[發明專利]一種通過水流發電供能的搖擺式排污裝置

有效

• 申請號: 201410019234.0
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103774737A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 徐振山;陳永平;田萬青;王婭娜;張長寬
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E03F3/02
• 分類號: E03F3/02;E03F3/04;F03B13/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 虞希光

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一、技術領域

本發明屬于環境水利工程污水排放技術領域，具體涉及一種通過水流發電供能的搖擺式排污裝置。

二、背景技術

隨著我國經濟的發展，水環境保護問題日益為國家所重視。其中，城市污水的達標排放已成為一個急需解決的現實問題。經過預處理的污水通常通過一定方式布置的排污擴散器，排放到江河、湖泊、渠道和海洋等水體中，利用污水和周圍動水環境的劇烈摻混，使污染物得到快速有效的擴散及降解，從而達到特定的排放標準，盡量降低對環境的負面影響。

如何保證污水盡快稀釋同時把對環境的影響降到最低是排放工程成功與否的關鍵因素。早期的污水排放工程一般只是一條簡單的放流管，末端開口并不帶擴散器，這樣容易導致加重局部水域的污染程度。到20世紀20年代，研究者開始在末端增加多孔的擴散器，并通過科學的物理實驗和數值模擬手段論證多孔擴散器的稀釋效果，發現來流方向和擴散器長度方向呈90度時，擴散器的效果最好。申請號為200720086523的專利采取了在常規擴散器基礎上增加鋸齒噴口的方法；申請號為200720086524.2的專利將鋸齒噴口換成了回形障礙圓盤。這兩種方法都是對擴散器出口處進行改良從而改變污水噴出時的狀態，能夠起到一定的作用，但仍無法使污水與自然水體大面積均勻摻混。申請號為200710049669.X的專利則采取了水體自適應調整排污口方法，即裝置可根據水體狀態自行調整排污口位置。然而該方法仍然會出現一段時間內集中在一點的污水排放，這樣也不利于近區污水的充分稀釋。目前排污裝置的擴散器口大都局限于一個固定的位置，污水也保持恒定的速度射出，局部區域的污染現象仍較為嚴重，污水與環境水體的摻混和稀釋效率也較低。因此，必須設計一種能夠實現以搖擺狀態排放污水從而能夠加快污水稀釋過程的排污裝置。

三、發明內容

本發明的目的是針對現有排污裝置的不足，設計一種通過水流發電供能的搖擺式排污裝置，使得污水在近區盡快稀釋以及避開排污造成的局部污染。

本發明目的是通過以下的技術方案來實現的：

一種通過水流發電供能的搖擺式排污裝置，該裝置包括水輪發電機1、電纜2、支角a3、控制器4、齒輪5、鋸齒形連接桿6、防水箱7、擴散器8、豎向管9、環形固定片10、剛性固定套筒11、柔性防水套管12、支角b13、排污主管道14。水輪發電機1位于擴散器8上游，電能通過電纜2輸出到控制器4，控制器4通過控制齒輪5的轉動，齒輪5與鋸齒形連接桿6契合在一起，控制器4、齒輪5及鋸齒形連接桿6的一部分都位于防水箱7內，防水箱7底端兩側布置有與之鉸接的支角a3；豎向管9頂端與擴散器8相連，環形固定片10固定于豎向管9上，并與鋸齒形連接桿6鉸接，豎向管9底端通過柔性防水套管12與排污主管道14連接，剛性固定套筒11覆蓋在柔性防水套管12上起固定作用，剛性固定套筒11底端與豎向管9底端齊平，并在底端兩側布置有與之鉸接的支角b13。

控制器4包括整流橋15、逆變橋16、雙向晶閘管17、正反轉電機18和程序控制系統19，其中程序控制系統19包括電源開關20、IGBT驅動單元21、DSP/MCU控制單元22和轉速傳感器23。

鋸齒形連接桿6為防腐蝕性好的輕質鋼材或纖維材料，環形固定片10的材料為防腐蝕性好的輕質鋼材。

防水箱7材質為塑料或其他防水材料，具有全密封性。

擴散器8采用鋸齒形、回旋障礙圓盤或其他形式。

一種通過水流發電供能的搖擺式排污裝置的工作原理在于：

(a)?當環境水體水流速度大于水輪發電機1最小發電速度時，水輪發電機1轉動發電，交流電電能通過電纜2輸送到控制器4；

(b)?控制器4中，交流電通過整流橋15變為直流電，然后通過DSP/MCU控制單元22產生SPWM波，經過IGBT驅動單元21全橋逆變，實現電壓和頻率可調，進而通過控制雙向晶閘管17的導通與關斷，來實現正反轉電機18以一定頻率和速度正轉和反轉，速度由程序控制以一定頻率正弦或線性變化，若轉速傳感器23檢測到正反轉電機18轉速有所偏離，DSP/MCU控制單元22會瞬時作出判斷并及時通過PID算法調節SPWM波進行調整，當電能不足時DSP/MCU控制單元22將控制電機回至初始狀態；

(c)?污水從污水處理廠排出，經由排污主管道14到達豎向管9和擴散器8處；