一种基于太阳能的混合充氧水质改善装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于太阳能的混合充氧水质改善装置，包括水泵系统、水流上升系统、文丘里进气系统、浮体和锚固墩；其中，浮体用于漂浮在水面上，锚固墩设置在水体底部，并与浮体连接；水泵系统包括设置在浮体上的太阳能发电装置以及设置在水中的水泵，且太阳能发电装置用于为水泵供电；文丘里进气系统包括两端开口且纵向设置的文丘里管以及连通在文丘里管喉部的若干进气管，进气管的进气口位于水面之上；水流上升系统在纵向贯穿于浮体，其底部与文丘里管的上部直筒连接，文丘里管的下部直筒底部与水泵的进水口连通。本发明专利技术能够绿色低碳运行，可经济、高效、无电耗地原位改善浅水河流湖库水体水质、控制水体富营养化。

A hybrid water filled water quality improvement device based on solar energy

The invention discloses a device for improving the water quality of mixed oxygen based on solar energy, including water pump system, water system, air intake system, the rise of Venturi floating body and anchor pier; the floating body used for floating in the water, the anchor pier in water bottom, and is connected with the floating body; the pump system consists of solar power generation device on the floating body and is arranged in the water pump, and solar power generation device for pump power supply; Venturi inlet system comprises a plurality of air inlet openings at both ends of the Venturi tube and longitudinally arranged and connected on the throat of Venturi pipe, air inlet pipe and an inlet above the water; water rising in the longitudinal system throughout the upper part of the floating body. The bottom and the Venturi tube straight tube is connected with the water inlet pipe, the lower Venturi straight at the bottom of the water pump and connected. The invention can operate in green and low carbon, and can improve the water quality of shallow water river lake reservoir and control the eutrophication of water in the shallow water river lake reservoir in the economy, high efficiency and no electricity consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种基于太阳能的混合充氧水质改善装置
本专利技术涉及一种基于太阳能的混合充氧水质改善装置，适合用于各类湖泊水库、景观水等水体，以太阳能作为动力，通过混合水体及负压充氧来控制水体富营养化。
技术介绍
随着社会经济的快速发展，湖泊水库等水体萎缩、富营养化形势非常严峻。根据调查与研究表明，自20世纪50年代以来，全国大于10km2湖泊中，干涸面积4326km2，萎缩减少面积9570km2，蓄水量减少516亿立方米。上世纪70年代，我国湖泊富营养化面积约为135km2，目前该面积已激增了60倍。水温分层是目前大水深湖泊水库水质污染的一个主要诱因。由于中间跃温层阻碍了表层和底层之间物质和能量交换，底层等温层溶解氧补充量非常小，加上水体内部自然的生物和化学反应的发生而不断消耗溶解氧，一旦处于缺氧厌氧状态，底泥中各种无机和有机污染物就会大量释放，形成内源污染，在春季翻库季节造成整个湖库水体污染，氮、磷浓度升高，继而在水温较高、太阳辐射较强的季节，引起浮游植物大量繁殖。进行人工混合循环、破坏水温分层是原位控制湖库水质污染的一个重要技术方法。随着生活水平的提高，人们越来越向往小桥流水如诗如画般的生活环境，向往碧波荡漾，鱼鸟成群的自然美景。在城市绿地、公园建设和大型标志性建筑中，人工湖泊、人工河道及景观水池不断涌现，房地产开发中水景住宅也成为一大热点。城市景观水体多为静止或流动性差的封闭缓流水体，一般具有水域面积小、易污染、水环境容量小、水体自净能力低等特点。故水体富营养化不仅在湖泊、水库这些大尺度封闭或半封闭性水体中发生，而且也可能在城市各类小尺度人工景观水体中发生，使藻类异常增殖，产生水华或湖靛，水体透明度下降，溶解氧降低，水质严重恶化，严重影响居民生活。因此，如何改善景观水的水质也已成为迫切需要解决的一个难题。目前湖泊水库、景观水体富营养化原位控制技术主要有三种：采用化学(如投加硫酸铜)、生物(如养鱼)、物理(捕捞收割)等方法直接去除已生长的藻类；投加化学氧化剂和钝化剂对沉积物进行氧化和钝化处理，沉积物覆盖和疏浚也有使用，但成本较高、实施不易、还会新增污染物；通过混合充氧破坏水体分层和增加溶解氧浓度(机械、水力、曝气)，抑制底泥中污染物释放和形成不利于藻类生长的环境来控藻。综合各类技术的环境、经济和社会效益，曝气混合充氧是目前相对较好、应用较广的技术。但尽管如此，目前的曝气混合充氧技术都是在湖泊水库底部进行曝气充氧，同时利用气体提升水体进行混合，由于供气压力必须大于水深，导致混合充氧系统的能量需求很大、需要大型空压机，并且能耗高、能量效率低(一般在10％以下)，此外水下安装维护困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种基于太阳能的混合充氧水质改善装置，运用基于太阳能的电机驱动装置混合上下层水体，同时通过负压吸气的方法对被提升的底部水体在表层进行充氧，实现经济、高效、便捷地原位改善水体水质。本专利技术采用如下技术方案来实现的：一种基于太阳能的混合充氧水质改善装置，包括水泵系统、水流上升系统、文丘里进气系统、浮体和锚固墩；其中，浮体用于漂浮在水面上，锚固墩设置在水体底部，并与浮体连接；水泵系统包括设置在浮体上的太阳能发电装置以及设置在水中的水泵，且太阳能发电装置用于为水泵供电；文丘里进气系统包括两端开口且纵向设置的文丘里管以及连通在文丘里管喉部的若干进气管，进气管的进气口位于水面之上；水流上升系统在纵向贯穿于浮体，其底部与文丘里管的上部直筒连接，文丘里管的下部直筒底部与水泵的进水口连通。本专利技术进一步的改进在于，锚固墩通过尼龙吊绳与浮体连接。本专利技术进一步的改进在于，水泵通过尼龙绳与浮体连接。本专利技术进一步的改进在于，水泵为立式水泵，其吸水口在立式水泵中部，出水口在立式水泵顶端。本专利技术进一步的改进在于，若干进气管周向均匀连通在文丘里管喉部，且进气管的进气口朝下设置。本专利技术进一步的改进在于，水流上升系统包括在纵向贯穿于浮体的出水延伸筒，该出水延伸筒的底部与文丘里管的上部直筒连接，顶部通过周向设置的若干支撑杆连接有顶部水平导流板。本专利技术进一步的改进在于，出水延伸筒的底部内侧开设有内螺纹，文丘里管的上部直筒外侧设置有外螺纹，使得出水延伸筒的底部与文丘里管的上部直筒螺纹连接。本专利技术进一步的改进在于，出水延伸筒的顶部外侧设置有一圈硅胶面，若干支撑杆通过卡箍周向设置在出水延伸筒的顶部外侧。本专利技术进一步的改进在于，顶部水平导流板的底部设置有流线型导流锥台，且流线型导流锥台的中心线与出水延伸筒的中心线重合。本专利技术进一步的改进在于，文丘里管和出水延伸筒的尺寸与水泵流量以及最大安装高度之间的关系式为：其中，D1－文丘里管的缩小管内径；D2－文丘里管的上部直筒内径；D3－出水延伸筒内径；g－重力加速度；ρ－水的密度；Q－水泵出水流量；ΔD1－进气管的出气口最大水下安装高度；λ－摩擦阻力系数；P1－大气压；基于文丘里管中空气流速的曝气量的计算公式为：其中，β－气体体积膨胀系数；v文－文丘里管中空气流速；t－气体平均温度，℃；K－局部阻力系数；Dg－进气管直径；ΔD2＝ΔD1+0.15，其中0.15表示进气管的进气口高于水面0.15m。本专利技术具有如下有益的技术效果：本专利技术可以根据水体污染情况及景观要求选择混合模式。当水流上升系统的顶部位于水面上方时，水流在水泵作用下依次流经文丘里管的上部直筒、缩小管、下部直筒和水流上升系统，在缩小管处因过流断面变小获得一个较大的流速，根据文丘里原理，当流速大到一定数值时，会在缩小管中产生负压，空气则从进气管中进入缩小管，完成充氧过程；当水流冲击到水流上升系统顶部时，向四周喷射，形成二次充氧过程；从水流上升系统流出的水流可以混合一定范围的水体，将下层水体提升到水体上层并充氧；露出水面的喷射水流还可以作为一个景观喷泉。当水流上升系统顶部位于水面下时，从水流上升系统流出的水流可以混合更大范围的水体，但水流只完成一次充氧过程。进一步，水泵为立式水泵，其吸水口在立式水泵中部，出水口在立式水泵顶端，进而方便水泵进水，并且可以避免将水底的杂物吸入。进一步，若干进气管周向均匀连通在文丘里管喉部，且进气管的进气口朝下设置，如此便可以有效避免从水流上升系统喷出的水堵塞进气管。进一步，水流上升系统包括在纵向贯穿于浮体的出水延伸筒，该出水延伸筒的底部与文丘里管的上部直筒连接，顶部通过周向设置的若干支撑杆连接有顶部水平导流板，且顶部水平导流板的底部设置有流线型导流锥台，且流线型导流锥台的中心线与出水延伸筒的中心线重合，这样，当顶部水平导流板伸出水面，水流会依次经过出水延伸筒和顶部水平导流板，经流线型导流锥台导流像喷泉一样向四周喷水，此为二次曝气过程。附图说明图1为文丘里进气系统和水流上升系统的第一断面图。图2为文丘里进气系统和水流上升系统的第一断面图。图3为本专利技术基于太阳能的混合充氧水质改善装置的结构示意图；图4为本专利技术水流上升系统的示意图。图5为本专利技术文丘里进气系统的示意图。图中：1、水泵；2、文丘里进气系统；201、文丘里管；3、进气管；4、出水延伸筒；5、流线型导流锥台；6、螺钉；7、浮体；8、吸水口；9、尼龙绳；10、锚固墩；11、顶部水平导流板；12、尼龙吊绳；13、太阳能发电装置；14、支撑杆；15、卡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于太阳能的混合充氧水质改善装置，其特征在于，包括水泵系统、水流上升系统、文丘里进气系统(2)、浮体(7)和锚固墩(10)；其中，浮体(7)漂浮在水面上，锚固墩(10)设置在水体底部，并与浮体(7)连接；水泵系统包括设置在浮体(7)上的太阳能发电装置(13)以及设置在水中的水泵(1)，且太阳能发电装置(13)用于为水泵(1)供电；文丘里进气系统(2)包括两端开口且纵向设置的文丘里管(201)以及连通在文丘里管喉部的若干进气管(3)，进气管(3)的进气口位于水面之上；水流上升系统在纵向贯穿于浮体(7)，其底部与文丘里管(201)的上部直筒连接，文丘里管(201)的下部直筒底部与水泵(1)的进水口连通。

【技术特征摘要】
1.一种基于太阳能的混合充氧水质改善装置，其特征在于，包括水泵系统、水流上升系统、文丘里进气系统(2)、浮体(7)和锚固墩(10)；其中，浮体(7)漂浮在水面上，锚固墩(10)设置在水体底部，并与浮体(7)连接；水泵系统包括设置在浮体(7)上的太阳能发电装置(13)以及设置在水中的水泵(1)，且太阳能发电装置(13)用于为水泵(1)供电；文丘里进气系统(2)包括两端开口且纵向设置的文丘里管(201)以及连通在文丘里管喉部的若干进气管(3)，进气管(3)的进气口位于水面之上；水流上升系统在纵向贯穿于浮体(7)，其底部与文丘里管(201)的上部直筒连接，文丘里管(201)的下部直筒底部与水泵(1)的进水口连通。2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的混合充氧水质改善装置，其特征在于，锚固墩(10)通过尼龙吊绳(12)与浮体(7)连接。3.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的混合充氧水质改善装置，其特征在于，水泵(1)通过尼龙绳(9)与浮体(7)连接。4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的混合充氧水质改善装置，其特征在于，水泵(1)为立式水泵，其吸水口(8)在立式水泵中部，出水口在立式水泵顶端。5.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的混合充氧水质改善装置，其特征在于，若干进气管(3)周向均匀连通在文丘里管喉部，且进气管(3)的进气口朝下设置。6.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的混合充氧水质改善装置，其特征在于，水流上升系统包括在纵向贯穿于浮体(7)的出水延伸筒(4)，该出水延伸筒(4)的底部与文丘里管(201)的上部直筒连接，顶部通过周向设置的若干支撑杆(14)连接有顶部水平导流板(11)。7.根据权利要求6所述的一种基于太阳能的混合充氧水质...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙昕，杨阳，肖刚，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61