CN210973942U - 高温含氧水与低温厌氧水混合导流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高温含氧水与低温厌氧水混合导流装置,至少一个表层水取水机构；至少一个底层水取水机构；混合出水机构，具有一横向设置的出水口，且所述出水口位于取水口下侧；以及AI设备，获取表层水取水机构、底层水取水机构以及混合出水机构的检测数据，并根据获取的数据调整表层水取水机构以及底层水取水机构的流量，在出水口处形成一水平方向大范围的有氧水移流，本实用新型利用表层水的高温以及底层水的低温的混合，在出水口水平方向形成大范围的有氧水移流，形成水保护层，利用该流动的水保护层隔离底层水的营养盐供给，以保证底泥中的有害物质析出，会被该水保护层隔离，不会对上侧水源产生影响。

Description

高温含氧水与低温厌氧水混合导流装置

技术领域

本实用新型涉及环保领域，具体涉及一种高温含氧水与低温厌氧水混合导流装置。

背景技术

近年来，我国城镇水库的水体富营养化问题日益严峻，在春夏两季，蓝绿 藻水华爆发，威胁供水安全。在水华发生时每升水中多达几亿个藻细胞，COD (化学需氧氧)和SS(固体悬浮物)等指标亦急剧升高，导致给水厂滤池堵塞、 产水量下降、出水浊度以及藻毒素含量超标等问题，严重者将导致水厂被迫停产。在我国，由于水库的富营养化而引发的供水安全问题已成为制约社会、经济可持续发展的关键性因素，因此急待开发具有针对性的治理水库水华的关键 性技术及方法。

目前，治理水体富营养化污染的方法主要有物理法、化学法、生物生态法。物理法打捞、清淤、引水稀释置换等治理技术成本高昂，劳动力消耗大，只适合小范围的污水治理，适应范围有限。化学法治标不治本，而且会带来难以弥补的二次污染。而生物法由于见效慢，净化周期长，不具备针对性，更适用于预防性治理，而且生物法还存在要适应水体本土的问题，不容易大量繁殖形成优势物种，降低了对水体污染物的治理效果，而且治理的连续性不强，需要不间断的、大量的向水体中补充净化生物，从而直接提高了河道治理的整体运营成本。

而大型水域一般会存在温度分层，是由于水质量的不同，造成水体分为不同物理、化学、生物性质的多个层面，通常分为表层、中层、底层。表层水体是与水表空气交换的水体，其溶解氧量较高；中层水体是温度随水深度变化最剧烈的水体，底层水体是温度较低，溶氧量相对较少，水流速度相对较慢的水体。在不进行交换的情况下，每层水体有其自己的物理化学特性。由于湖泊分层造成的“温跃层”是指温度和密度有巨大变化的一层，是上层的表面水层与底层之间的过渡层。温度分层造成溶解氧、温度、密度、物理、化学性质不同的三层水体。

表层水体产生的藻类等有机质不断沉降至深层水体，伴随着有机质降解等耗氧过程，下层水体溶解氧含量逐步下降，从而导致深层水体处于缺氧状态。在深水湖泊中(水深一般大于10-15m)，温跃层的形成阻碍了上层水体中氧气向下转移，下部静水层缺氧情况更为严重(溶解氧＜2mg/L)。深水湖泊一旦形成严重缺氧环境，就会形成“下层水体缺氧→沉积物磷等内源污染物释放增强→湖泊初级生产力提高→下层水体缺氧加剧”的正反馈效应，湖泊水质将明显恶化，主要表现为水体富营养化加剧、有毒气体硫化氢含量超标、有害重金属含量超标等，危害水生态系统，危及饮用水安全。近年来，因下层水体缺氧所导致的突发性水质恶化事件时有发生，直接威胁着区域供水及生态环境的安全，湖泊、水库等水环境生态系统保护、综合功能修复以及水资源可持续利用俨然已成为目前我国经济建设和社会发展迫切需要解决的热点问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种高温含氧水与低温厌氧水混合导流装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种高温含氧水与低温厌氧水混合导流装置，其包括：

至少一个表层水取水机构，具有第一进水口以及第一出水管道，且在第一出水管道处设置温度传感器、DO传感器以及流量传感器；

至少一个底层水取水机构，具有第二进水口以及第二出水管道，且在第二出水管道处设置温度传感器、DO传感器以及流量传感器；

混合出水机构，分别与第一出水管道以及第二出水管道连接，且具有一横向设置的出水口，且所述出水口位于取水口下侧，且在所述水水口处设有温度传感器、DO传感器以及流量传感器；

以及AI设备，获取表层水取水机构、底层水取水机构以及混合出水机构的温度传感器、DO传感器以及流量传感器检测数据，并根据获取的数据调整表层水取水机构以及底层水取水机构的流量，在出水口处形成一水平方向大范围的有氧水移流。

所述混合出水机构包括高度可调节的伸缩管道以及控制机构，所述控制机构与AI设备通信连接。

所述表层水取水机构包括：

第一浮筒，适用于浮置于水面上，其底部设有导管；

第二浮筒，设置在第一浮筒内部，并将第一支持物内部分成第一水域以及第二水域；

曝气装置，由第二浮筒固定设置，且位于第二水域中，所述曝气装置的上端与第二水域连通，所述曝气装置的任意一侧穿过第二浮筒与第一水域连通，与第一水域连通的一侧设有进水通道，

所述第二浮筒上方设有角度可调节的导向板组件，所述导向板组件隔离第一水域与第二水域设置。

所述底层水取水机构包括：

第一浮筒，适用于浮置于水面上，其底部设有导管；

第二浮筒，设置在第一浮筒内部，并将第一支持物内部分成第一水域以及第二水域；

曝气装置，由第二浮筒固定设置，且位于第二水域中，所述曝气装置的上端与第二水域连通，所述曝气装置与第一水域不连通设置，所述曝气装置的底部设有出水管道，且与导管连通，

所述第二浮筒上方设有角度可调节的导向板组件，所述导向板组件倾斜设置，在曝气装置工作时，将第一水域与第二水域连通设置。

所述第一进水口、第二进水口以及出水口均设有升降机构。

本实用新型的有益效果：本实用新型利用表层水的有氧高温以及底层水的厌氧低温的混合，在出水口水平方向形成大范围的有氧水移流，形成水保护层，利用该流动的水保护层隔离底层水的营养盐供给，以保证底泥中的有害物质析出，会被该水保护层隔离，不会对上侧水源产生影响。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的底层水取水机构的结构示意图。

图3为本实用新型的表层水取水机构的结构示意图。

图中，1、表层水取水机构；2、第一进水口；3、第一出水管道；4、混合出水机构；5、第二出水管道；6、第二进水口；7、底层水取水机构；8、AI设备；9、温度传感器、DO传感器以及流量传感器；11、第一浮筒、12、第二浮筒；13、曝气装置；14、第一水域；15、第二水域；16、离心泵；17、盖板；18、导向板组件；19、底板；110、导管；41、出水口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型公开了一种高温含氧水与低温厌氧水混合导流装置，其包括：

至少一个表层水取水机构1，具有第一进水口2以及第一出水管道3，且在第一出水管道3处设置温度传感器、DO传感器以及流量传感器9；

至少一个底层水取水机构7，具有第二进水口6以及第二出水管道5，且在第二出水管道5处设置温度传感器、DO传感器以及流量传感器9；

混合出水机构4，分别与第一出水管道3以及第二出水管道5连接，且具有一横向设置的出水口41，且所述出水口41位于取水口下侧，且在所述水水口处设有温度传感器、DO传感器以及流量传感器9；

以及AI设备8，获取表层水取水机构1、底层水取水机构7以及混合出水机构4的温度传感器、DO传感器以及流量传感器9检测数据，并根据获取的数据调整表层水取水机构1以及底层水取水机构7的流量，使出水口41处喷射的水流温度大于出水口41所在深度的水温，形成一流动的水保护层。

其中DO传感器为溶解氧传感器，用于检测水中溶解氧浓度。

该AI设备8可以根据底水层取水机构以表层水取水机构1获取的水质状态，如温度、溶解氧以及流量，根据出水口41所在深度的水温，来进行可调混合，在出水口41处形成一水平方向大范围的有氧水移流。

所述混合出水机构4包括高度可调节的伸缩管道以及控制机构，所述控制机构与AI设备8通信连接。利用控制机构带动伸缩管道上下运动，从而调节出水口41的深度。

表层水取水机构1以及底层水取水机构7可以通过同一装置简单切换即可完成功能切换，来适应不同深度的取水口的保护。

所述表层水取水机构1包括：

第一浮筒11，适用于浮置于水面上，其底部设有导管110；

第一浮筒11的上表面略微低于水面，且可漂浮设置，而其底部与导管110连接，该导管110可以是伸缩式，根据水体内需要填充氧气的深度，调节导管110的长度，另外为了便于安装，该导管110与第一浮筒11底部可拆卸连接，如螺旋配合或卡箍卡接等方式固定，便于拆卸运输。

第二浮筒12，设置在第一浮筒11内部，并将第一浮筒11内部分成第一水域14以及第二水域15；

第二浮筒12通过底部与第一浮筒11相连，将第一浮筒11内的水域分成内外两个水域，即第一浮筒11与第二浮筒12之间的第一水域14以及第二浮筒12内的第二水域15；

曝气装置13，由第二浮筒12固定设置，且位于第二水域15中，所述曝气装置13的上端与第二水域15连通，所述曝气装置13的任意一侧穿过第二浮筒12与第一水域14连通，与第一水域14连通的一侧设有进水通道，

曝气装置13则被固定设置在第二浮筒12内，且其自身也具有一定的浮力，因此只需要单边支撑即可，而整个曝气装置13被设置在第二水域15中，其工作时会导致曝气装置13内的压强变化；

所述曝气装置13包括第三浮筒、电机以及离心泵16，离心泵16与电机电连接，所述离心泵16的泵叶置于第三浮筒内。第三浮筒的内径均大于泵叶的外径，以便于泵叶与第三浮筒形成间隙配合，该间隔使得旋转的泵叶通过搅拌第三浮筒中的水以产生向上或向下的水流。

所述第二浮筒12上方设有角度可调节的导向板组件18，所述导向板组件18隔离第一水域14与第二水域15设置。

处于表层水向底层输送功能时，曝气装置13与第一水域14连通，关闭底板19，使得曝气装置13内部为独立的水域，而后调整导向板组件18的位置，完全隔离第一水域14与第二水域15，两者仅仅依靠曝气装置13相连通。此时通过启动曝气装置13，利用离心泵16对第三浮筒内的水进行搅拌，产生冲击，改变第三浮筒内的压强，将第一水域14中的水吸入第三浮筒，并将其通过导管110打入至底层，利用表层水的高溶解氧去填充底层的溶解氧，同时由于吸入的水中富含大量的蓝藻，吸入的蓝藻也被打入至底层，利用底层水的低温强行使得蓝藻进入休眠状态，从而降低表层水的蓝藻含量。

所述底层水取水机构7包括：

第一浮筒11，适用于浮置于水面上，其底部设有导管110；

第一浮筒11的上表面略微低于水面，且可漂浮设置，而其底部与导管110连接，该导管110可以是伸缩式，根据水体内需要填充氧气的深度，调节导管110的长度，另外为了便于安装，该导管110与第一浮筒11底部可拆卸连接，如螺旋配合或卡箍卡接等方式固定，便于拆卸运输。

第二浮筒12，设置在第一浮筒11内部，并将第一浮筒11内部分成第一水域14以及第二水域15；

第二浮筒12通过底部与第一浮筒11相连，将第一浮筒11内的水域分成内外两个水域，即第一浮筒11与第二浮筒12之间的第一水域14以及第二浮筒12内的第二水域15；

曝气装置13，由第二浮筒12固定设置，且位于第二水域15中，所述曝气装置13的上端与第二水域15连通，所述曝气装置13与第一水域14不连通设置，所述曝气装置的底部设有出水管道，且与导管110连通，该出水管道包括可开启的底板19，该底板19在开启时能够将导管110与曝气装置13之间隔离，使得导管110直接与曝气装置13连通。

曝气装置13则被固定设置在第二浮筒12内，且其自身也具有一定的浮力，因此只需要单边支撑即可，而整个曝气装置13被设置在15中，其工作时会导致曝气装置13内的压强变化；

所述曝气装置13包括第三浮筒、电机以及离心泵16，离心泵16与电机电连接，所述离心泵16的泵叶置于第三浮筒内。第三浮筒的内径均大于泵叶的外径，以便于泵叶与第三浮筒形成间隙配合，该间隔使得旋转的泵叶通过搅拌第三浮筒中的水以产生向上或向下的水流。

所述第二浮筒12上方设有角度可调节的导向板组件18，所述导向板组件18倾斜设置，在曝气装置13工作时，将第一水域14与15连通设置。

处于底层水向表层输送功能时，使得曝气装置13与第一水域14隔离，打开底板19，使得导管110直接与第三浮筒连通，调整导向板组件18的角度，使得曝气装置13启动时产生的浪花会被导向板组件18导引至第一水域14，此时第一水域14与第二水域15完全隔离，第三浮筒与导管110连通，启动曝气装置13，利用曝气装置13对第三浮筒内的水进行搅拌，产生冲击，使得水被导向板组件18导引至第一水域14，降低第二水域15中的压强，从而带动底层水上升，并被导引至第一水域14，利用底层水的低温以及低溶解氧，去稀释表层水的温度以及高溶解氧。

该装置具有盖板17，用于第一水域14与曝气装置13的连通与否。

所述第一进水口2、第二进水口6以及出水口41均可设有升降机构。第一进水口2、第二进水口6处均设有温度传感器，可以根据温度传感器检测的温度实时调节两者的深度，去获取对应温度的水。

其中也可以根据AI设备8进行自动调整其深度，以满足混合水能够满足温度跃迁的需求。

另外可以设置太阳能电池，用于对曝气装置13提供电能，便于野外设置本装置时的电源供给。

位于底部的导管110的进水口处周向设置过滤网，为了避免底层水向表层输送输送模式启动时，杂物、鱼虾或石头等物质进入该装置，对设备造成损坏。

导管110周向可以设置若干喷嘴，以加强喷出的水压或调整出水流量，以达到更好的曝气效果。

此外，曝气装置13位于水面上的部分更设置有一外饰体。该外饰体可为装置艺术、或广告物、或不同的景观造型、或警示物等，使本实用新型的曝气装置13，除作曝气以保持池内水质外，同时兼具娱乐及广告 效果。

本实用新型还公开了一种基于上述高温含氧水与低温厌氧水混合导流装置的保护方法，其包括以下步骤：

步骤一、获取底层水取水机构获取的底层水的水温、溶解氧含量以及流量数据；

通过温度传感器实时获取底层水取水机构获得的底层水的水温，通过DO传感器实时检测获取的底层水的溶解氧，以及获取当前管道内的流量；并将获取的数据通过通信方式传输至AI设备；

步骤二、获取表层水取水机构获取的表层水的水温、溶解氧含量以及流量数据；

通过温度传感器实时获取表层水取水机构获得的表层水的水温，通过DO传感器实时检测获取的表层水的溶解氧，以及获取当前管道内的流量；并将获取的数据通过通信方式传输至AI设备；

步骤三、调整混合出水机构的出水口的深度，并获取当前深度的水温；

根据取水口的深度，调整混合出水机构的出水口的深度，将该出水口设置在取水口的下侧；利用电机带动混合出水机构向下或向上运动，使其运动位于取水口的下侧位置，并且利用温度传感器获取该深度的水温，并将该水温数据通信传输至AI设备；

步骤四、根据获取的出水口处的水温，调整底层水取水机构以及表层水取水机构的流速及溶解氧，在出水口处形成一水平方向大范围的有氧水移流；

AI设备通过获取的数据进行运算，并且得出需要在出水口处喷射的水流的温度，而后通过泵机的驱动机构调整泵机的转速，实现流速的调整，确保混合水的温度满足产生温度跃迁的条件，而在出水口处实时获取出水的温度，以及当前深度的外部水温，通过实时检测，进行实时调整，确保产生的水保护层始终存在；

步骤五，利用产生的水保护层隔离底层析出的有害物质，起到对取水口的保护。

根据取水点的深度，调整出水口的位置，使得出水口的位置始终低于取水点的位置。

实施例不应视为对本实用新型的限制，但任何基于本实用新型的精神所作的改进，都应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高温含氧水与低温厌氧水混合导流装置，其特征在于：其包括：

至少一个表层水取水机构（1），具有第一进水口（2）以及第一出水管道（3），且在第一出水管道（3）处设置温度传感器、DO传感器以及流量传感器（9）；

至少一个底层水取水机构（7），具有第二进水口（6）以及第二出水管道（5），且在第二出水管道（5）处设置温度传感器、DO传感器以及流量传感器（9）；

混合出水机构（4），分别与第一出水管道（3）以及第二出水管道（5）连接，且具有一横向设置的出水口，且所述出水口位于取水口下侧，且在所述出水口处设有温度传感器、DO传感器以及流量传感器（9）；

以及AI设备（8），获取表层水取水机构（1）、底层水取水机构（7）以及混合出水机构（4）的温度传感器、DO传感器以及流量传感器（9）检测数据，并根据获取的数据调整表层水取水机构（1）以及底层水取水机构（7）的流量，在出水口处形成一水平方向大范围的有氧水移流。

2.根据权利要求1所述的高温含氧水与低温厌氧水混合导流装置，其特征在于：所述混合出水机构（4）包括高度可调节的伸缩管道以及控制机构，所述控制机构与AI设备（8）通信连接。

3.根据权利要求1所述的高温含氧水与低温厌氧水混合导流装置，其特征在于：所述表层水取水机构（1）包括：

第一浮筒（11），适用于浮置于水面上，其底部设有导管（110）；

第二浮筒（12），设置在第一浮筒（11）内部，并将第一浮筒（11）内部分成第一水域（14）以及第二水域（15）；

曝气装置（13），由第二浮筒（12）固定设置，且位于第二水域（15）中，所述曝气装置（13）的上端与第二水域（15）连通，所述曝气装置（13）的任意一侧穿过第二浮筒（12）与第一水域（14）连通，与第一水域（14）连通的一侧设有进水通道，

所述第二浮筒（12）上方设有角度可调节的导向板组件（18），所述导向板组件（18）隔离第一水域（14）与第二水域（15）设置。

4.根据权利要求1所述的高温含氧水与低温厌氧水混合导流装置，其特征在于：所述底层水取水机构（7）包括：

第一浮筒（11），适用于浮置于水面上，其底部设有导管（110）；

第二浮筒（12），设置在第一浮筒（11）内部，并将第一浮筒（11）内部分成第一水域（14）以及第二水域（15）；

曝气装置（13），由第二浮筒（12）固定设置，且位于第二水域（15）中，所述曝气装置（13）的上端与第二水域（15）连通，所述曝气装置（13）与第一水域（14）不连通设置，所述曝气装置（13）的底部设有出水管道，且与导管（110）连通，

所述第二浮筒（12）上方设有角度可调节的导向板组件（18），所述导向板组件（18）倾斜设置，在曝气装置（13）工作时，将第一水域（14）与第二水域（15）连通设置。

5.根据权利要求1所述的高温含氧水与低温厌氧水混合导流装置，其特征在于：所述第一进水口（2）、第二进水口（6）以及出水口（41）均设有升降机构。

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