一种浮水式水质净化药物缓释投放装置的制作方法

本发明涉及一种浮水式水质净化药物缓释投放装置，属于水环境保护技术领域。

背景技术：

人类活动导致的水污染是当今世界性的难题，大量污染物和有害物质未经处理就直接进入水体中，由此导致的环境问题越来越受到人们的重视。水污染问题不但会影响到水资源的健康利用和工农业的可持续发展，严重时还会导致水体富营养化、黑臭等恶性污染事件的发生，给人们生活带来了严重的危害。其中，突发性水污染事件由于污染程度重、瞬时性、危害性大，已成为威胁人类健康、破坏生态环境、影响动植物生长的重要问题。我国常见的一些突发水体污染事故主要是由于剧毒农药、有害化学品泄漏与扩散、易燃易爆物泄漏爆炸、污废水非正常排放等原因造成的，开展水污染应急处置、高效控制水体中污染物质，是保护水生态环境和社会发展的必要措施。

目前关于突发性污染事件的处置方法有很多种，人们采取的措施包括建设水污染防治工程和投加化学试剂处理。其中建设水污染防治工程包括设置生态浮床和人工湿地、添加生物填料等，这些方法通过植物、微生物或生物膜对污染物进行净化处理，具有一定净化效率，但是它们的建设和净化周期长、起效慢，不适合污染应急处理的场合。直接投加化学试剂的方法是目前常用的污染进行应急处理措施，如投加三氯化铁对过量化肥进行处置、投加壳聚糖絮凝剂对泄漏重金属进行处置。但是污染物释放在一段时间内是一个持续的过程，化学试剂的一次性投加会导致其在短时间内迅速的溶解释放，药物不能持续对水体进行净化。而采用多次反复投加可以提高药物的处理时间和处理范围，由于药物的在水体中的浓度不均衡，造成净化效率难以掌控，且在流动水体中需提高投放的化学药物量，从而造成投加药物在水体中的残留，形成二次污染。

近年来，人们在缓释材料及药物方面开展了较多的研究，旨在减缓净化药物进入水体的速度，采用的方法包括添加化学缓释剂、定时释放装置、远程电子遥控等。这些方法取得了较好的效果，但是均存在不足，如化学缓释剂成本较高、制作工艺复杂，易造成二次污染等。因此，目前亟需一种能控制药物释放速率的药物缓释投放装置，它应具备便携、制作简单、适应性强、环境友好的特点，这种发明装置能克服传统投加化学试剂方法处理水体时净化效率不均衡的缺点，能在应急处理水体污染的同时大幅度提高药物净化效率，减少药物投加量，这对水环境保护具有重要意义。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种浮水式水质净化药物缓释投放装置，旨在克服传统的药品直接投加法中化学试剂溶解速度快、净化效率较低、持续时间短的缺点与不足，采用机电一体化药品投放装置来控制药芯的溶解于释放速度，从而达到对水体进行长效稳定净化的目的。本发明具有药物释速度稳定可控、净化持续时间长、装置拆装方便等优点，适用于各种污染水体的快速净化处理。

为达到上述目的，本发明提供一种浮水式水质净化药物缓释投放装置，包括浮框、若干个转笼、若干个用于净化水体的药芯和驱动装置；所述浮框固定连接所述湖床，所述浮框上开设有用于容纳若干个所述转笼的通孔，若干个所述转笼均转动连接所述浮框；所述转笼为透水结构，所述转笼包括笼体和若干个所述分隔网，若干个所述分隔网固定设置在所述笼体内，若干个所述分隔网将所述笼体分隔为若干个腔体，所述腔体中放置所述药芯；所述驱动装置固定设置在所述浮框上，所述驱动装置转动连接若干个所述转笼。

优先地，包括驱动装置，所述驱动装置包括若干个调速电机、若干个主动齿轮、控制器和蓄电池；所述控制器固定设置在所述浮框上，所述控制器分别电连接所述蓄电池、若干个所述调速电机，所述调速电机电连接所述蓄电池，若干个所述调速电机的输出轴均分别同轴固定连接一所述主动齿轮。

优先地，包括若干个同步齿轮，若干个所述笼体等间距排列，若干个所述笼体上分别套设有至少一个所述齿轮，若干个所述笼体上的所述同步齿轮排列成若干行，每一行上的同步齿轮依次相互啮合形成传动机构，某一所述笼体上的所述齿轮均分别啮合一所述主动齿轮。

优先地，包括若干个转轴和压轴片，所述压轴片为U型，所述压轴片的两端分别横向向外延伸，若干个所述笼体的轴心均分别固定连接一所述转轴，所述浮框的两端对称开设若干个配合若干个所述转轴的转轴支撑槽，所述转轴支撑槽外形为半圆柱体，若干个所述转轴支撑槽均通过若干个螺钉固定连接一所述压轴片，所述转轴的两端均位于所述转轴支撑槽与所述压轴片之间。

优先地，包括太阳能板，所述太阳能板铺设在所述浮框的上表面上，所述太阳能板电连接所述控制器、所述蓄电池、若干个所述电机。

优先地，包括若干个线缆和若干个锚，若干个所述锚固定设置在湖床上，若干个所述锚均分别通过一所述线缆固定连接所述浮框。

优先地，所述浮框为封闭容器，所述笼体外形为圆柱体，所述转笼包括笼盖，所述笼盖为圆形所述笼盖卡合连接所述笼体的底面。

优先地，所述药芯外形为球体，所述药芯的直径为5-7cm；所述药芯的成分包括水处理药剂、秸秆末、粉煤灰和硬脂酸，所述水处理药剂、所述秸秆末、所述粉煤灰和所述硬脂酸重量占比为5:3:6:1，所述药芯在所述转笼中的填放体积为所述转笼容积的2/3-3/4。

优先地，所述水处理药剂至少包括COD降解去除剂、氨氮去除剂、除磷剂、杀菌灭藻剂中的一种，药剂形态为粉末状。

优先地，所述转笼上开设多个等间距分布的孔，，所述转轴材质为不锈钢。

本发明所达到的有益效果：

（1）本发明旨在克服传统技术药品直接投加法中化学试剂溶解速度快、净化效率较低、持续时间短的缺点与不足，采用机电一体化药品投放装置来控制药芯的溶解与释放速度，从而达到对水体进行长效稳定净化的目的。本发明具有药物释速度稳定可控、净化持续时间长、装置拆装方便等优点，适用于各种污染水体的快速净化处理；

（2）本发明采用漂浮式旋转网笼结构，转笼部分的浸没于水体中，转笼在缓慢旋转过程中，内部装填的药芯间歇的与水体接触，从而使得转笼内装填的药物缓慢的溶解并向外稳定的释放，以达到对周围水体中的污染物的长效稳定净化作用，该方法中药芯的溶解释放速度稳定，实施效果显著；

（3）本发明通过调节转笼的旋转速度、改变转笼内各隔间的药芯装填量或调整转笼的安装数量均能实现调节药芯的溶解速度，从而控制药物向水体中的释放速度，控制方法简单，控制精度高，可以适应不同污染程度的水体净化要求；

（4）本装置采用浮水式结构，转笼内的药芯不易被河流底部的泥沙颗粒、动植物等因素影响，使得药物释放速度稳定，适应性较强；

（5）本发明采用框架式结构，转笼拆卸和安装方便快捷，装置具有较好的便携性，方便运输和布设，有利于对突发性污染水体的应急处理；

（6）针对水体中的多种污染源，各个转笼中可装填不同的药芯，从而能达到较好的全面净化的效果；

（7）本发明采用太阳能作为能源，可无人值守运行，且结构简单，维护方便，成本低廉，适合推广使用；

（8）本发明通过电机、主动齿轮带动同步齿轮运动，通过同步齿轮6之间的单向传动关系实现一个电机带动多个转笼同时、同速转动的目的，使得五个转笼同时工作，药芯中成分使用寿命相差不大，便于统一管理、统一更换。

附图说明

附图1是本发明的俯视图；

附图2是图1中A-A向截面图；

附图3是本发明中浮框的结构图；

附图4是本发明中转笼的结构图；

附图5是本发明中压轴片的结构图。

附图中标记含义，1-浮框；2-压轴片；3-转轴；4-太阳能电池板；5-转笼；6-同步齿轮；7-调速电机；8-主动齿轮；9-控制器；10-水面；11-药芯；12-线缆；13-锚；14-底泥；15-湖床；16-转轴支撑槽；17-笼体；18-笼盖；19-分隔网。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供一种浮水式水质净化药物缓释投放装置，包括浮框1、五个转笼5、若干个用于净化水体的药芯11和驱动装置；浮框1固定连接湖床15，浮框1上开设有用于容纳五个转笼5的通孔，五个转笼5均转动连接浮框1；转笼5为透水结构，转笼5包括笼体17和四个分隔网19，四个分隔网19固定设置在笼体17内，四个分隔网19将笼体17分隔为四个腔体，腔体中放置多个药芯11；所述驱动装置固定设置在所述浮框1上，所述驱动装置转动连接若干个所述转笼5。

所述浮框1为长方形框体结构，材质为工程塑料，其外形尺寸为长×宽×高=3m×2m×0.3m，框内空间尺寸为长×宽×高=2.4m×1.4m×0.3m；所述浮框1为中空结构，可为本装置提供足够的浮力使其漂浮于水面；

进一步地，本发明中包括驱动装置，驱动装置包括两个调速电机7、两个主动齿轮8、控制器9和蓄电池；控制器9固定设置在浮框1上，控制器9分别电连接蓄电池、两个调速电机7，调速电机7电连接蓄电池，调速电机7的输出轴均分别同轴固定连接一个主动齿轮8。

进一步地，本发明中包括十个同步齿轮6，五个笼体17等间距排列，五个笼体17上分别套设有两个齿轮6，五个笼体17上的同步齿轮6分两行排列且每行上的同步齿轮6依次相互啮合形成传动机构，实现所有转笼5均可同步转动，最左侧的笼体7上的齿轮6均分别啮合一个主动齿轮8，调速电机7可驱动所有转笼5同时、同速转动。

进一步地，本发明中包括五个转轴3和压轴片2，如图5所示，压轴片2为U型，压轴片2的两端分别横向向外延伸，五个笼体17的轴心均分别固定连接一个转轴3；如图3所示，浮框1的两端对称开设五对配合五个转轴3的转轴支撑槽16，转轴支撑槽16外形为半圆柱体，五个转轴支撑槽16均通过两个螺钉固定连接一压轴片2，转轴3的两端均位于转轴支撑槽16与压轴片2之间。

进一步地，本发明中包括太阳能板4，太阳能板4铺设在浮框1的上表面上，太阳能板4电连接控制器9、蓄电池、两个电机7。

进一步地，如图2所示，本发明中包括两个线缆12和两个锚13，若干个锚13固定设置在湖床15上，两个锚13均分别通过一个线缆12固定连接浮框1，将浮框1固定于湖床15上。

进一步地，本发明中浮框1为封闭容器，笼体17外形为圆柱体，转笼5包括笼盖18，笼盖18为圆形，笼盖18卡合连接笼体17的底面。

进一步地，本发明中药芯11外形为球体，药芯11的直径为5-7cm；药芯11的成分包括粉状药物、秸秆末、粉煤灰和硬脂酸，水处理药剂、秸秆末、粉煤灰和硬脂酸重量占比为5:3:6:1，药芯11在转笼5中的填放体积为转笼5容积的2/3-3/4，使得转笼5在旋转过程中药芯11可翻动。

进一步地，所述水处理药剂至少包括COD降解去除剂、氨氮去除剂、除磷剂、杀菌灭藻剂中的一种，药剂形态为粉末状，COD降解去除剂、氨氮去除剂、除磷剂、杀菌灭藻剂均为现有技术市售产品。

进一步地，本发明中如图4，笼体17和分隔网19均采用不锈钢支架和多孔工程塑料板制成；笼体17包括两个不锈钢圆环和两个不锈钢直杆，两个不锈钢圆环之间通过两个不锈钢直杆固定连接，两个不锈钢圆环相互平行，其余部分由多孔工程塑料板组成；分隔网19的边框为不锈钢支架，分隔网19的中间部分由多孔工程塑料板组成，多孔工程塑料板上的孔眼直径为1cm；所述转笼上开设多个等间距分布的孔，转轴3材质为不锈钢。

本发明的工作过程及原理：

根据目标水域中污染物浓度及持续时间计算出所需投加有效药物总量及缓释时间，再根据需投加药芯11总量决定本装置中所需安装的转笼5的数量，装填好药芯11并通过控制器设定好调速电机7的转速。将本发明装置放置于水面10上，调整配重使得所有转笼5均保持一部分浸没于水中，本装置通过两端的线缆12和锚13将装置固定于湖床15上。开启控制器9启动调速电机7，各个转笼5发生同步转动。转笼5内的药芯11会间歇的与污染水体接触，从而使得药芯11中的有效药物成分间歇缓慢的向水体中溶解释放。在不同的转速条件下药芯11与水体的接触频率不同，从而造成药物溶解速度不同。当转笼5旋转速度较慢时，药芯11可有充足时间与水体接触，单位时间内药物释放量较大；当转笼5旋转速度较快时，药芯11与外界水体接触时间不足，单位时间内药物释放量较低。在恒定转速工作条件下，本装置单位时间内的药物释放量维持恒定，所释放的药物可持续与水体中的污染物发生化学反应，对受污染水体进行持续稳定的净化。当需要中途添加或更换药芯11时，关闭调速电机7，分别取下各转笼5即可更换。

本发明采用太阳能和蓄电池电源交叉供电，白天或天气好的日子可通过太阳能电板供电，同时太阳能电板向蓄电池充电，夜间或阴雨天可自动切换至蓄电池供电，使得本发明可24小时不间断运行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。