CN208684548U - 一种用于深水型水体原位修复的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于深水型水体原位修复的设备，所述设备包括漂浮系统、被动抽吸系统、延伸系统；所述漂浮系统用于所述设备在水面上的浮动，所述被动抽吸系统包括抽吸腔和通气装置，所述抽吸腔包括进气口，及与延伸系统相连的进泥口，所述延伸系统包括与进泥口连通的延伸体及与该延伸体连通的具有空腔的吸收器。本实用新型可对深水型水体进行底部污泥的原位修复，无需对水体进行更换、清淤作业即可实现水体净化，且净化后不再出现二次污染。

Description

一种用于深水型水体原位修复的设备

技术领域

本实用新型属于涉及一种水污染处理设备。

背景技术

我国目前有大量的水体存在各类污染，如93%以上的公园水体存在富营养化，85%以上的湖泊存在富营养化，全国地级以上城市有接近2000条河道为黑臭水体，这些污染问题不仅严重影响了城市形象，更是严重损害了城市人居环境及人民的身心健康。

现有技术中对水体污染的处理方式包括物理法、化学法、生物法。使用净水设备等物理方法对水体进行净化、抽换；向水体通入氧气；增加水体循环；向水体中添加化学、生物试剂进行净化等。其中添加化学、生物试剂的处理方法有可能进一步损伤水体生态系统，带来二次污染等新的危害；使用净水设备进行净化、抽换水体的方式通常能源、资源消耗大，只适合单次去污处理，处理效果难以持续保持；增加水体循环、向水体通入氧气的方式通常处理效率低，处理周期长，且处理效果不佳。

现有技术中使用到的其它水体净化方法或设备通常都具有上述问题中的一种或多种，更普遍具有以下难以解决的问题：覆盖范围浅，仅能对水域中上部的水体进行处理，对于较深的水体则无能为力；仅能对水体进行净化，而对水体的自身生态净化能力没有带来提升；通常只能定点作业，覆盖范围小，不能多点同时作业或移动式作业。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决以上现有技术中存在的问题，提供一种可在深水中进行水体净化并同时具有改善水体生态能力，处理过程中不需对水体进行更换的设备，本设备在处理底部具有淤泥的黑臭水体时相对于现有技术具有显著的优势。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于深水型水体原位修复的设备，其包括漂浮系统、被动抽吸系统、延伸系统，其中所述漂浮系统用于所述设备在水面上的浮动，所述被动抽吸系统包括抽吸腔，向抽吸腔内通入外部气体的位于水面上的通气装置，所述抽吸腔包括供所述外部气体进入的进气口，与延伸系统相连的进泥口，位于抽吸腔上、远离进泥口一端的排放口，所述延伸系统包括与进泥口连通的弹性延伸体及与该延伸体连通的具有空腔的吸收器，所述吸收器表面设有自吸收器外部贯通入吸收器内部的吸收口，所述吸收器的平均密度大于水的密度。

本实用新型借由上述方案可实现对深水型水体的去污处理，可以理解的是，其也具有处理一般深度或较浅水体的能力。

本实用新型所处理的水体的深度可达100m以上。

上述方案中所述原位修复是指的不需对水体进行更换，不需对水体底部淤泥进行抽出、排放等，而直接在水体系统内部进行的修复。

所述吸收器的平均密度是指的吸收器的总质量与其总体积的比值。

所述漂浮系统可通过多种方式实现，如与设备直接相连的浮体、浮球，为设备漂浮提供动力的机械、电学系统等，实现漂浮的人力、生物作用等。

所述通气装置在可实现向抽吸腔内通气的功能下可有多种选择，如使用风机及其输送系统，气泵及其输送系统等，或气体储存、输送设备及系统。

上述方案中所述进泥口并不指进入该口内的物质为泥，在实际应用中，进入该口的物质更多的情况下是水体底部的泥水混合物。

上述方案中所述弹性延伸体是指的延伸体由弹性材料构成，如弹性塑料、橡胶、橡塑混合物、软性金属管等，以可以在与吸收器连通后被拉长为低弹性限度。

优选的是，所述进泥口的口径为所述进气口口径的1/20~1/3。

在一种具体的实施方式中：所述漂浮系统包括支架及连接于支架端部的浮体，所述被动抽吸系统连接于支架下方。

在一种具体的实施方式中：上述浮体包括多个单元浮体，所述单元浮体在支架端部共同围成正多边形或圆形。

在该实施方式中，由单元浮体组成正多边形或圆形，可为漂浮系统提供较平衡的浮力，以此提高稳定性，即使水域较大风浪也能承受，避免倾翻。

在一种具体的实施方式中：所述通气装置包括位于漂浮系统上端的风机，输送风机内气体至抽吸腔内的输气管，及位于输气管靠近抽吸腔底部的一端的曝气盘。

在一种具体的实施方式中：所述抽吸腔上端设有自抽吸腔内部贯通出抽吸腔外部水体中的排放口。

该实施方式中，排放口不仅可作为在抽吸腔内处理后的泥水混合物向水体内排放的通道，还可促进抽吸腔内、外部的升流和降流的循环，同时可作为推动本设备在水体漂浮的动力，在另外的一些实施方式中通过在不同侧面的排放口处设置阻挡物的方式，还可以调整设备在水面上浮动的方向。

在一种具体的实施方式中：所述抽吸腔中部还设有填料层。

在一种具体的实施方式中：所述漂浮系统上端还设有第一电子控制器，所述第一电子控制器两端连接有第一机械控制杆，其可控制第一机械控制杆水平方向的伸缩频率及持续时间，所述第一机械控制杆另一端与第二电子控制器连接；所述第二电子控制器下端连接有第二机械控制杆，其可控制第二机械控制杆垂直方向的伸缩和水平方向的旋转的频率及持续时间，所述第二机械控制杆另一端与导流板固定连接。

该实施方式中通过第一电子控制器和第一机械控制杆可以水平方向移动导流板，同时通过第二电子控制器和第二机械控制杆可以控制导流板的深度和水平角度，使导流板能够水平旋转0~360º，相邻导流板之间共同形成一定角度时会影响水流、气流从抽吸腔排出时的方向，从而改变水流、气流对设备反推力的方向，使设备在向前移动的过程中能够向左或向右偏移，帮助设备的移动更加灵活，能更准确的到达水域坐标。

在一种具体的实施方式中：所述漂浮系统上端还设有太阳能板，所述太阳能板与风机相连。

在一种具体的实施方式中：所述抽吸腔底端均匀连接有多个延伸系统。

在一种具体的实施方式中：所述多个延伸系统之间设有连接器，所述连接器包括连接件和固定于连接件端部的卡扣件，所述卡扣件与延伸体可拆卸连接。

该实施方式可增加设备稳定性，使抽吸腔在有多个延伸系统的情况下，不会因为运动造成相互缠绕或者碰撞，避免不必要的破坏与损失。

在一种具体的实施方式中：所述延伸体的质量M、其与所述吸收器接触处的截面积S、其杨氏模量E、在弹性变形区内的最大拉伸长度Lm、无外力情况下的自然长度L₀与吸收器的质量m及吸收器的总体积v满足以下数值关系式：m≤ES（Lm-L₀）/gL₀-M+v，其中g表示重力加速度，该数值关系式中以质量单位为g、ES（Lm-L₀）/gL₀的总单位为g、体积v的单位为cm³后的数值为计。

该方案中所述弹性变形区是指的在该区域内，延伸体材料符合弹性形变。

该实施方式可合理调控延伸系统在水体内的伸长能力，使延伸系统中的吸收器能有效地接触水体底部，同时不造成延伸体过度拉伸，而造成泥水混合物上升困难。

本实用新型具备以下有益效果：

（1）本实用新型通过延伸系统与被动抽吸系统的配合，可以对深水型水体进行净化，净化过程中水体底部的淤泥可在延伸系统内自动提升，其后被活化，再排入水体，从而实现了水体的原位修复；

（2）本实用新型通过漂浮系统与被动抽吸系统的配合，可在水体表面自由漂浮，由此与延伸系统配合后，实现水体底部的移动式清理；

（3）本实用新型处理过程中，不需对水体产生主动、直接的抽吸作用，因此不需水泵等高耗能设备，节约能源；

（4）本实用新型在一个水域的处理工作完成后，净化效果明显、持久，不会产生二次污染；

（5）在本实用新型的优选方案中通过电子控制器和机械杆对导流板控制，能够使设备移动方向更加自由和灵活，提高了工作效率，降低了固定成本。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构的主视示意图；

图2是本实用新型的一种结构的俯视示意图；

图中标记说明如下：

1、漂浮系统；2、支架；3、浮体；4、被动抽吸系统；5、抽吸腔；6、通气装置；7、风机；8、输气管；9、曝气盘；10、进气口；11、进泥口；12、延伸系统；13、延伸体；14、吸收器；15、吸收口；16、第一电子控制器；17、第一机械控制杆；18、第二电子控制器；19、第二机械控制杆；20、导流板；23、排放口；40、填料层；45、太阳能板。

具体实施方式

一种用于深水型水体原位修复的设备，其包括漂浮系统、被动抽吸系统、延伸系统，其中所述漂浮系统用于所述设备在水面上的浮动，所述被动抽吸系统包括抽吸腔，向抽吸腔内通入外部气体的位于水面上的通气装置，所述抽吸腔包括供所述外部气体进入的进气口，与延伸系统相连的进泥口，位于抽吸腔上、远离进泥口一端的排放口，所述延伸系统包括与进泥口连通的弹性延伸体及与该延伸体连通的具有空腔的吸收器，所述吸收器表面设有自吸收器外部贯通入吸收器内部的吸收口，所述吸收器的平均密度大于水的密度。

在一种具体的实施方式中所述进泥口的口径可为所述进气口口径的1/20~1/3。

在一种具体的实施方式中所述漂浮系统可包括支架及连接于支架端部的浮体，所述被动抽吸系统连接于支架下方。

在一种具体的实施方式中上述浮体可包括多个单元浮体，所述单元浮体在支架端部围成正多边形或圆形。

在一种具体的实施方式中所述通气装置可包括位于漂浮系统上端的风机，输送风机内气体至抽吸腔内的输气管，及位于输气管靠近抽吸腔底部的一端的曝气盘。

在一种具体的实施方式中所述抽吸腔上端可设有自抽吸腔内部贯通出抽吸腔外部水体中的排放口。

在一种具体的实施方式中所述抽吸腔中部还可设有填料层。

在一种具体的实施方式中所述漂浮系统上端还可设有第一电子控制器，所述第一电子控制器两端连接有第一机械控制杆，其可控制第一机械控制杆水平方向的伸缩频率及持续时间，所述第一机械控制杆另一端与第二电子控制器连接；所述第二电子控制器下端连接有第二机械控制杆，其可控制第二机械控制杆垂直方向的伸缩和水平方向的旋转的频率及持续时间，所述第二机械控制杆另一端与导流板固定连接。

该实施方式中通过第一电子控制器和第一机械控制杆可以水平方向移动导流板，同时通过第二电子控制器和第二机械控制杆可以控制导流板的深度和水平角度，使导流板能够水平旋转0~360º，导流板之间形成一定角度时会影响水流、气流从抽吸腔排出时的方向，从而改变水流、气流对设备反推力的方向，使设备在向前移动的过程中能够向左或向右偏移，帮助设备的移动更加灵活，能更准确的到达水域坐标。

在一种具体的实施方式中所述漂浮系统上端还可设有太阳能板，所述太阳能板与风机相连。

在一种具体的实施方式中所述抽吸腔底端可均匀连接有多个延伸系统。

在一种具体的实施方式中所述多个延伸系统之间可设有连接器，所述连接器包括连接件和固定于连接件端部的卡扣件，所述卡扣件与延伸体可拆卸连接。

在一种具体的实施方式中所述延伸体的质量M、其与所述吸收器接触处的截面积S、其杨氏模量E、在弹性变形区内的最大拉伸长度Lm、无外力情况下的自然长度L₀与吸收器的质量m及吸收器的总体积v满足以下数值关系式：m≤ES（Lm-L₀）/gL₀-M+v，其中g表示重力加速度，该数值关系式中以质量单位为g、ES（Lm-L₀）/gL₀的总单位为g、体积v的单位为cm³后的数值为计。

实施例1

如附图1~2所示的一种用于深水型水体原位修复的设备，所述设备包括漂浮系统1、被动抽吸系统4、延伸系统12，其中所述漂浮系统1包括支架2及连接于支架端部的浮体3，所述支架2中间下端与被动抽吸系统4固定连接，所述浮体3包括3个单元浮体，并由该3个单元浮体共同组成一个正三角形，所述被动抽吸系统4包括抽吸腔5，向抽吸腔内通入外部气体的通气装置6，所述通气装置6包括位于漂浮系统1上端的风机7，输送风机7内气体至抽吸腔5内的输气管8，及位于输气管8靠近抽吸腔5底部的一端的曝气盘9，所述风机7具体固定在支架2上端，所述输气管8通过抽吸腔5上的进气口10进入抽吸腔5内部，所述抽吸腔5上部设有自抽吸腔5内部贯通出抽吸腔5外部水中的排放口23，其中部设有填料层40，其底部还设有与延伸系统12相连的进泥口11，所述延伸系统12包括与进泥口11连通的延伸体13及与该延伸体13连通的具有空腔的吸收器14，所述吸收器14为中空吸收盘，其周围侧面及底面设有多个吸收口15。

实施例2

作为优选如附图1~2所示的一种用于深水型水体原位修复的设备，在实施例1的基础上，支架2顶部还设有太阳能板45，所述太阳能板45分别与风机7相连、第一电子控制器16、第二控制器19电性连接。

为了更好的提高设备的移动灵活性，所述支架2上端还设有第一电子控制器16，所述第一电子控制器16具体固定设置在风机7上端，所述第一电子控制器16两端连接有第一机械控制杆17，其可控制第一机械控制杆17水平方向的伸缩频率及持续时间，所述第一机械控制杆17另一端与第二电子控制器18连接；所述第二电子控制器18下端连接有第二机械控制杆19，其可控制第二机械控制杆19垂直方向的伸缩和水平方向的旋转的频率及持续时间，所述第二机械控制杆19另一端与导流板20固定连接。

为提高设备工作效率，使设备一次性净化的污染量更大，在所述抽吸腔5底端均匀设置有多个独立的延伸系统12，且所述多个延伸系统12之间设有连接器32，所述连接器32包括连接件33和固定于连接件端部的卡扣件34，所述卡扣件34与延伸体12可拆卸连接，所述连接器32可将多个延伸系统12固定为一个整体或分离。

将上述设备放置入污染严重，水深20~100m以上的静态黑臭水体（如污染严重的水深较大的公园水体）中，通过电池接通风机，或由太阳能提供能源后启动风机，位于水面之上的风机7将外部含氧的空气通过输气管8、进气口10吹入抽吸腔5内，与位于水面下的抽吸腔5内的水形成汽水混合物，汽水混合物上浮，带动与之连通的弹性延伸体13内的泥水混合物自进泥口11进入抽吸腔5内，接受外部空气的活化，延伸体13内的泥水混合物来自与延伸体13连通的吸收器14内，该吸收器14通过拉伸延伸体13而深入水体底部，使水体底部的淤泥自吸收口15进入吸收器14内，在设备移动至新的位置后，若新的位置较先前的位置更深，则吸收器14继续下沉，进一步拉伸延伸体13，若位置更浅，则吸收器14受水体底部的支持，放松延伸体13，使其回复部分形变，由此实现吸收器14始终与水体底部接触的功能。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种用于深水型水体原位修复的设备，其特征在于：所述设备包括漂浮系统、被动抽吸系统、延伸系统，其中所述漂浮系统用于所述设备在水面上的浮动，所述被动抽吸系统包括抽吸腔，向抽吸腔内通入外部气体的位于水面上的通气装置，所述抽吸腔包括供所述外部气体进入的进气口，与延伸系统相连的进泥口，位于抽吸腔上、远离进泥口一端的排放口，所述延伸系统包括与进泥口连通的弹性延伸体及与该延伸体连通的具有空腔的吸收器，所述吸收器表面设有自吸收器外部贯通入吸收器内部的吸收口，所述吸收器的平均密度大于水的密度。

2.根据权利要求1所述的用于深水型水体原位修复的设备，其特征在于：所述漂浮系统包括支架及连接于支架端部的浮体，所述被动抽吸系统连接于支架下方。

3.根据权利要求2所述的用于深水型水体原位修复的设备，其特征在于：所述浮体包括多个单元浮体，所述单元浮体在支架端部共同围成正多边形或圆形。

4.根据权利要求1所述的用于深水型水体原位修复的设备，其特征在于：所述通气装置包括位于漂浮系统上端的风机，输送风机内气体至抽吸腔内的输气管，及位于输气管靠近抽吸腔底部的一端的曝气盘。

5.根据权利要求1所述的用于深水型水体原位修复的设备，其特征在于：所述抽吸腔上端设有自抽吸腔内部贯通出抽吸腔外部水体中的排放口。

6.根据权利要求1所述的用于深水型水体原位修复的设备，其特征在于：所述抽吸腔中部还设有填料层。

7.根据权利要求1所述的用于深水型水体原位修复的设备，其特征在于：所述漂浮系统上端还设有第一电子控制器，所述第一电子控制器两端连接有第一机械控制杆，其可控制第一机械控制杆水平方向的伸缩频率及持续时间，所述第一机械控制杆另一端与第二电子控制器连接；所述第二电子控制器下端连接有第二机械控制杆，其可控制第二机械控制杆垂直方向的伸缩和水平方向的旋转的频率及持续时间，所述第二机械控制杆另一端与导流板固定连接。

8.根据权利要求1所述的用于深水型水体原位修复的设备，其特征在于：所述漂浮系统上端还设有太阳能板，所述太阳能板与风机相连。

9.根据权利要求1～8任一所述的用于深水型水体原位修复的设备，其特征在于：所述抽吸腔底端均匀连接有多个延伸系统。