一种用于河流修复的曝气系统技术方案

本发明专利技术公开了河流修复技术领域的一种用于河流修复的曝气系统，旨在解决现有技术中微孔曝气的运行周期和曝气量依经验确定，曝气精度偏差大，资源消耗量大，曝气过程未充分考虑水流对氧扩散转移的影响的技术问题。包括曝气控制模块，曝气控制模块连接曝气控制中心；风机通过通风管道将空气送至曝气控制模块，曝气控制模块通过通风支管道将空气送至多个曝气器，曝气控制模块调节每个曝气器的曝气量和曝气时间，曝气器上设置曝气器控制模块，曝气控制中心通过曝气器控制模块控制曝气器。本发明专利技术对工程师经验的依赖性小，能源消耗量小，曝气效果增强，能结合具体的水文情况实时调整曝气过程，实现曝气过程的实时监控。

【技术实现步骤摘要】
一种用于河流修复的曝气系统
本专利技术属于河流修复
，具体涉及一种用于河流修复的曝气系统。
技术介绍
曝气是一种常见的河流原位修复技术，其原理是增加河流水体的溶解氧浓度，促进河流中的微生物好氧菌群的代谢，增强河流的自净能力，达到分解污染物的效果。现有的曝气方式主要分为两类，机械曝气和鼓风曝气。机械曝气对水体的扰动较大，用于河流会导致河流底泥再悬浮和底泥中污染物释放到水体，影响下游河流的水质状况，故常用于污水处理厂的曝气池中，而不用于河流原位曝气。鼓风曝气根据曝气孔的大小可分为大孔、中孔、微孔等。气泡越大，其在水中的停留时间越短，氧的转移率也就相应的越低。因此微孔曝气是一种高效的河流原位曝气技术，然而它仍然存在一定的局限。一是其运行周期和曝气量的确定多依靠有经验的工程师，基于经验的决策不可避免会有一定的偏差，导致资源浪费；二是河流底泥是微生物的主要活动场所，精准的增加底泥中的溶解氧浓度对于提高河流自净能力，减少资源损耗至关重要；三是河流中的水流受到河流形态、流速、流向的影响，会对氧的扩散和转移产生影响，现有的微孔曝气技术并未考虑这一现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于河流修复的曝气系统，以解决现有技术中微孔曝气的运行周期和曝气量依经验确定，曝气精度偏差大，资源消耗量大，曝气过程未充分考虑水流对氧扩散转移的影响的技术问题。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种用于河流修复的曝气系统，包括曝气控制模块，所述曝气控制模块控制风机将空气通过通风管道输送至所述曝气控制模块，所述曝气控制模块通过通风支管道将空气送至曝气器，所述曝气控制模块连接曝气控制中心，所述曝气控制中心连接曝气器控制模块。所述曝气器控制模块包括通信组件，所述通信组件与曝气控制中心连接。所述曝气器控制模块包括动力组件，所述动力组件通过所述通信组件接收所述曝气控制中心的指令并根据指令将所述曝气器移动到指定位置。所述曝气控制模块包括传感器固定组件，所述传感器固定组件包第一电机、第二电机，所述第二电机连接伸缩机构，所述伸缩机构通过伸缩变换将传感器定位在不同的水深位置，所述第一电机连接所述第二电机并使所述第二电机以所述第一电机为圆心转至任一角度，所述第一电机和所述第二电机通过所述通信组件连接所述曝气控制中心。所述伸缩机构上设置传感器通信组件，所述传感器通信组件将传感器采集到的信息通过所述通信组件传送至所述曝气控制中心。所述传感器包括流速传感器、浊度传感器和溶解氧传感器。所述曝气器包括曝气头，所述曝气头上设有多个通孔。所述曝气控制模块包括过滤装置，空气经过所述过滤装置过滤后被送入所述曝气器。所述曝气控制模块包括手动模式和自动模式，手动模式时通过曝气控制模块设置曝气参数；自动模式时通过曝气控制中心预设的曝气量模型设置曝气参数。所述曝气量模型为：e(k)＝OTRmeasure(k)-OTRset/default(k)(2)其中，Q(k)表示曝气量，Kp表示e(k)项的系数，Ki表示项的系数，Kd表示[e(k)-e(k-1)]项的系数，k表示k时刻的对应参数值，e(k)表示k时刻测量值与设置/预设值的偏差，e(k-1)表示k-1时刻测量值与设置/预设值的偏差，OTRmeasure(k)表示测量得到的k时刻溶解氧转移速率，OTRset/default(k)表示k时刻曝气器控制模块的输入值或预设值。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：(1)本专利技术所述用于河流修复的曝气系统可以根据传感器测量到的数据，对河流底泥的缺氧区进行精确曝气，对工程师经验的依赖性小，能源消耗量小，曝气效果增强，能结合具体的水文情况实时调整曝气过程，实现曝气过程的实时监控；(2)本专利技术所述用于河流修复的曝气系统通过装设浊度传感器，可以实时监测河流底泥的再悬浮情况，防止底泥内源污染释放，危害下游水质。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种用于河流修复的曝气系统的整体结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种用于河流修复的曝气系统的曝气器结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种用于河流修复的曝气系统的系统结构示意图；图中：1.风机；2.通风管道；3.曝气控制模块；4.通风支管道；51.曝气头；52.通孔；53.动力组件；54.第一电机；55.第二电机；56.伸缩机构；6.传感器通信组件；61.溶解氧传感器；62.流速传感器；63.浊度传感器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，风机1出口连接通风管道2，通风管道2连接曝气控制模块3，通风管道2为软管，风机1采用离心风机，风机1由曝气控制模块3控制，风机1启动后将空气通过软管送入曝气控制模块3，曝气控制模块3根据设置将空气通过通风支管道4送入与之连接的若干个曝气器，曝气控制模块3控制每个曝气器的曝气时间和曝气量，通风支管道采用软管。曝气控制模块3设置空气过滤装置，空气过滤装置将风机1送来的空气过滤后分配至各个曝气器，防止空气中的杂质堵塞曝气头51上的通孔52，造成曝气效率低下；过滤后的空气从曝气器的曝气头51分散到水体中，达到增加水中溶解氧的目的。如图2所示，曝气器包括曝气头51，曝气头51连接通风支管道4，通风支管道4将空气送入曝气头51中，曝气头51上设有大量的通孔52，空气从这些通孔52中溢出形成细小的空气泡，空气泡与河流底泥接触并被吸收参与水体修复。曝气器设有动力组件53，用于驱动曝气头51到达指定的位置。曝气器通过传感器固定组件连接有溶解氧传感器61、流速传感器62和浊度传感器63，用于检测曝气器周围的水质及水流状况，为曝气提供参考数据；溶解氧传感器61、流速传感器62和浊度传感器63连接传感器通信组件6，传感器通信组件6设置在伸缩机构56上，伸缩机构56由第二电机55驱动实现伸缩运动，用于检测不同水深处的水质及水流状况，第二电机55连接第一电机54，第二电机55在第一电机54的驱动下绕第一电机54转至任意角度，以方便检测曝气器周围任意角度处的水质及水流状况。传感器固定组件通过第一电机54、第二电机55和伸缩机构56一方面可以赋予传感器更大的监测范围，另一方面，可以控制曝气器在河底的曝气位置，达到精准曝气的目的。如图3所示，曝气控制模块3连接曝气控制中心，曝气控制中心连接曝气器控制模块。曝气控制模块包括手动模式和自动模式，在自动模式下进行曝气时，整个曝气系统由曝气控制中心控制，可根据传感器输入的数据得出科学的曝气量和曝气时间。曝气器被放入水中，曝气控制中心向曝气器控制模块的通信组件发送指令，通信组件将指令转发给传感器通信组件6，同时曝气控制中心通过通信组件向传感器固定组件的第一电机54和第二电机55发送指令，控制传感器对待曝气区域内的水质及水流信息进行监测，并将监测的结果通过通信组件返回给曝气控制中心，曝气控制中心根据流速传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于河流修复的曝气系统，其特征是，包括曝气控制模块，所述曝气控制模块控制风机将空气通过通风管道输送至所述曝气控制模块，所述曝气控制模块通过通风支管道将空气送至曝气器，所述曝气控制模块连接曝气控制中心，所述曝气控制中心连接曝气器控制模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于河流修复的曝气系统，其特征是，包括曝气控制模块，所述曝气控制模块控制风机将空气通过通风管道输送至所述曝气控制模块，所述曝气控制模块通过通风支管道将空气送至曝气器，所述曝气控制模块连接曝气控制中心，所述曝气控制中心连接曝气器控制模块。


2.根据权利要求1所述的用于河流修复的曝气系统，其特征是，所述曝气器控制模块包括通信组件，所述通信组件与曝气控制中心连接。


3.根据权利要求2所述的用于河流修复的曝气系统，其特征是，所述曝气器控制模块包括动力组件，所述动力组件通过所述通信组件接收所述曝气控制中心的指令并根据指令将所述曝气器移动到指定位置。


4.根据权利要求2所述的用于河流修复的曝气系统，其特征是，所述曝气控制模块包括传感器固定组件，所述传感器固定组件包第一电机、第二电机，所述第二电机连接伸缩机构，所述伸缩机构通过伸缩变换将传感器定位在不同的水深位置，所述第一电机连接所述第二电机并使所述第二电机以所述第一电机为圆心转至任一角度，所述第一电机和所述第二电机通过所述通信组件连接所述曝气控制中心。


5.根据权利要求4所述的用于河流修复的曝气系统，其特征是，所述伸缩机构上设置传感器通信组件，所述传感器通信组件将传感器采集到的信息通过所述通信组件传送至所述曝气控制中心。


6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文龙，王浩岚，李轶，杨雪梅，潘沈阳，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32