[發明專利]機械混合充氧一體化湖泊水庫原位水質改善裝置

有效

• 申請號: 201410006473.2
• 申請日: 2014-01-07
• 公開（公告）號: CN103755046A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 孫昕;徐彬銘;黃廷林
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C02F7/00
• 分類號: C02F7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

【技術領域】

本發明屬于湖泊水庫水質污染控制領域，具體涉及一種機械混合充氧一體化湖泊水庫原位水質改善裝置，其適用于混合水深較大的分層湖泊水庫，并向水體充氧，控制水體內源污染和富營養化。

【背景技術】

湖泊水庫是世界上最珍貴的可直接利用的淡水資源，其中水庫正逐漸成為多數城市的主要供水水源，水源水庫的重要性日漸彰顯。當前，湖泊水庫環境面臨的水體富營養化問題非常突出，湖泊水庫水質的惡化直接影響城市水資源的可持續利用，更嚴重威脅到城市的供水安全。水深較大的湖泊水庫易發生由于劇烈垂向溫度梯度的存在引起不同密度水體分層的現象，易于擾動、混合的表層水體與相對穩定的底部水體缺乏交換，這使得水體分成三個不同溫度和密度的水團層：變溫層、躍溫層（斜溫層）和等溫層。水體分層后，由于上下層水體間相對靜止，缺乏交換，下層水體得不到氧氣的補充，溶解氧逐步減少，厭氧條件會引起底泥有機質、氮、磷、鐵、錳的溶解釋放，造成水體內源污染，水體色度、嗅味加大，pH值下降，水質惡化，藻類大量繁殖等，直接加快水體的富營養化進程。

目前湖泊水庫水體污染主要有藻類、沉積物和溶解氧三個問題。藻類控制技術主要有三種：降低水體氮、磷等營養鹽含量，如對點源（生活污水和工業廢水）和非點源污染進行控制，以削減外源性氮、磷負荷；創造低溫、低光照、低溶解氧等不利的生長環境（如水力混合）；采用化學（如投加硫酸銅）、生物（如養魚）、物理（捕撈收割）等方法直接去除已生長的藻類。對于沉積物中污染物的控制技術主要有投加化學氧化劑和鈍化劑對沉積物進行氧化和鈍化處理，此外沉積物覆蓋和疏浚也有使用，但成本較高、實施不易、還會新增污染物。增加水體溶解氧的技術主要有破壞水體分層（機械、水力、曝氣）和等溫層曝氣兩種，其中機械、水力破壞分層都僅僅具有混合功能、不對水體充氧，等溫層曝氣只對底部水體充氧、不破壞分層，揚水曝氣技術把混合充氧集中于一體。綜合各種湖泊水庫水體污染控制技術的環境、經濟和社會效益，曝氣混合充氧是目前相對較好的技術，并且應用也最為廣泛。但盡管如此，目前的曝氣混合充氧技術都是在湖泊水庫底部進行曝氣充氧，同時利用氣體提升水體進行混合，由于供氣壓力必須大于水深，導致混合充氧系統的能量需求很大、需要大型空壓機，并且能耗高、能量效率低（一般在10%以下），此外水下安裝維護困難。

中國庫容1億立方以上的水庫大約有3800多座，大多呈現富營養化的狀態。因此經濟高效、易于實施的混合充氧新技術和裝置的研發是湖泊水庫水體污染控制的迫切技術需求。

【發明內容】

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種機械混合充氧一體化湖泊水庫原位水質改善裝置，該裝置能在水體表層應用基于太陽能的電機驅動裝置混合上下層水體，同時對被提升的等溫層水體進行充氧，經濟、高效、便捷地原位改善湖泊水庫水體水質。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

機械混合充氧一體化湖泊水庫原位水質改善裝置，包括上升筒裝置、出流筒裝置、文丘里進氣裝置和電機驅動裝置；其中，文丘里進氣裝置包括兩端開口縱向設置的縮小管，其周向設置有若干軟管；

上升筒裝置包括上部上升筒、上部錐形筒、下部錐形筒、中部上升筒和下部上升筒，其中，下部上升筒的周向設置有下部擋板，上部錐形筒與縮小管的上部開口端相連通，上部上升筒固定在上部錐形筒之上，下部錐形筒與縮小管的下部開口端相連通，中部上升筒固定在下部錐形筒之下，下部上升筒通過兩套對稱設置的定位插銷箱與中部上升筒相連接，且下部上升筒的底部通過鐵鏈與錨固墩相連接；

出流筒裝置包括頂板、上部直筒和下部直筒，其中，頂板上開設有若干空氣溢流孔，其固定在上部直筒上端，下部直筒固定在上部直筒下端，在上部直筒的周向還設置有浮筒，該出流筒裝置設置在上升筒裝置的周向；

電機驅動裝置包括電機、連接軸和葉片，其中，電機設置在頂板上，葉片設置在上部上升筒和上部錐形筒形成的曝氣室內，電機通過連接軸與葉片相連接。

本發明進一步改進在于：每套定位插銷箱均包括沿下部上升筒的外壁縱向設置的插銷滑槽、設置在該插銷滑槽內的若干滾輪，沿中部上升筒的外壁設置的具有插銷滑道的插銷座、設置在插銷座中的插銷和插銷座端面的彈性膜，插銷的伸出端穿過中部上升筒的殼體與該插銷滑槽內的若干滾輪相配合。

本發明進一步改進在于：每套定位插銷箱還包括用于保護彈性膜的殼體，該殼體固定在插銷座上，且其開口朝向彈性膜。

本發明進一步改進在于：每套定位插銷箱還包括設置在插銷周向的兩個滾動軸承。