基于河流动力除污的水下曝气装置

摘要

本发明公开了一种基于河流动力除污的水下曝气装置，包括气缸和浮筒，气缸内安装有活塞，浮筒内安装有主轴和轮系传动系统，主轴伸出在浮筒以外的部分连接有水流驱动装置，水流驱动装置用于在水流流动时带动主轴转动，主轴与轮系传动系统相连接，轮系传动系统通过曲轴连杆传动系统与活塞相连接并带动活塞在气缸内前后往复运动；气缸的前后两个端部均开有进气孔和出气孔，进气孔和出气孔上均安装有方向相应的单向阀，各进气孔与大气相通，各出气孔与排气管相连接，排气管的另一端连接有曝气头。本发明其利用河流动力对水体进行曝气复氧，不需要消耗外加电能，能有效节约能源，降低噪音。

权利要求

1.一种基于河流动力除污的水下曝气装置，其特征在于，包括气缸（3）和浮筒（8），所述气缸（3）内安装有活塞（2），所述浮筒（8）内安装有主轴（10）和轮系传动系统（6），所述主轴（10）伸出在浮筒（8）以外的部分连接有水流驱动装置，所述水流驱动装置用于在水流流动时带动主轴（10）转动，所述主轴（10）与轮系传动系统（6）相连接，所述轮系传动系统（6）通过曲轴连杆传动系统（4）与活塞（2）相连接并带动活塞（2）在气缸（3）内前后往复运动；所述气缸（3）的前后两个端部均开有进气孔和出气孔，所述进气孔和出气孔上均安装有方向相应的单向阀（1），所述各进气孔与大气相通，所述各出气孔与排气管（9）相连接，所述排气管（9）的另一端连接有曝气头（7）；所述主轴（10）的左右两端均伸出在浮筒（8）以外，且主轴（10）的左右两端安装有相对称的水流驱动装置；所述水流驱动装置为叶轮系统（5），所述各叶轮系统（5）包括均匀且呈圆周分布在主轴（10）外部的至少四个叶轮。

2.按照权利要求1所述的基于河流动力除污的水下曝气装置，其特征在于，所述各叶轮均由左右两个对称设置的叶片瓣通过轴铰接连接。

3.按照权利要求1所述的基于河流动力除污的水下曝气装置，其特征在于，所述轮系传动系统（6）的数量为两个，且呈左右对称设置。

说明书

基于河流动力除污的水下曝气装置

技术领域

[0001] 本发明属于河流曝气除污技术领域，具体涉及一种基于河流动力除污的水下曝气装置。

背景技术

[0002] 随着工农业的发展，现代工业废水的乱排乱放、农村农药喷洒等现象频繁发生，造成本来已是极少的淡水资源加剧短缺，无法正常使用。全球的水污染问题日益严重。

[0003] 调查显示，中国有82%的人饮用浅井和江河水，其中水质污染严重、细菌含量超过卫生标准的占75%。65%的人饮用浑浊、苦碱、含氟、含砷、工业污染、传染病的水。2亿人饮用自来水，7000万人饮用高氟水，3000万人饮用高硝酸盐水，5000万人饮用高氟化物水，1.1亿人饮用高硬度水。饮用符合中国卫生标准的水的人不到11%。

[0004] 从上世纪50年代以来，全国每年排污量约300亿吨，污染水的70％---80%直接排放，中国污水的处理能力只占20%左右。全国各大城市地下水资源均不同程度受到污染，全国78条主要河流有54条遭污染。中国七大水系中有一半河段受到污染，86%城市河段污染超标，比较严重的有：黄河，淮河，辽河，太湖，巢湖，滇池等河流湖泊。水中的有害物质：有机物：三氯甲烷、四氯化碳、农药、氨氮等；重金属：铅、汞、锰、镉等；微生物：细菌、致病菌。尤其是微生物污染，很多装置都不能处理。

[0005] 日益严峻的污染形势促使人们开始重视水污染问题并采取了相应的措施。尽管各类污水的排放已有所下降，但是从排放量上看，排污量还是相当大的，所以治污除污非常有必要并且很迫切。

[0006] 现有的河流除污方法包括以下几种：化学方法、生态净化、人工曝气等。其中在人工曝气的方法中现有方式是使用鼓风机为其曝气，这种方法在苏州河，英国泰晤士河上均有应用。但是在使用鼓风机曝气的过程又会出现耗能高以及噪音大的缺点。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供一种基于河流动力除污的水下曝气装置，利用河流动力对水体进行曝气复氧，不需要消耗外加电能，能有效节约能源，降低噪音。

[0008] 本发明所采用的技术方案是，一种基于河流动力除污的水下曝气装置，其特征在于，包括气缸和浮筒，气缸内安装有活塞，浮筒内安装有主轴和轮系传动系统，主轴伸出在浮筒以外的部分连接有水流驱动装置，水流驱动装置用于在水流流动时带动主轴转动，主轴与轮系传动系统相连接，轮系传动系统通过曲轴连杆传动系统与活塞相连接并带动活塞在气缸内前后往复运动；气缸的前后两个端部均开有进气孔和出气孔，进气孔和出气孔上均安装有方向相应的单向阀，各进气孔与大气相通，各出气孔与排气管相连接，排气管的另一端连接有曝气头。

[0009] 主轴的左右两端均伸出在浮筒以外，且主轴的左右两端安装有相对称的水流驱动装置。

[0010] 水流驱动装置为叶轮系统，各叶轮系统包括均匀且呈圆周分布在主轴外部的至少四个叶轮。

[0011] 各叶轮均由左右两个对称设置的叶片瓣通过轴铰接连接。

[0012] 轮系传动系统的数量为两个，且呈左右对称设置。

[0013] 本发明的有益效果是：应用于受污染的河道中，能有效的处理河流中水体的黑臭问题，改善水质，又可以提高水体中的溶氧量，强化水体的自净功能，促进水体生态系统的恢复。在处理河道污水的过程中，无需添加药剂，不会带入新的的污染，降低了成本。同时，通过曝气产生富氧环境，形成一种多样微生物和水生动物共存的生态系统，促进污水中水生态系统的恢复，增加河道生物量，提高水中水氧微生物的活力，强化水体的自净能力。尤其对于景观水体污染的处理，无需大规模的基础设施建设，占地面积小，无外部的动力设施，低碳，环保，成本低；在除污的同时不影响景区的观赏度。

附图说明

[0014] 图1是本发明基于河流动力除污的水下曝气装置的结构示意图；

[0015] 图2是本发明中的气缸和浮筒的侧视图；

[0016] 图3是本发明中的叶轮系统的结构示意图；

[0017] 图4是图3的侧视图；

[0018] 其中，1.单向阀，2.活塞，3.气缸，4.曲轴连杆传动系统，5.叶轮系统，5-1.第一叶轮，5-2.第二叶轮，6.轮系传动系统，7.曝气头，8.浮筒，9.排气管，10.主轴。

具体实施方式

[0019] 如图1和图2所示，本发明基于河流动力除污的水下曝气装置，包括气缸3和浮筒8，气缸3内安装有活塞2，活塞2的形状与气缸3的内腔相适应，活塞2能在气缸3内前后往复运动。浮筒8内横向安装有主轴10，主轴10的左右两端均伸出在浮筒8以外，且主轴
10的左右两端安装有相对称的水流驱动装置。水流驱动装置用于在水流流动时带动主轴
10转动。浮筒8内还左右对称设置两个轮系传动系统6，两个轮系传动系统6的主动轮左右对称安装在主轴10上，两个轮系传动系统6的传动轮左右对称安装在曲轴连杆传动系统
4的曲轴上，曲轴连杆传动系统4的连杆与活塞2相连接并带动活塞2运动。

[0020] 气缸3的前后两个端部均开有进气孔和出气孔，进气孔和出气孔上均安装有方向相应的单向阀1。各进气孔与大气相通，各出气孔与排气管9相连接，排气管9的另一端连接有曝气头7。

[0021] 结合图3和图4所示，水流驱动装置为叶轮系统5，各叶轮系统5包括均匀且呈圆周分布在主轴10外部的至少四个叶轮。本实施例中，各叶轮系统5均包括第一叶轮5-1和第二叶轮5-2，第一叶轮5-1和第二叶轮5-2均由左右两个对称设置的叶片瓣通过轴铰接连接。

[0022] 本发明的工作原理是：在使用时将叶轮系统沁入水中，浮筒8的下半部分沁入水中并用绳索固定在河床上，气缸3暴露在水面之上。曝气头7放入需要曝气的水中。

[0023] 本发明装置运行时，水流驱动装置在水流带动下运转，带动主轴10转动，主轴10依次通过轮系传动系统6和曲轴连杆传动系统4，带动活塞2在气缸3内往复运动。其中，当曲轴连杆传动系统4的连杆上升至最高点的过程中，活塞2在气缸3内向前移，大气从气缸3后端的进气孔进入气缸3，同时，活塞2前方的气体依次通过气缸3前端的出气孔、排气管9进入曝气头7，继而在曝气头7内被切成微小气泡并且排入水中，形成大量微气泡。当曲轴连杆传动系统4的连杆下降至最低点的过程中，活塞2在气缸3内向后移，大气从气缸3前端的进气孔进入气缸3，同时，活塞2后方的气体依次通过气缸3后端的出气孔、排气管
9进入曝气头7，继而在曝气头7内被切成微小气泡并且排入水中，形成大量微气泡，如此循环往复。

[0024] 本发明装置使用叶轮系统5中，叶轮的两个叶片瓣通过轴铰接连接，该两个叶片瓣的开合角度通常在0度与180度之间，通过叶片瓣张角大小的改变，控制水流的冲击面积。利用不同深度水的流速差异，当叶轮系统5上端叶轮张开至最大时，下端的叶轮合至最小，水流冲击叶轮时，由于上端叶轮冲击面积较下端叶轮大，会出现一个不平衡力偶，产生转矩使得叶轮系统持续转动。