回收装置为槽状结构，其底部为V状，底部的一端设置有供进水管连接的出水口，且底部朝出水口方向向下以小倾角倾斜，以便于含有粉尘颗粒的污水及时地向排水管流入。 

见图5，是净化收集装置的具体构造图。净化收集由沉淀池、过滤池和净水池组成。每个池子之间有有机玻璃隔板，每个池子的水量积累后通过有机玻璃上部的圆孔进入到下一个池子。沉淀池利用重力沉淀的方法来沉淀污水中的大部分粉尘；沉淀池本身埋深较浅，与地面交界处直接开设一钢制的小盖子，便于定期的人工清理沉淀池中的粉尘颗粒。过滤池中主要利用活性炭来进一步过滤已流过沉淀池的水体，实现污水转净水的实质性过程，也为水循环系统提供保障。净水池为储存净水的容器，后接一根引水管，可借助循环水泵进行抽水引入地面除尘系统。抽水水泵主要用于弥补水循环过程中的少量的水量损失，可从地下水或其他水源引入水流。 

图6，是装置的整体钢制框架图。主要由两根横向三角铁，两根竖向三角铁和适当间距设置的用于固定的钢片组成。两根横向三角铁和两根竖向三角铁构成装置中的固定框架。仿生植幕除尘网位于框架构成的不封闭矩形区域中。钢片一方面用于连接两根竖向钢架，另一方面用于借助螺钉钻孔，将整个装置固定于建筑群的侧墙面上。 

本装置具体实施例如下：

主要是介绍装置的除尘效果，至于装置的具体安置地点可结合实际的小区环境，以及对该小区环境进行空气动力学分析，最终确定本装置的安装地点

装置中仿生植幕除尘网1的尺寸规格如下。

以面积为1.5m* 1.6m仿生植幕除尘网1为例。 

实验中确定参数如下： 

仿生植幕除尘网：仿生植幕除尘网1中网线8构成的网格尺寸为2.5mm*2.5mm；两张钢丝网直接叠加在一起，中间夹有长度约为1mm不等的绒毛构成一层仿生植幕除尘网1。本装置设置了两层仿生植幕除尘网1，间距为20cm。

滴灌滴水系统：水管孔径为8mm，滴灌水管水平放置，水管上的滴灌喷头为打孔式，孔径为1mm，孔口平均100个/米。 

回收装置：集水槽与装置下缘通长1.2m，宽30cm。水槽倾斜5度以集中滴水，集中的滴水沿引水管道进入净化箱，净化后又重新被水泵抽进装置。 

净化收集装置：宽30cm，长2m，高50cm。净化板宽30cm，长60cm。循环系统从净水箱中抽水。 

实验步骤：

1、无绒毛除尘网的除尘效率测试

a.     首先称取15g的粉尘，并将粉尘均匀铺在细孔筛上。

b.     准备好无绒毛除尘网，将其置于称量过重量的承接器皿上。 

c.     用细孔筛均匀筛下粉尘，让粉尘通过除尘网，穿过的除尘网的粉尘掉入承接器皿中。 

d.     粉尘全部筛下后，将除尘网反转过来，让其上堆积的粉尘也掉入承接器皿中。 

e.     测量承接器皿中承接的粉尘量，用15g减去所有承接量就是除尘网吸附的粉尘质量，从而近似计算出无绒毛除尘网的除尘效率。 

2、适量干燥绒毛除尘网和较厚干燥绒毛除尘网的除尘效率测试 

换用适量干燥绒毛除尘网和较厚干燥绒毛除尘网重复1中的步骤，则可以分别求出适量干燥绒毛除尘网和较厚干燥绒毛除尘网的除尘效率。

3、适量湿润绒毛除尘网除尘效率测试 

a.  将适量绒毛除尘网润湿，并继续重复1中的步骤，则可以求出适量湿润绒毛除尘网除尘效率测试的除尘效率。

b.    为了测量粉尘总用量的合适性，分别换用总质量为10g和20g的粉尘1中的b）、c）、d）、e）步骤，重复测量比较湿润绒毛除尘网测试的除尘效率。 

4、定量实验数据 

每一类别实验重复做3次，实验数据取3次试验的平均值，填入表1并计算。

表1 定量实验数据表 

实验类别	粉尘总质量(g)	通过除尘网粉尘质量(g)	除尘网吸附粉尘质量(g)	除尘效率(%)
					无绒毛网	15	11.3	3.7	24.67
适量干燥绒毛网	15	8.7	6.3	42.00
					较厚干燥绒毛网	15	8.5	6.5	43.33
适量湿润绒毛网	15	1.8	13.2	88.00

5、实验总结

1)    不带绒毛的网本身会挡尘，但是难以吸附，且过尘量大。网上附着绒毛时，吸附和挡尘效果会随着绒毛含量的增加而增加。绒毛含量的增加会影响空气过流，空气过流受到扰动时，防尘网的除尘效果会受到影响。

2)    湿润绒毛的除尘效果明显优于干燥绒毛，且其除尘效果已经达到要求，再增加绒毛含量难以大幅度提高除尘效果，也不经济。 

3)    使用水循环系统将除尘网上吸附的粉尘及时冲掉收集，可以使装置充分发挥作用。 

4)    装置实际的除尘效率将会达到90%以上，并且该效率可以在循环水系统的辅助作用下长期保持较高水平。 

以上所述为本实用新型的最佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种湿式仿生植幕除尘装置，其特征在于：包括仿生植幕除尘网（1），滴灌滴水管（2），回收装置（3），净化收集装置（4）及水循环系统；所述仿生植幕除尘网（1）上分布有绒毛（9）；所述滴灌滴水管（2）设置在仿生植幕除尘网（1）的上缘；所述回收装置（3）设置在仿生植幕除尘网（1）的下方；所述净化收集装置（4）包括依次设置的沉淀池（12）、过滤池（13）和净水池（14）；所述水循环系统包括进水管（5）、出水管（10）、循环水泵（6）、抽水水泵（7），进水管连通回收装置（3）和沉淀池（12），出水管（10）上设置有循环水泵（6），出水管的一端与滴灌滴水管（2）连接，另一端设有2个分支，分别和净水池（14）、抽水水泵（7）连接。

2.如权利要求1所述的湿式仿生植幕除尘装置，其特征在于：所述滴灌滴水管（2）的管身上设置有滴水孔（11）。

3.如权利要求1所述的湿式仿生植幕除尘装置，其特征在于：所述回收装置（3）为槽状结构，其底部为V状，底部的一端设置有供进水管连接的出水口（16），且底部朝出水口（16）方向向下倾斜。

4.如权利要求1所述的湿式仿生植幕除尘装置，其特征在于：所述仿生植幕除尘网（1）的上方及其一侧或两侧设置有钢制框架（8）。

5.如权利要求1所述的湿式仿生植幕除尘装置，其特征在于：所述过滤池（13）中放置有活性炭。

6.如权利要求1所述的湿式仿生植幕除尘装置，其特征在于：所述绒毛（9）的材料为防水丝绵。

7.如权利要求1所述的湿式仿生植幕除尘装置，其特征在于：所述沉淀池（12）和过滤池（13）之间，过滤池（13）和净水池（14）之间分别通过有机玻璃（15）隔开，且有机玻璃上部设置有孔洞。