一种用于城市景观河道的水体智能加速曝气装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于城市景观河道的水体智能加速曝气装置，主箱通过升降系统与浮船相连，升降系统用于控制主箱在水下的工作深度；主箱两侧设置有进水管和出水管，且与进水管和出水管连通，主箱的顶部置有可伸缩的进气管与大气相通；内设置有动力部件，动力部件上设置有叶轮；浮船顶部设置有太阳能电池板，浮船的舱内置有电池箱、控制投放抑藻剂的智能监测投放系统、鼓风机；智能监测投放系统上设置有侧式喷洒口；太阳能电池板吸收太阳能转换为电能，储存在电池箱中；电池箱为智能监测投放系统和鼓风机供电；并将电能传输至动力部件使叶轮高速转动。加速中下层水体的纵向流速，实现曝气增氧，集成化学水质处理方法，从而改善河道水质状况。
【专利说明】-种用于城市景观河道的水体智能加速曝气装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及曝气装置领域，尤其涉及一种用于城市景观河道的水体智能加速 曝气装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，营造或修护城市景观河道已是各大城市竞相追逐的目标。尤其是"十八 大"后，建设"美丽中国"成为生态文明建设的宏伟目标，而水以其特有的灵性成为城市规 划中不可或缺的重要元素。城市的建设和发展着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展。当 然，只有水量丰富、感观优美、健康无害的水体（景观河道、人工湖泊等）才能良好实现其景 观和生态调节的功能。
[0003] 然而,城市景观河道由于河宽较窄（10-20m)、水深较浅（2-5m)、与周边水系的连 通性较差、水量较少，故水体流动相对缓慢、水体更新时间较长，自净能力往往不足以应对 外界的水质干扰、破坏，容易恶化。更甚者，当夏季高温时，水体富营养化极易诱发水华，藻 类繁生，厌氧黑臭，严重影响城市景观和人居环境。
[0004] 以天津市为例，天津的"母亲河"海河在夏秋高温季节，部分河段（如三岔口）时 常出现水华现象，影响市民生活。此问题得到市委市政府和相关部门的高度重视，应急采取 加大海河调水量将水藻冲至下游海口。同时，配合其他生物、化学措施以抑制藻类的生长。 但是，这些方法运行费用较高，且浪费了天津原本就稀缺的水资源。而对于一些二级河道， 如卫津河，受水系水资源的限制，其流动性较差，基本为死水，夏秋时河水黑臭的现象更为 严重。
[0005] 因此，控制河道水体中的有机污染物和氮、磷等营养类物质的含量以及藻类的生 长，保持水体的清澈、洁净是保障城市河道美丽景观的主要途径，而水质处理技术是较有效 的方法手段。目前，原位水质处理技术应用较为广泛，常见的有加强水力循环 [1]、生物浮床 [2]、喷泉扰流曝气[M]、跌水曝气[" 6]等。该技术除降解污染物质外，还能增强水体的自净能 力和改善水力条件，对水体中污染物迁移转化规律影响较大。
[0006] 但是，现有的水质处理技术通常存在耗费水资源、运行费用高、持续性差等不足。 现有技术中公开的水流加速曝气装置，只能在水面以下〇. 5m工作，对于水深3m以上河道， 此工作深度尚属表层，装置加速水流的作用降低，从而减小了改善水质的效果；另一方面， 该装置仅采用单一的物理方法曝气增氧。 实用新型内容
[0007] 本实用新型提供了一种用于城市景观河道的水体智能加速曝气装置，本实用新型 通过加速纵向（水流方向）流速促进水体流动，采用吸气和鼓风式曝气提高水体复氧率，以 及智能监测投放系统按需喷洒抑藻剂抑制藻类生长，改善了城市河道中流动性较弱的局部 水域水质状况，详见下文描述：
[0008] -种用于城市景观河道的水体智能加速曝气装置，包括：太阳能电池板、电池箱， 所述装置还包括：主箱，
[0009] 所述主箱通过升降系统与浮船相连，所述升降系统用于控制所述主箱在水下的工 作深度；所述主箱两侧设置有进水管和出水管，所述主箱与所述进水管和所述出水管连通， 所述主箱的顶部置有可伸缩的进气管与大气相通；所述主箱内设置有动力部件，所述动力 部件上设置有叶轮；
[0010] 所述浮船顶部设置有太阳能电池板，所述浮船的舱内置有电池箱、控制投放抑藻 剂的智能监测投放系统、增加掺气量的鼓风机；所述智能监测投放系统上设置有侧式喷洒 Π ；
[0011] 所述太阳能电池板吸收太阳能转换为电能，储存在所述电池箱中；所述电池箱为 所述智能监测投放系统和所述鼓风机供电；所述电池箱并将电能传输至所述动力部件使所 述叶轮高速转动。
[0012] 所述智能监测投放系统由采集分析部件、控制部件和投放部件三部分组成。
[0013] 所述采集分析部件由吸水管和分析室组成，所述控制部件由单片机组成，所述投 放部件由储剂室和喷头组成。
[0014] 按照设定好的监测频率，所述单片机下达监测指令，所述吸水管经所述侧式喷洒 口吸取水样至所述分析室；所述分析室采用电化学法自动测定溶解氧后将测值反馈给所述 单片机；所述单片机根据测值和存储的阈值进行判断是否需投放抑藻剂，如投放，则计算抑 藻剂的投放量，之后对下达投放指令；所述喷头根据投放量将所述储剂室中的抑藻剂投放 至水体中。
[0015] 所述装置还包括：拦污栅和可收纳脚轮，
[0016] 所述主箱上设置有拦污栅，所述主箱下部设置有可收纳脚轮。
[0017] 本实用新型提供的技术方案的有益效果是：
[0018] (1)装置工作深度可控。受来水影响，城市河道水位年际、年内变化不一。为实现 有效地促进中下层水体流动，设计可以调节深度的装置部件。通过加速处于水下不同深度 的水流，从而有针对性的加速中、下层水体流动。
[0019] (2)智能投放抑藻剂。设计智能监测投放系统，实时监测水体溶解氧、叶绿素等水 质指标，系统根据监测数据的反馈下达投放抑藻剂（量）的指令，装置按需喷洒抑藻剂至水 体。
[0020] (3)增加掺气量。本装置增设鼓风机加大水体的掺气量，从而改善曝气效果、提高 水体复氧率。
[0021] 本装置不仅具有绿色低碳、可循环、美观等优点，而且在加速、曝气效果上进一步 提升，同时引入了智能投放抑藻剂的功能，使装置集物理（加速水流、曝气）、化学（投放抑 藻剂）方法于一体改善河道水质、更有效地服务于城市景观河道。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图la为一种用于城市景观河道的水体智能加速曝气装置的结构示意图；
[0023] 图lb为升降系统的示意图；
[0024] 图lc为智能监测投放系统的示意图。
[0025] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0026] 1 :太阳能电池板； 2 :电池箱；
[0027] 3 :智能监测投放系统； 3-1 :侧式喷洒口；
[0028] 4 :鼓风机； 5 :浮船；
[0029] 6 :升降系统； 7 :伸缩进气管；
[0030] 8 :主箱； 9 :动力部件；
[0031] 9-1:叶轮； 10 :进水管；
[0032] 10-1 :拦污栅； 11:出水管；
[0033] 12:可收纳脚轮； 3-2:吸水管；
[0034] 3-3 :分析室； 3-4 :单片机；
[0035] 3-5 :储剂室； 3-6 :喷头。
【具体实施方式】
[0036] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施方式 作进一步地详细描述。
[0037] -种用于城市景观河道的水体智能加速曝气装置，参见图la、图lb和图lc，包括： 太阳能电池板1，电池箱2,智能监测投放系统3,侧式喷洒口 3-1，鼓风机4,浮船5,升降系 统6,伸缩进气管7,主箱8,动力部件9,叶轮9-1，进水管10,拦污栅10-1，出水管11，可收 纳脚轮12。
[0038] 主箱8通过升降系统6与浮船5相连，升降系统6用于控制主箱8在水下的工作 深度。主箱8两侧设置有进水管10和出水管11，主箱8与进水管10和出水管11连通，主 箱8的顶部置有可伸缩的进气管7与大气相通。主箱8内设置有动力部件9,动力部件9上 设置有叶轮9-1。浮船5顶部设置有太阳能电池板1，浮船5的船舱为露天式，舱内置有电 池箱2、控制投放抑藻剂的智能监测投放系统3、增加掺气量的鼓风机4,智能监测投放系统 3上设置有侧式喷洒口 3-1。太阳能电池板1吸收太阳能转换为电能，储存在电池箱2中。 电池箱2为智能监测投放系统3和鼓风机4供电。电池箱2并将电能传输至动力部件9使 叶轮9-1高速转动。
[0039] 其中，智能监测投放系统3包括：侧式喷洒口 3-1、吸水管3-2、分析室3-3、单片机 3-4、储剂室3-5和喷头3-6，
[0040] 智能监测投放系统3由采集分析部件、控制部件、投放部件三部分组成。采集分析 部件由吸水管3-2和分析室3-3组成，控制部件由单片机3-4组成，投放部件由储剂室3-5、 喷头3-6组成。单片机3-4是智能监测投放系统的"大脑"，具有下达监测和投放指令、储存 阈值、计算投放量的功能。按照设定好的监测频率（如每日8 :00)，单片机3-4对采集分析 部件下达监测指令，吸水管3-2经侧式喷洒口 3-1吸取水样至分析室3-3 ;分析室内采用电 化学法自动测定溶解氧后将测值反馈给单片机3-4,后将水排出。单片机3-4根据测值和存 储的阈值进行判断是否需投放抑藻剂，如投放，则计算抑藻剂的投放量，之后对投放部件下 达投放指令。喷头3-6根据投放量将储剂室3-5中的抑藻剂投放至水体中。为保证水质处 理效果，此喷洒动作也可人为远程控制。
[0041] (1)装置工作原理
[0042] 装置放置于河道中，以清洁能源太阳能作为动力能源，折叠式梅花状太阳能电池 板1位于浮船5顶部。浮船5的船舱为露天式，舱内置有储能设备电池箱2、控制投放抑藻 剂的智能监测投放系统3、增加掺气量的鼓风机4。电池箱2为智能监测投放系统3、鼓风机 4、动力部件9供电。浮船5利用升降系统6与主箱8相连，升降系统6可控制主箱在水下 的工作深度。主箱8两侧与进水管10和出水管11连通，顶部置有可伸缩的进气管7与大 气相通。主箱8内置有动力部件9。太阳能电池板1吸收太阳能转换为电能，储存在电池箱 2中。电池箱2将电能传输至动力部件9使叶轮9-1高速转动。当动力部件9工作时，推动 水流源源不断的经进水管10进入主箱，由于主箱内水体流速增大将空气吸入，同时鼓风机 4工作，两者通过进气管7为主箱内水体提供新鲜空气，充分混合后使水体中含有气泡，最 后经出水管11将水射出。出水管流出的加速水流推动周围水体运动，升降系统6根据河道 实际水深调节装置工作深度，提高中下层水体的纵向水流流速，促进水平和垂向水体交换。
[0043] 具体实现时，智能监测投放系统3实时监测水体溶解氧D0指标，且配有环保型高 效抑藻剂。当智能监测投放系统监测到水体溶解氧D0〈2mg/L时，根据实际监测值估算抑藻 剂的投放量，然后控制侧式喷洒口 3-1将适量的抑藻剂投放至水体中。
[0044] 本装置通过吸气和鼓风曝气提高主箱8中水体掺气量，装置出流后促使氧气充分 均匀溶于河水，提高水体复氧率，抑制厌氧性生物生存。
[0045] 本实用新型公开的水体智能加速曝气装置通过控制工作深度、智能投放抑藻剂、 增加掺气量3方面改进，较原装置增强了水质改善效果。由于河道的水域范围与湖泊相比 小的多，此装置在城市景观河道中的效果更为突出。
[0046] (2)装置尺寸
[0047] 装置整体尺寸，长2500mm，宽2000mm，高2000mm，重量约172. 6kg。各部件具体尺 寸和重量列于表1。
[0048] 表1装置尺寸表
[0049]
【权利要求】
1. 一种用于城市景观河道的水体智能加速曝气装置，包括：太阳能电池板、电池箱，其 特征在于，所述装置还包括：主箱， 所述主箱通过升降系统与浮船相连，所述升降系统用于控制所述主箱在水下的工作深 度；所述主箱两侧设置有进水管和出水管，所述主箱与所述进水管和所述出水管连通，所述 主箱的顶部置有可伸缩的进气管与大气相通；所述主箱内设置有动力部件，所述动力部件 上设置有叶轮； 所述浮船顶部设置有太阳能电池板，所述浮船的舱内置有电池箱、控制投放抑藻剂的 智能监测投放系统、增加掺气量的鼓风机；所述智能监测投放系统上设置有侧式喷洒口； 所述太阳能电池板吸收太阳能转换为电能，储存在所述电池箱中；所述电池箱为所述 智能监测投放系统和所述鼓风机供电；所述电池箱并将电能传输至所述动力部件使所述叶 轮高速转动。
2. 根据权利要求1所述的一种用于城市景观河道的水体智能加速曝气装置，其特征在 于，所述智能监测投放系统由采集分析部件、控制部件和投放部件三部分组成。
3. 根据权利要求2所述的一种用于城市景观河道的水体智能加速曝气装置，其特征在 于， 所述采集分析部件由吸水管和分析室组成，所述控制部件由单片机组成，所述投放部 件由储剂室和嗔头组成。
4. 根据权利要求3所述的一种用于城市景观河道的水体智能加速曝气装置，其特征在 于， 按照设定好的监测频率，所述单片机下达监测指令，所述吸水管经所述侧式喷洒口吸 取水样至所述分析室；所述分析室采用电化学法自动测定溶解氧后将测值反馈给所述单片 机；所述单片机根据测值和存储的阈值进行判断是否需投放抑藻剂，如投放，则计算抑藻剂 的投放量，之后对下达投放指令；所述喷头根据投放量将所述储剂室中的抑藻剂投放至水 体中。
5. 根据权利要求1所述的一种用于城市景观河道的水体智能加速曝气装置，其特征在 于，所述装置还包括：拦污栅和可收纳脚轮， 所述主箱上设置有拦污栅，所述主箱下部设置有可收纳脚轮。
【文档编号】C02F7/00GK203999169SQ201420472147
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】张晨, 李洁, 高学平 申请人:天津大学