具有光催化水质净化功能的流量自适应型拦水堰制造技术

本发明专利技术公开了一种具有光催化水质净化功能的流量自适应型拦水堰，其特征是包括旋转堰门、堰顶横梁、堰底横梁、堰门驱动装置、光催化陶粒、紫外线灯管、水位传感器和控制箱。所述旋转堰门为半圆柱形多层网笼结构，内装有光催化陶粒，紫外线灯管固定于各层网笼内。所述堰顶横梁和堰底横梁分别垂直固定于河渠两侧硬质护坡上，旋转堰门通过转轴垂直固定于堰顶横梁和堰底横梁之间，并可绕转轴转动。所述堰门驱动装置设置于堰顶横梁内部，包括伺服电机、减速箱、驱动齿轮、从动齿轮和堰门齿轮。所述水位传感器垂直固定于堰门上游硬质护坡上，控制箱可接收水位信号并驱动伺服电机带动各级齿轮转动，从而驱动旋转堰门进行开合动作。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及一种具有光催化水质净化功能的流量自适应型拦水堰，属于水环境治理与保护


技术介绍

河渠系统是城市自然环境和农业生态系统中的重要构成因素，拦水堰是河渠系统中常见的水利设施，其主要作用是截留部分上游来水以维持上游水位和进行水体交换。常见的堰体结构大都采用钢筋混凝土构建的实体型坝，建设简单，投资小，但此类拦水堰只具有单纯的拦水截流功能，无法适应河渠实时水流特点及河道水体环境。因此开发一种能够自动适应和控制河道内水量变化的拦水堰是具有较好的实用价值的。
近年来，随着我国工业化的飞速发展和农业集约化程度的进一步提高，所产生的工业污水、农业污水及生活污水对水环境造成了严重的破坏。大量未经处理或处理不完全的污水通过各级河渠系统排入河流、湖泊等水体中，导致河流湖泊水体水质的全面恶化。对各级河渠系统进行污染物的源头截留净化成为了目前水环境保护的一项重要举措。近年来光催化技术在水环境保护与治理上的应用也日益被人们重视，其代表性的纳米TiO2粉末具有化学稳定性高、耐光腐蚀、难溶于水和无毒性等优点，水体中一些难以降解的化合物在光辐射条件下，可以通过TiO2的光催化作用降解为H2O和CO2，尤其是对水中难降解的有机污染物具有很好的去除效力，因此TiO2纳米光催化降解法是一种极具应用前景的水处理新技术。
将水利设施和水质净化装置集成与一体，开发一种具有光催化水质净化功能的流量自适应型拦水堰，这将能更好的适应我国城乡水利建设及水环境保护的特点，降低工程建设投资，保护水体环境，具有较好的发展前景和应用价值。
专利
技术实现思路

本专利技术提出了一种具有光催化水质净化功能的流量自适应型拦水堰，采用对偶开合型的旋转堰门来控制沟渠水流量，并采用物理截留和光催化耦合技术对过流污水进行截留与净化处理，可有效的降低污水中大多数污染物质的浓度，具有净化效果好、适应性强、外形美观、维护方便等优点。
本专利技术的技术解决方案：具有光催化水质净化功能的流量自适应型拦水堰，其结构包括旋转堰门7、堰顶横梁3、堰底横梁16、堰门驱动装置、光催化陶粒8、紫外线灯管22、水位传感器17和控制箱10；所述旋转堰门7为半圆柱形多层网笼结构，旋转堰门7内装有光催化陶粒8，紫外线灯管22固定于各层网笼23内；堰顶横梁3和堰底横梁16分别垂直固定于河渠两侧硬质护坡2上，旋转堰门7通过转轴5垂直固定于堰顶横梁3和堰底横梁16之间，并绕转轴5转动；堰门驱动装置设置于堰顶横梁3内部；水位传感器17垂直固定于堰门上游的硬质护坡2上，控制箱10接收水位信号并驱动伺服电机9带动各级齿轮转动，从而驱动旋转堰门7进行开合动作。
本专利技术具有以下有益效果：
1）集成了拦水堰和水质净化器功能于一体，即可实现对河渠水流量和水位的控制，又可对河渠水体中的污染物进行拦截过滤和光催化降解，适应性强;
2）采用多块旋转堰门的组合式结构，堰门开启角度可根据上游水位进行自动闭环控制，对河渠内水流量和水位具有较好的控制精度;
3）采用负载了纳米TiO2光催化膜的陶瓷颗粒净化材料，具有较好的透水性和较大的比表面积，同时也使得水流通过堰门时具有一定的水力停留时间，有利于提高光催化膜对污水的净化效率;
4）在排涝期旋转堰门可自动完全开启，以减小拦水堰对河渠过流能力的影响;
5）维护方便，定期更换光催化陶粒可使得本专利技术持续保持较高的水质净化效力;
6）结构紧凑，施工方便，建设成本低，方便推广使用。
附图说明
附图1是本专利技术的主视图。
附图2是图1的A-A截面视图。
附图3是图1的B-B截面视图（堰门处于关闭状态）。
附图4是图1的B-B截面视图（堰门处于完全开启状态）。
附图5是旋转堰门的示意图。
图中的1是河渠边坡、2是硬质护坡、3是堰顶横梁、4是上轴承座、5是转轴、6是堰门齿轮、7是旋转堰门、8是光催化陶粒、9是伺服电机、10是控制箱、11是减速箱、12是驱动齿轮、13是从动齿轮、14是下轴承座、15是渠底、16是堰底横梁、17是水位传感器、18是上游水位、19是水流方向、20是底泥、21是下游水位、22是紫外线灯管、23是网笼。
具体实施方式
如图1~图4所示，具有光催化水质净化功能的流量自适应型拦水堰，其结构包括旋转堰门7、堰顶横梁3、堰底横梁16、堰门驱动装置、光催化陶粒8、紫外线灯管22、水位传感器17和控制箱10；所述旋转堰门7为半圆柱形多层网笼结构，旋转堰门7内装有光催化陶粒8，紫外线灯管22固定于各层网笼23内；堰顶横梁3和堰底横梁16分别垂直固定于河渠两侧硬质护坡2上，旋转堰门7通过转轴5垂直固定于堰顶横梁3和堰底横梁16之间，并绕转轴5转动；堰门驱动装置设置于堰顶横梁3内部；水位传感器17垂直固定于堰门上游的硬质护坡2上，控制箱10接收水位信号并驱动伺服电机9带动各级齿轮转动，从而驱动旋转堰门7进行开合动作。
所述堰门驱动装置包括伺服电机9、减速箱11、驱动齿轮12、从动齿轮13和堰门齿轮6；其中伺服电机9和减速箱11固定于硬质护坡2壁面上，输出轴与转轴5平行，减速箱11与伺服电机9输出轴连接，驱动齿轮12与减速箱11输出轴连接，从动齿轮13和堰门齿轮6均与转轴5固定连接，驱动齿轮12与从动齿轮13相互啮合。
所述旋转堰门7支架采用不锈钢管焊接而成，外面覆盖有孔径为3~5mm的尼龙网，转轴5固定于旋转堰门7的轴线上。
所述光催化陶粒8置于旋转堰门7的各层网笼23中，粒径为5~10mm，表面均负载了纳米TiO2光催化膜，光催化陶粒8在网笼23中的堆积高度为各层网笼23高度的70%~80%，所述紫外线灯管22固定于各层网笼23的顶部。
所述堰顶横梁3内侧顶部固定有若干上轴承座4，堰底横梁16内侧底部固定有若干下轴承座14，旋转堰门7通过转轴5垂直固定于上轴承座4和下轴承座14之间，并可绕转轴5转动。
所述旋转堰门7为偶数块，每两块为一组，以河渠中心为中线向两侧对称安装，且旋转堰门7的平面侧面向水流方向19，弧面侧面向下游方向。
所述的河渠中线左半部分的堰门齿轮6相互啮合，右半部分的堰门齿轮6相互啮合，河渠中线两侧的堰门齿轮6无啮合。
所述控制箱固10定于河渠边坡1上，由单片机程控模块、模数转换模块、伺服控制模块及相关电路组成；所述模数转换模块将水位传感器17采集的水位信号转换为数字信号输入单片机程控模块中，单片机程控模块依据预设的水位阀值计算旋转堰门7的开合角度，伺服控制模块根据计算结果驱动两套堰门驱动装置对旋转堰门7的开合角度进行实时调整。
所述堰顶横梁3和堰底横梁16均为矩形截面方管结构，材料为高强度工程塑料，其两端分别垂直固定于河渠两侧的硬质护坡2上，堰底横梁16下表面与渠底15平齐。
所述堰顶横梁3内侧顶部固定有若干上轴承座4，堰底横梁16内侧底部固定有若干下轴承座14，旋转堰门7通过转轴5垂直固定于上轴承座4和下轴承座14之间，并可绕转轴5转动。
所述旋转堰门7为偶数块，每两块为一组，以河渠中心为中线向两侧对称安装，且旋转堰门7的平面侧面向水流方向19，弧面侧面向下游方向。
所述从动齿轮13和堰门齿轮6均与转轴5固定连接，驱动齿轮12与从动齿轮13相互啮合，河渠中线左半部分的堰门齿轮6相互啮合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有光催化水质净化功能的流量自适应型拦水堰，其特征在于：包括旋转堰门、堰顶横梁、堰底横梁、堰门驱动装置、光催化陶粒、紫外线灯管、水位传感器和控制箱；所述旋转堰门为半圆柱形多层网笼结构，旋转堰门内装有光催化陶粒，紫外线灯管固定于各层网笼内；堰顶横梁和堰底横梁分别垂直固定于河渠两侧硬质护坡上，旋转堰门通过转轴垂直固定于堰顶横梁和堰底横梁之间，并绕转轴转动；堰门驱动装置设置于堰顶横梁内部；水位传感器垂直固定于堰门上游的硬质护坡上，控制箱接收水位信号并驱动伺服电机带动各级齿轮转动，从而驱动旋转堰门进行开合动作。

【技术特征摘要】
1.具有光催化水质净化功能的流量自适应型拦水堰，其特征在于：包括旋转堰门、堰顶横梁、堰底横梁、堰门驱动装置、光催化陶粒、紫外线灯管、水位传感器和控制箱；所述旋转堰门为半圆柱形多层网笼结构，旋转堰门内装有光催化陶粒，紫外线灯管固定于各层网笼内；堰顶横梁和堰底横梁分别垂直固定于河渠两侧硬质护坡上，旋转堰门通过转轴垂直固定于堰顶横梁和堰底横梁之间，并绕转轴转动；堰门驱动装置设置于堰顶横梁内部；水位传感器垂直固定于堰门上游的硬质护坡上，控制箱接收水位信号并驱动伺服电机带动各级齿轮转动，从而驱动旋转堰门进行开合动作。
2.根据权利要求1所述的具有光催化水质净化功能的流量自适应型拦水堰，其特征在于：所述堰门驱动装置包括伺服电机、减速箱、驱动齿轮、从动齿轮和堰门齿轮；其中伺服电机和减速箱固定于硬质护坡壁面上，输出轴与转轴平行，减速箱与伺服电机输出轴连接，驱动齿轮与减速箱输出轴连接，从动齿轮和堰门齿轮均与转轴固定连接，驱动齿轮与从动齿轮相互啮合。
3.根据权利要求1所述的具有光催化水质净化功能的流量自适应型拦水堰，其特征在于：所述旋转堰门支架采用不锈钢管焊接而成，外面覆盖有孔径为3~5mm的尼龙网，所述转轴固定于旋转堰门的轴线上。
4.根据权利要求1所述的具有光催化水质净化功能的流量自适应型拦水堰，其特征在于：所述光催化陶粒置于旋转堰门的各层网笼中，粒径为5~10mm，表面均负载了纳米TiO2光催化膜，光催化陶粒在网笼中的堆积高度为各层网笼高度的70%~80%，所述紫外线灯管固定于各层网笼的顶部。
5.根据权利要求1所述的一种具有光催化水质净化功能的流量自适应型拦水堰，其特征在于：所述堰顶横梁内侧顶部固定有若干上轴承座，堰底横梁内侧底部固定有若干下轴承座，旋转堰门通过转轴垂直固定于上轴承座和下轴承座之间，并可绕转轴转动。
6.根据权利要求1所述的一种具有光催化水质净化功能的流量自适应型拦水堰，其特征在于：所述旋转堰门为偶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王沛芳，饶磊，王超，侯俊，钱进，敖燕辉，蒋涛，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32