本发明公开了一种风能深水曝气太阳能表面耕水式增氧的装置，包括风能深水曝气系统和太阳能表面耕水式增氧系统，其中：所述风能深水曝气系统包括风轮，及与其相连的转向器、增速器，风轮将风力动能通过转向器传递给增速器，增速器带动鼓风机通过排风管连通置于曝气池内的曝气管，实现深水曝气；所述太阳能表面耕水式增氧系统包括太阳能电池板，太阳能电池板连接集成控制系统，所述集成控制系统连接至耕水机；耕水机中的电机的输出轴连接三片浮板下方的耕水叶片转动，实现利用太阳能表面耕水增氧。本发明装置利用风能对深层水体曝气充氧，利用太阳能进行表面耕水式增氧，解决了当前农村耕水机需要市电而引起的高运行成本问题及现有耕水机深层水体复氧能力不足的问题。
1.一种风能深水曝气太阳能表面耕水式增氧的装置，其特征在于：包括风能深水曝气系统和太阳能表面耕水式增氧系统，其中：所述风能深水曝气系统包括风轮(4)，及与其相连的转向器(21)和增速器(7)，风轮(4)通过转向器(21)将风力动能传递给增速器(7)，增速器(7)带动鼓风机(8)通过排风管(9)连通置于曝气池内的曝气管(10)，实现深水曝气；
所述风轮(4)包括连接在传动轴(5)轴壁上的固定杆(20)，固定杆(20)端部连接有与其垂直设置的风轮叶，所述风轮叶为弧线形，其中部连接在固定杆(20)端部，两端部弧线与风轮叶中部水平切线夹角为1～3°；风能深水曝气系统启动风速达到1.5m/s；
所述太阳能表面耕水式增氧系统包括太阳能电池板(1)，太阳能电池板(1)连接集成控制系统(2)，所述集成控制系统(2)连接至耕水机(3)；耕水机(3)中的电机(11)的输出轴连接三片浮板(15)下方的耕水叶片(13)转动，实现利用太阳能表面耕水增氧。
2.根据权利要求1所述的风能深水曝气太阳能表面耕水式增氧的装置，其特征在于：所述风能深水曝气系统中，风轮(4)通过支架(6)支撑于曝气池上方，风轮(4)通过置于支架(6)内的传动轴(5)与转向器(21)相连，转向器输出端连接增速器(7)，增速器(7)通过缓冲器(18)与弹性联轴器(19)连接鼓风机(8)，鼓风机(8)连接排风管(9)，排风管(9)末端通曝气管(10)至曝气池内。
3.根据权利要求1所述的风能深水曝气太阳能表面耕水式增氧的装置，其特征在于：所述增速器采用逆装减速器实现，将逆装减速器的输出端连接转向器(21)，转向器(21)通过齿轮啮合，其输入端连接传动轴(5)，输出端通过蜗旋齿轮(17)与蜗旋小齿轮(16)啮合。
4.根据权利要求3所述的风能深水曝气太阳能表面耕水式增氧的装置，其特征在于：所述蜗旋齿轮(17)与蜗旋小齿轮(16)传动比n＝5～70。
5.根据权利要求1所述的风能深水曝气太阳能表面耕水式增氧的装置，其特征在于：所述太阳能表面耕水式增氧系统中，耕水机(3)包括互呈120°分布的三片浮板(15)，以及固定在三片浮板(15)中心的电机(11)，电机(11)的输出轴连接耕水传动杆(14)，耕水传动杆(14)连接三片浮板(15)沿其旋转。
6.根据权利要求5所述的风能深水曝气太阳能表面耕水式增氧的装置，其特征在于：所述三片浮板(15)端部下方均设有耕水叶片(13)，耕水叶片(13)高为25-35cm，长为
7.根据权利要求5所述的风能深水曝气太阳能表面耕水式增氧的装置，其特征在于：所述三片浮板(15)单体为叶片状，叶片根部为设有开孔的圆弧状，叶片臂为锥体状，臂长
一种风能深水曝气太阳能表面耕水式增氧的装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种污水处理领域，尤其涉及一种低成本微污染水体增氧装置。应用于各种中小型污水处理厂厌氧系统后的自然快速增氧及微污染水体的增氧。
背景技术
[0002] 近年来我国城镇化发展迅速，生活污水污染环境及湖泊，危害居民生活，破坏生态平衡。尤其中西部小城镇及新建农村，发展迅速但是污水处理设施配套落后，有的污水厂甚至处于半运行半停止状态，这是因为污水处理过程中曝气单元能耗大效率低而导致。
[0003] 已公开专利号如CN102642937A《一种利用风能的曝气增氧系统》涉及到风电机、逆变器等设备，整个系统投资较高，CN102972332《低能耗多功能增氧机》、CN1565995A《一种风力曝气装置》虽然解决了能耗问题，但是没有涉及到深层水体的搅拌问题。
发明内容
[0004] 本发明目的是提供一种风能深水曝气太阳能表面耕水式增氧的装置，在水体增氧动力将由太阳能风能提供，利用风能对深层水体曝气充氧，利用太阳能进行表面耕水式增氧，解决当前农村耕水机需要市电而引起的高运行成本问题及现有耕水机深层水体复氧能力不足的问题。
[0005] 本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
[0006] 一种风能深水曝气太阳能表面耕水式增氧的装置，包括风能深水曝气系统和太阳能表面耕水式增氧系统，其中：
[0007] 所述风能深水曝气系统包括风轮，及与其相连的转向器和增速器，风轮将风力动能通过转向器传递给增速器，增速器带动鼓风机通过排风管连通置于曝气池内的曝气管，实现深水曝气；
[0008] 所述太阳能表面耕水式增氧系统包括太阳能电池板，太阳能电池板连接集成控制系统，所述集成控制系统连接至耕水机；耕水机中的电机的输出轴连接三片浮板下方的耕水叶片转动，实现利用太阳能表面耕水增氧。
[0009] 进一步地，所述风能深水曝气系统中，风轮通过支架支撑于曝气池上方，风轮通过置于支架内的传动轴与转向器相连，转向器输出端连接增速器，增速器通过缓冲器与弹性联轴器连接鼓风机，鼓风机连接排风管，排风管末端通曝气管至曝气池内。
[0010] 进一步地，所述风轮包括连接在传动轴轴壁上的固定杆，固定杆端部连接有与其垂直设置的风叶轮，所述风叶轮为弧线形，其中部连接在固定杆端部，两端部弧线与风叶轮中部水平切线夹角为1～3°。
[0011] 进一步地，所述增速器采用逆装减速器实现，将减速器的输出端接转向器，转向器通过齿轮啮合，其输入端连接传动轴，转向器输出端通过蜗旋齿轮与蜗旋小齿轮啮合。
[0012] 进一步地，所述蜗旋齿轮与蜗旋小齿轮传动比n＝5～70。
[0013] 进一步地，所述太阳能表面耕水式增氧系统中，耕水机包括互呈120°分布的三片浮板，以及固定在三片浮板中心的电机，电机的输出轴连接耕水传动杆，耕水传动杆连接三片浮板沿其旋转。
[0014] 进一步地，所述三片浮板端部下方均设有耕水叶片，耕水叶片高为25-35cm，长为40-60cm。
[0015] 进一步地，所述三片浮板单体为叶片状，叶片根部为设有开孔的圆弧状，叶片臂为锥体状，臂长100-120cm。
[0016] 进一步地，所述电机上表面设有保护罩，保护罩直径为40-50cm。
[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0018] 1、采用太阳能风能供能，可长期稳定运行，成本低廉。
[0019] 2、采用深水曝气、表面耕水的方式对污水进行增氧，复氧效率高。
[0020] 3、采用风叶轮的结构安装优势，叶轮与竖直线偏角1～3°，最大程度利用风能给水池曝气。
[0021] 4、风能曝气机应用于整个好氧池，太阳能耕水增氧机可以根据需要设置单组或多组，位置灵活多变。
[0022] 5、通过转向器和增速器高效利用风光能量，结合风叶轮角度的安装优势，水上水下同时给水体增氧，受气象条件限制较小。
附图说明
[0023] 图1是本发明主体结构示意图。
[0024] 图2是本发明风叶轮仰视图。
[0025] 图3是本发明增速器示意图。
[0026] 图4是本发明耕水机主体示意图。
[0027] 图5是本发明浮板与耕水叶片示意图。
[0028] 图中：1-太阳能电池板；2-集成控制系统；3-耕水机；4-风叶轮；5-传动轴；6-支架；7-增速器；8-鼓风机；9-排风管；10-曝气管；11-电机；12-保护罩；13-耕水叶片；14-耕水传动杆；15-三片浮板；16-涡旋小齿轮；17涡旋齿轮；18-缓冲器；19-弹性联动轴；20-固定杆；21转向器。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0030] 如图1所示，本发明的风能深水曝气太阳能表面耕水式增氧的装置，包括风能深水曝气系统和太阳能表面耕水式增氧系统，其中：
[0031] 风能深水曝气系统包括风力系统、增速系统、鼓风系统和增氧系统。风力系统包括风轮4、支架6和传动轴5。增速系统包括转向器21、逆装减速器(增速器)7、缓冲器18和弹性联动轴19(见图5)。鼓风系统包括鼓风机8和排风管9。增氧系统包括曝气管10。
[0032] 其中，风能深水曝气系统包括通过支架6支撑于曝气池上方的风轮4，风轮4通过置于支架6内的传动轴5与转向器21相连，转向器21与增速器7相连，增速器7通过缓冲器18与弹性联轴器19连接鼓风机8，鼓风机8连接排风管9，排风管9末端通曝气管10至曝气池内。
[0033] 如图2所示，风轮4包括连接在传动轴5轴壁上的固定杆20，固定杆20端部连接有与其垂直设置的风叶轮，所述风叶轮为弧线形，其中部连接在固定杆20端部，两端部弧线与风叶轮中部水平切线夹角为1～3°。整体装置由支架6固定在地面上，风叶轮采用改进的安装方式，叶轮与竖直地面线有一定的偏角，极大限度利用结构的安装优势将风能转化为机械能。
[0034] 本装置的缓冲器18，其输出端采用齿轮为蜗旋式齿轮。鼓风机叶轮采用开式鼓风轮。
[0035] 如图3所示，增速系统采用逆装的减速器作为增速器，将减速器的输出端接转向器21，转向器21通过齿轮啮合，其输入端连接传动轴5，转向器21的输出端通过蜗旋齿轮17与蜗旋小齿轮16啮合，蜗旋齿轮17与蜗旋小齿轮16传动比n＝5～70。
[0036] 配以缓冲器18和弹性联动轴19，弹性联动轴连接增速系统和鼓风机。
[0037] 太阳能表面耕水式增氧系统包括太阳能电池板1，太阳能电池板1连接集成控制系统2，太阳能电池板产生的直流电经集成控制系统向耕水机3供电，同时耕水机3开始工作，中试用太阳能板供能量为100W。
[0038] 如图4、图5所示，耕水机3包括互呈120°分布的三片浮板15，以及固定在三片浮板15中心的电机11，电机11的输出轴延伸至三片浮板15中心的下端，通过电机11的输出轴连接耕水传动杆14。各浮板端部下方均设有耕水叶片13。电机11上表面设有保护罩12，保护罩12对电机起到保护作用，保护罩12直径为40cm。
[0039] 耕水机3由三片浮板15产生的浮力漂浮在水面上，三片浮板15周围通过固定绳索固定位置。耕水机3得到集成控制系统2供电后，由电机11带动三片浮板15开始转动，水面部分三片浮板15带动耕水叶片13转动，对水体表面进行搅拌，提高水体表面的复氧能力。单个浮板臂长100cm，耕水叶片13高30cm，长50cm。
[0040] 本发明的原理是：
[0041] 风能深水曝气系统中，风叶轮在风力作用下带动传动轴5转动，传动轴5将风力动能通过转向器21传递给增速器7，增速器7的齿轮转速达到200r/min带动鼓风机8的鼓风轮给排风管9鼓气，排风管内安装阀门保证管内气流单向流动，停止鼓气时阀门自动关闭。排风管内气流通过分布管到达曝气管10，实现水体增氧。
[0042] 同时，太阳能表面耕水式增氧系统中，耕水机3由三片浮板15产生的浮力漂浮在水面上，三片浮板15周围通过固定绳索固定位置。耕水机3得到集成控制系统2供电后，由电机11带动三片浮板15开始转动，水面部分三片浮板15带动耕水叶片13转动，对水体表面进行搅拌，提高水体表面的复氧能力。单个浮板臂长100cm，耕水叶片13高30cm，长50cm。耕水机3下部扰流系统通过耕水传动杆14带动，将水体下部的污水通过风能深水曝气系统的曝气管10引导至水体表面，再由表面耕水部分对其进行复氧，使不同深度的水体进行均匀混合充氧，提高污水充氧效率。
[0043] 通过现场实测，本装置风能深水曝气系统启动风速1.5m/s，对比传统风力发电效率＝风叶轮0.4*发电机0.9*逆变器0.95*鼓风机0.8，省去了风力发电过程，总效率提高11％。
[0044] 本装置的集成控制系统由逆变器、控制器和蓄电池组成，太阳能电池板产生的直流电由逆变器转化为交流电储存在蓄电池中，由控制器控制蓄电池向耕水机供电。
[0045] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
