CN205188012U - 多功能水质改善器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种多功能水质改善装器。主要包括驱动器、壳架、叶轮、输水口、输水管、药剂投加装置、悬浮装置、驱动装置、气水混合增氧装置、分水头和分水管等功能模块,通过这些功能模块的选择组合和形变,使水、藻类和底泥发生位移,从而实现多个功能。本实用新型能够给水体增氧、抑藻和投加药剂,能有效减少水体中的有害物质。能用于藻类严重爆发的深水型水域。本实用新型克服了现有同功能装置投资大,运行和维护成本高,效能比低,功能单一的缺点。

Description

多功能水质改善器
技术领域
本实用新型属于水质改善领域,具体涉及一种多功能水质改善器。
背景技术
现有改善水质的物理方法有机械清除、过滤、曝气、遮光、挖掘底泥等多种方法。普遍存在操作难度大、投入大、功能单一、成功的实例少的缺陷。目前国内外水质改善普遍采用的水底布管充氧曝气和扬水曝气技术都是向水体底部输送压缩氧气或压缩空气的“充气抬水”方法。虽然有多种形式,但都没有摆脱将水逆势向上移动的“充气抬水”的思维模式。摆脱不了复杂的压缩供气设备以及安置这些设备的厂房,同样也摆脱不了水下管道系统(包括供气系统和抽取冷却水系统)以及扬水曝气设备,况且水下设备要锚固在水底,造成投资巨大、安装困难且退出成本高。
现有技术需要经过,电能→动能(压缩机工作)→势能(压缩气体)→动能(压缩气体释放实现曝气和扬水)的三次连续能量转换,能量损耗太大。压缩机工作时还有一部分能量转化为热能,引起压缩机发热,因此又必须投入设备和消耗能量抽取水来冷却机器。压缩气体工作时,要经过释放、聚气和再释放的过程来实现扬水,这就引起输送管道压力变化,使得压缩气体通过管道输送过程中有脉冲损失能量现象,如果采用塑料管道输送,则能量损失更大。气体释放过程中有跑、冒现象,尤其在扬水的整个过程中,大量气体以“后跟随”的方式随水体上升,不但浪费了气体,还占据了上扬水体的体积,扬水过程结束后才能重新开始聚气,使得压缩气体有效利用率低。现有技术为了抑制表面藻类采用了全层循环的扬水曝气方式,由于循环对象量(整个水体)非常之多,全层曝气所需要的能量非常大。由于以上的缺陷造成运行成本非常高。现有技术整个系统结构复杂,而且释放、聚气和再释放不断循环引起的受力变化容易造成管道和设备损坏,因此维护成本高。
现有技术虽有曝气,却又通过扬水将增氧后的低层水送往表层。同时扬水筒底口上层的水靠自重迅速下沉补充,造成靠近底泥的底层水体很难实现增氧。杨水筒内有限的扬水量在巨大的水体表面铺开、下沉,只能带动少量的藻类做短距离的缓慢下沉。而且以杨水筒为中心,沿径向水体下沉的速度和量会迅速衰减,影响范围的半径很难超过100米。由于是间歇式的扬水,间歇期间,下沉的藻类又会上浮。因而抑制藻类效果有限。现有技术只有经过长时间连续运行才能有些许效果,因此现有技术效能比极低。
实用新型内容
要解决的技术问题:本实用新型提供一种简单而且高效的设备代替上述复杂的系统,解决投资巨大、安装困难、退出成本高、运行和维护成本高、效能比低的问题。并能直接抽排或利用泄洪将藻类、底泥和底层富含有害物质的水排出水库。
技术方案:为解决上述技术问题本实用新型采用的技术方案有三种。
第一种技术方案:一种多功能水质改善器,其特征在于:主要包括驱动器、壳架、叶轮、输水口和控制线路。所述驱动器可以是电动机,在无电的地方可以用内燃机。所述壳架的向水面密闭,是兼具支撑和悬浮作用的壳体。所述驱动器安装于壳体内,驱动轴穿过底部带密封装置的孔伸到壳体外。所述叶轮安装于驱动轴上,叶轮置于输水口的圆管内,形成抽水装置。所述输水口通过导流板与壳架的下面连接。
上述的多功能水质改善器,其特征在于:还包括悬浮装置。所述悬浮装置与壳架连接,增加了稳定性和浮力,为增大输水量提供支持。
第二种技术方案:一种多功能水质改善器,其特征在于:主要包括驱动器、悬浮装置、壳架、叶轮、输水口和控制线路。所述壳架是具有支撑和连接作用的开放性壳形支架。所述悬浮装置与壳架连接,为设备提供浮力。所述驱动器安装在壳架上,驱动轴伸到壳架下,所述叶轮安装在驱动轴端。所述输水口上端有导流板与壳架下面连接,使叶轮置于输水口的圆筒内,形成抽水装置。
上述的两种多功能水质改善器,其特征在于:还包括输水管。所述输水管与输水口的端口连接。输水管的长度根据水深和要混合的范围决定。
上述的两种多功能水质改善器,其特征在于:还包括药剂投加装置。所述药剂投加装置安装在设备水面以上部分的顶部。
上述的两种多功能水质改善器,其特征在于:还包括气水混合增氧装置。所述气水混合增氧装置主要由进气通道、罩子和叶轮组成。所述罩子套在驱动轴外侧,并固定在叶轮上方的壳架上。
第三种技术方案:一种多功能水质改善器,其特征在于:在第二种技术方案的基础上,将悬浮装置与主体设备的直接连接方式改为用绳索或链条连接,主体设备可以潜入水中。为了在抽吸底泥时,实现底泥与水按比例混合,壳架设计为半开放型壳体。所述主体设备包括驱动器、壳架、叶轮、输水口和输水管,主体设备可以依据需要保持竖直、横向或倒置,可以采用2个以上独立的悬浮装置,分别用绳索或链条为设备的不同部分提供悬吊和定位,可以改变绳索或链条的长度来定位,也可以用卷扬机来调节绳索或链条的长度。
上述三种多功能水质改善器,其特征在于:输水口主要有三种结构形式。一种是直筒形;一种是圆筒形的下端连接着直径放大了的出水口;另一种是圆筒下端具有2个以上的分支出水口。出水口可以选择连接输水管,以扩大输水范围。
上述三种多功能水质改善器,其特征在于:还包括分水头和分水管。所述分水头是有2个以上开口的壳体,分水头的进水口与输水管末端连接,分水头的出水口与分水管连接。
上述三种多功能水质改善器,其特征在于:还包括推进装置(8)。所述推进装置(8)与悬浮装置或壳架连接。所述推进装置(8)主要由叶轮、驱动器和支架组成。
有益效果:本实用新型采用上述方案,用机械的方法将表层溶氧量和温度均较高的水与底部水体混合,从而提高底层水的溶氧量和温度。氧化降解了引起水嗅味和色度的还原性有机物,氧化沉淀去除了铁、锰,沉淀钝化了磷元素,抑制了引起底泥污染物释放的厌氧微生物,从而抑制了底泥中磷、氮、铁、锰、有机物等有害物质的释放,达到降低水体富营养化程度的效果。当水体富含藻类时,本实用新型可以将富含藻类的水强制、快速、大量地注入深层,从而达到抑制藻类的效果。开放型的设计使得无论藻类已经成絮、成网甚至悬浮聚集成层,都能处理。首先叶轮对藻类群体及细胞有机械破坏作用,将其粉碎。其次将藻类不断输送到下层,使藻类在下层高水压环境下气泡核,甚至细胞壁破裂,使藻类失去活力。再次藻类在下层黑暗区无法进行光合作用而无可避免地逐步衰亡。多功能水质改善器连续、大量、快速将表层水输送到下层,同时实现增氧和抑藻的目的,避免了水质恶化,提高了水环境质量。
本实用新型是由多个单元功能模块依不同需要进行组合和形变的一种多功能水质改善器,是既能置于水面又可以潜入水中的使水体混合的结构简单的可移动设备。该技术方案摆脱了复杂的供气系统、厂房和水下管道系统以及水下曝气、扬水设备,从而解决了现有技术系统投资巨大、安装困难且退出成本高的问题。多功能水质改善器由于只有一次能量转换(电能或燃料燃烧的热能转化成动能),节能环保,且结构简单、系统运行稳定可靠,使用维护管理方便。而且能够实现只进行局部水体的交换和混合,与全层全量混合相比大大减少了能量的消耗。解决了运行和维护成本高的问题。由于采用了直接向底层大量输送富氧水和直接强制高效将藻类注入下层而灭藻的方法,且能够同时实现增氧和抑藻的目的(见图6左2),是一种高效低耗的技术,解决了效能比低的问题。在水库泄洪时,利用该装置将藻类、底泥和底层富含有害物质的酸性欠氧水注入洪水中,使其随洪水排出水库(见图6左1和左3)。平时也可将死亡的藻类和底泥堆在泄洪时洪水的通道上,待泄洪时使其随洪水排出水库。还可以利用该实用新型将底泥或藻类通过溢洪口或其他低凹处直接排出水库(见图6左1和右1)。从而减少水体营养物质和其他有害物质,降低水体富营养化的风险。
本实用新型与现有技术相比有以下优点:
1、本实用新型结构简单,使用方便,高效节能,功能强大。
2、本实用新型依据不同功能采用了模块化设计,可以根据需要进行不同的组合和形变,从而可以方便实现多个功能。
3、本实用新型采用了开放性设计,因此不惧怕藻类严重爆发,即便是藻类在水面已泛滥悬浮聚集成层,只要水深超过10米就有效果,水深超过30米效果尤其明显。
4、本实用新型能够同时实现抑制藻类和增氧的目的。
5、本实用新型能够将藻类、底泥和底层富含有害物质的酸性水注入泄洪时潜流的洪水中。或者注入平常泄洪时洪水的通道中,泄洪时这些有害物质就能随洪水排出水库。还可以将底泥或藻类通过溢洪口或其他低凹处直接排出水库。能将营养物质和其他有害物质排出水库,降低水体有害物总量是该实用新型的突出优点。
6、本实用新型用两种特别的设计来实现给水体增氧时水体局部的温度和比重不发生急剧的变化,从而不打破水体的分层,即只进行水体的局部混合而非全层混合。这样即为基于水质的取水水层的选择提供了可能,又节约了能源。第一种是把输水口的出水口设计成2个以上,使水体进行大范围混合。另一种是设计了分水头和分水管这样的结构,而且为分水管上壁设计了众多的孔,增大了扩散面,缓慢混合也不至于搅起底泥。
7、本实用新型可以通过卷扬机控制绳索的长度、通过改变输水管的长度、用另外独立的悬浮装置与出水口或分水头连接这几种方式准确定位出水口的位置,来实现水和药剂向水体特定区域和层面的精准投放。
8、本实用新型可以通过调换叶轮或让驱动器反转来改变输水的方向,也可以将下层或底层低温、欠氧、无藻的水连续提上表层与空气直接接触,从而实现水体增氧。当水体富含藻类时,由于表层水体不断更新为下层低温、无藻的水,使藻类在低温和不断下潜的环境下无法繁殖,从而达到抑制藻类的效果。
9、本实用新型增氧、抑藻效率高,需要不断变换位置,装上自浮动装置,可以进一步提高效率。如果增加水质检测探头和GPS系统,依据水质指标设定自动控制程序,就可以实现无人值守自动巡航改善水体水质,能方便地扩展功能和实现自动化。
附图说明
图1、图2、图3、图4和图5为该实用新型的几种典型的组合方式,图6是列举的几种应用示例。
附图标记说明:
1-驱动器;2-壳架;3-叶轮;4-输水口;
5-输水管;6-药剂投加装置;7-悬浮装置;8-推进装置,
9-气水混合增氧装置;10-分水头;11-分水管。
具体实施方式
如上所述,该实用新型可以依据需要选用不同的功能模块进行组合,产生多种实施方式。
如图1所示,设备由驱动器(1)、壳架(2)、叶轮(3)、输水口(4)组成,输水管(5)为根据水深选装的部件。壳架(2)是具有悬浮和支撑作用的壳体,其底部中央设有能使驱动器(1)的驱动轴穿过的带密封装置的孔,该孔周围设有带密封垫的用于安装驱动器(1)的孔。壳架(2)的底部和侧壁必须密闭,以便可以兼具悬浮功能。输水口(4)下端是圆筒形,其上端具有与壳架(2)连接的均匀分布的导流板。叶轮(3)安装在从壳架(2)底部中央孔伸出的驱动轴的端部。叶轮(3)置于输水口(4)的圆筒内,形成抽水装置。水较深时可选用长度与水深相应的输水管(5),输水管(5)与输水口(4)的下口连接。驱动器可以是内燃机或电动机。这是该实用新型较简易的组合,可以发挥增氧降藻以及混合或抽除藻类的作用。
如图2所示,输水口(4)设计成有2个以上出水口,每个出水口可选择安装一根输水管(5),输水管分别伸开,可以实现大范围的水体混合,大大提高了增氧效率又可以不打破水体的分层,不影响选择优质水层取水。悬浮装置(7)可以不选用,如果选用了可以连接于壳架(2)的外壁来增加稳定性和浮力,为叶轮(3)高速旋转增大输水量提供支持。该实用新型连续输水量大,交换率高,推进装置(8)的选用可以实现设备的自移动,增大了工作范围,进一步提高了效率。推进装置(8)可以与悬浮装置(7)和壳架(2)的其中一个或两个连接。气水混合增氧装置(9)的选用可以增加水的溶氧量,提高增氧的效率。气水混合增氧装置的罩子大口朝下安装在壳架与叶轮之间,并包围着驱动轴,进气管可沿壳架(2)侧壁布设,一直伸到上部空气中。驱动器可以是内燃机或电动机。
如图3所示,除主要设备外,可以选用药剂投加装置(6)、悬浮装置(7)、推进装置(8)(8)、气水混合增氧装置(9)、分水头(10)、分水管(11)。安装于壳架(2)上部的药剂投加装置(6)通过沿壳架(2)外壁布设的输药管将有益菌、活性炭、絮凝剂等水质改善剂投加到输水口(4)内,由叶轮(3)将药剂与水混合,并精准投加到水体适当位置。分水头(10)和分水管(11)的选用可以增大混合范围,减慢局部混合速度,增氧降藻时混合层的水温和比重不发生大的急剧变化,从而不打破水体分层。提高了底层增氧的效果,降低了能耗,同时不影响选择优质水层取水。分水头(10)的上口与输水管(5)的下口连接。分水管(11)与分水头(10)的水平口连接。分水管的上管壁设置多个向上的小孔,这样的设计是为避免水流冲起底泥,并进一步增加扩散区域。驱动器可以是内燃机或电动机。
如图4所示,为了实现设备的大型、高效化,以及适宜藻类大量爆发的水域。壳架(2)设计成尽量开放的支架,方便了大量藻类的吸入。驱动器(1)安装在壳架(2)上端的中央,驱动轴伸到壳架(2)下端。叶轮(3)安装在驱动轴端部。输水口(4)上端的均匀分布的导流板与壳架(2)下面连接,使叶轮(3)置于输水口(4)的圆筒内,形成抽水装置。输水管(5)与输水口(4)的下口连接。壳架(2)不具有悬浮作用,因此,悬浮装置(7)是必不可少的。悬浮装置(7)与壳架(2)上端外侧连接。可选用的药剂投加装置(6)安装在悬浮装置(7)上端,通过加药管投加药剂。推进装置(8)(8)可以与悬浮装置(7)和壳架(2)的其中一个或两个连接。气水混合增氧装置(9)的罩子大口朝下安装在壳架与叶轮之间,并套在驱动轴外。分水头(10)的上口与输水管(5)的下口连接。分水管(11)与分水头(10)的水平口连接。驱动器可以是内燃机或电动机。
如图5所示,主体设备与必不可少的悬浮装置(7)用绳索或链条通过起调节作用的卷扬机连接,选用的推进装置(8)(8)与悬浮装置(7)连接,主体设备潜入水中。主体设备可以依据需要保持竖直(见图5)、横向或倒置(见图6左1,根据需要可选用2个以上独立的悬浮装置)的姿态,实现任意区域间水体的混合。主体设备横向或倒置(见图6左1)时(药剂投加装置(6)和气水混合增氧装置(9)没有作用,不必选用),壳架(2)没入底泥浅层,依靠叶轮(3)的转动和设备的震动,将底泥和底层水质差的水混合后注入洪水潜流通道,随泄洪排出水库。壳架(2)设计成半开放的壳体,保证了底泥和水的混合比例,使混合水的比重接近于洪水,方便混入洪水潜流层,而不至于下沉。主体设备竖直时,可选用的药剂投加装置(6)与悬浮装置(7)的上方连接,通过长长的加药管将药剂投加到输水口内。主体设备竖直时,可选用的气水混合增氧装置(9)可以通过上口置于空气中的长长的进气管来增氧。此种实施方式的驱动器只能是防水电动机。
如图6所示,列举了该实用新型的几种主要应用,左1是将底泥和底层富含营养成分及有害成分的酸性欠氧水混合后注入潜流洪水层,随泄洪水排出水库的应用示例。如果使用较长的输水管就可以通过溢洪口或其他低凹处将底泥和劣质水直接排出水库。左2是将富含溶解氧和藻类的表、浅层水注入底层,给底层增氧的同时使浅层降藻的应用示例。左3是将藻类聚集层的藻和水注入潜流洪水层,随泄洪水排出水库的应用示例。右1是将藻类通过溢洪口排出水库的应用示例。
以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例,并非对本实用新型作任何限制,本实用新型不同功能模块可以组合成多种实施方式,凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能水质改善器,主要包括驱动器(1)、壳架(2)、叶轮(3)、输水口(4)和控制线路,其特征在于:所述驱动器(1)可以是电动机,在无电的地方可以用内燃机,所述壳架(2)的向水面密闭,是兼具支撑和悬浮作用的壳体,所述驱动器(1)安装于壳架(2)内,驱动轴穿过底部带密封装置的孔伸到壳架(2)外,所述叶轮(3)安装于驱动轴上,叶轮(3)置于输水口(4)的圆筒内形成抽水装置,所述输水口(4)通过导流板与壳架(2)的下面连接。
2.根据权利要求1所述的多功能水质改善器,其特征在于:还包括悬浮装置(7),所述悬浮装置(7)与壳架(2)连接,悬浮装置(7)增加了稳定性和浮力,为增大输水量提供支持。
3.根据权利要求2所述的多功能水质改善器,其特征在于:所述壳架(2)是具有支撑和连接作用的开放性壳形支架,所述悬浮装置(7)与壳架(2)直接连接,为设备提供浮力,所述驱动器(1)安装在壳架(2)上,驱动轴伸到壳架(2)下,所述叶轮(3)安装在驱动轴端,所述输水口(4)上端有导流板与壳架(2)下面连接,使叶轮(3)置于输水口(4)的圆筒内,形成抽水装置。
4.根据权利要求1或3所述的多功能水质改善器,其特征在于:还包括输水管(5),所述输水管(5)与输水口(4)的端口连接,输水管(5)的长度根据水深和要混合的范围决定。
5.根据权利要求1或3所述的多功能水质改善器,其特征在于:还包括药剂投加装置(6),所述药剂投加装置(6)安装在设备水面以上部分的顶部。
6.根据权利要求1或3所述的多功能水质改善器,其特征在于:还包括气水混合增氧装置(9),所述气水混合增氧装置(9)主要由进气通道、罩子和叶轮(3)组成,所述罩子套在驱动轴外侧,并固定在叶轮(3)上方的壳架(2)上。
7.根据权利要求3所述的多功能水质改善器,其特征在于:悬浮装置(7)与壳架(2)或输水管(5)用绳索或链条连接,主体设备可以潜入水中,所述的壳架(2)是半开放型壳体,所述主体设备包括驱动器(1)、壳架(2)、叶轮(3)、输水口(4)和输水管(5),主体设备可以依据需要保持竖直、横向或倒置,可以采用2个以上独立的悬浮装置(7),分别用绳索或链条为设备的不同部分提供悬吊和定位,可以改变绳索或链条的长度来定位,也可以用卷扬机来调节绳索或链条的长度。
8.根据权利要求1、3或7所述的多功能水质改善器,其特征在于:输水口(4)主要有三种结构形式,一种是直筒形,一种是圆筒形的下端连接着直径放大了的出水口,另一种是圆筒下端具有2个以上的分支出水口,出水口可以选择连接输水管(5),以扩大输水范围。
9.根据权利要求1、3或7所述的多功能水质改善器,其特征在于:还包括分水头(10)和分水管(11),所述分水头(10)是有2个以上开口的壳体,分水头(10)的进水口与输水管(5)末端连接,分水头(10)的出水口与分水管(11)连接,分水管(11)上壁可布设众多的孔。
10.根据权利要求1、3或7所述的多功能水质改善器,其特征在于:还包括推进装置(8),所述推进装置(8)与悬浮装置(7)或壳架(2)连接,所述推进装置(8)主要由叶轮(3)、驱动器(1)和支架组成。
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CN112321103A (zh) * 2020-11-03 2021-02-05 中电建生态环境集团有限公司 一种底泥污染物锁定方法

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