一种用于城市景观水体生态修复的水车组合系统的制作方法

本实用新型涉及水体修复领域，主要涉及一种用于城市景观水体生态修复的水车组合系统，适用于水流不畅、流速缓慢的城市景观河道、封闭型人工湖等。

背景技术：

随着经济和社会的不断发展，城市居民生活水平逐渐提高，相应的对城市环境也有了更高的要求。近年来，城市中心的景观河道、人工湖等成为城市一道靓丽的风景，不仅美化了环境，还能增加空气中负离子含量，使空气更加清新。然而由于后期管理、养护不当导致城市景观水体水质逐渐变差，有些水质恶化较为严重的地方还会出现藻类疯长甚至黑臭，严重影响了附近居民的正常生活。很多城市景观水体往往由于其流动性差导致其具有自净能力差、易污染等特点，被污染的景观水体不仅没能起到美化城市的作用，反而对城市环境和市民健康造成了不良影响。

大部分城市景观水体是一个封闭系统，水系缺少循环，水体流动性弱，自净能力非常差，加上外界尘土、落叶、垃圾等侵入，以及雨水地表径流带来有机物和氮磷营养元素，使得水中藻类疯长，造成水体富营养化。

常用的城市景观水治理方法包括曝气复氧技术、添加化学药剂法、动植物生态修复法、间接净化法以及一些新兴技术(例如超磁分离技术、电磁脉冲高压离子景观水处理技术等)。上述方法均有其各自的优缺点，例如添加化学药剂虽见效快、费用低，但易造成二次污染，短期见效快但不适合长期治理；间接净化法则需要建立机房、管道，工程量大，投资运营费用高，治理周期长；而仅用动植物生态修复法的治污周期长，且效果十分不明显。

当前，曝气复氧技术是景观水体最为常见的水质维护方法，曝气充氧方式主要有直接水底布管曝气方式和机械搅拌曝气方式；布管曝气往往投资费用过高，而机械搅拌曝气投资运营费用低，效果良好，而且往往还能与景观建设结合起来，具有优良的发展前景。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对水流不畅、流速缓慢的城市景观河道、人工湖水体水质恶化的问题，提出一种用于城市景观水体生态修复的水车组合系统，以实现良好的水体自净和水质保持效果。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于城市景观水体生态修复的水车组合系统，包括设置在水体内的至少一架水车式增氧机以及设置在所述水车式增氧机下游侧的水车净水单元，所述水车净水单元包括水车支架、设置在所述水车支架上的水车结构、设置在水车结构中部的两个倾斜连接的挡板、设置在所述挡板上的出水口、进水管，所述水车结构包括自中心向外依次轴向设置的清渣机构、水车轮轴、基质层、凹槽、水瓢，所述凹槽设置在所述水车结构的圆环上，所述进水管上端与凹槽相连，所述进水管下端与设置在清渣机构前底面中心正上方位置的进水口相连，

在所述水车净水单元工作时，所述水瓢舀起的水依次经过凹槽、进水管、进水口流入清渣机构内，并经过清渣机构的旋转清渣过滤后落入基质层中，水在所述基质层中净化后在水车结构的上部落入挡板并经出水口流出。

优选地，所述水车式增氧机包括至少两个设置在水面上的浮筒以及设置在所述浮筒内的动力机构，所述动力机构上横向设有第一轮轴，所述第一轮轴通过支架与浮筒相连，所述第一轮轴上设有至少两个第一叶轮，所述动力机构下部设有纵向贯穿浮筒且垂直于第一轮轴并向水面以下延伸的第二轮轴，所述第二轮轴上设有至少一个第二叶轮，所述第一叶轮包括明轮以及设置在所述明轮上的第一叶片，所述第一叶片上设有若干圆孔，所述第二叶轮包括转轴以及设置在所述转轴上的扇形的第二叶片。

优选地，所述水车净水单元的直径为280～300cm，宽度为 30～35cm；所述水车结构的圆环最外围与水面相切设置。

优选地，所述清渣机构的前底面与后底面均为实心轻质塑料板，侧面为筛网，内部设有三组清渣轮轴，且每组清渣轮轴之间夹角为 120°，所述清渣机构一侧设有电动机，所述电动机带动所述清渣轮轴旋转。

优选地，所述筛网为人字形网，开孔率为20％～30％，目数为30～40 目。

优选地，所述清渣轮轴由不锈钢横管和竖管交错组成，其中所述竖管之间的间距相等，所述横管沿中心向外的方向由疏变密。

优选地，所述基质层整体为圆环结构，所述基质层的前底面、侧面、后底面均为实心塑料板，所述圆环结构内均匀间隔设置有基质块，且每个基质块的两侧沿水车净水单元转动方向依次设置不透水的轻质塑料挡板与透水格栅挡板。

优选地，所述基质块的基质填料为沸石与炉渣体积比为(1～2)：1 的混合物，所述基质填料的粒径大小为10～15mm。

优选地，所述挡板包括左右两个挡板，设置在清渣机构的正上方，挡板的一侧与水车结构后底面倾斜相连，所述挡板的另一侧为竖直向上的折板，所述水车结构的后底面与挡板连接处中间位置的后侧设有出水口，左右两个挡板分别向出水口处倾斜。

优选地，所述水车组合系统包括两个并排间隔设置的水车式增氧机以及设置在两个设置在水车式增氧机间隔下游侧的一个水车净水单元，所述水车净水单元与水车式增氧机的间隔距离为3～5m，且所述水车式增氧机与水车净水单元的转动方向相同。

基于上述技术方案，本实用新型的优点是：

本实用新型的水车组合系统，主要用于解决水流不畅、流速缓慢的城市景观河道或封闭型人工湖水体的水质恶化问题，该水车组合系统由水车式增氧机和水车净水单元组成，主要的优点有：

(1)常见的水体净化技术往往将已污染的水抽取出来输送到一定的地点，净化后再经由管道排回水体中，工程量大，投资运营费用高。而本实用新型的水车组合系统，集曝气、清渣、净化于一体，无需建立机房、管道等设施，大大降低了成本，配合于水体内种植的净水植物，能达到良好的净水和水质保持效果。

(2)本实用新型的水车式增氧机对现有水车式增氧机的改进，同时增强了增氧机的推流效果和增氧效果；此外增加了第二叶轮能够将部分上层水体中的氧气带入到下层水体中，满足较深层水体对氧气的需求，大大加强了水体的自净能力。

(3)水车净水单元充分利用了前面水车式增氧机产生的推流能动以实现自身的转动，且该结构还能在清理水体中的落叶、浮游物等杂质的同时吸收N、P营养盐，从而净化水体，两种水车在互相协调作用下有效解决了景观水体水质恶化问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为水车式增氧机示意图；

图2为第一叶轮示意图；

图3为第一叶片侧视示意图；

图4为第一叶片正视示意图；

图5为第二叶轮示意图；

图6为景观河道中水车组合系统设置方式；

图7为封闭型人工湖中水车组合系统设置方式；

图8为水车净水单元正视示意图；

图9为水车净水单元侧视示意图；

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型提供了一种用于城市景观水体生态修复的水车组合系统，如图1～图9所示，其中示出了本实用新型的一种优选实施方式。

具体地，所述水车组合系统包括设置在水体内的至少一架水车式增氧机15以及设置在所述水车式增氧机15下游侧的水车净水单元16，所述水车净水单元16包括水车支架17、设置在所述水车支架17上的水车结构、设置在水车结构中部的两个倾斜连接的挡板25、设置在所述挡板25上的出水口、进水管22，所述水车结构包括自中心向外依次轴向设置的清渣机构26、水车轮轴23、基质层、凹槽20、水瓢18，所述凹槽20设置在所述水车结构的圆环上，所述进水管22上端与凹槽20相连，所述进水管22下端与设置在清渣机构26前底面中心正上方位置的进水口21相连。

在所述水车净水单元16工作时，所述水瓢18舀起的水依次经过凹槽20、进水管22、进水口21流入清渣机构26内，并经过清渣机构 26的旋转清渣过滤后落入基质层中，水在所述基质层中净化后在水车结构的上部落入挡板25并经出水口流出。

如图6、图7所示，所述水车组合系统包括两种水车结构，水车式增氧机15与水车净水单元16，水车式增氧机放置在水车净水单元 16的前方，前方水车式增氧机15产生的定向水流推动后方水车净水单元16的转动。

如图1所示，所述水车式增氧机包括至少两个设置在水面上的浮筒1以及设置在所述浮筒1内的动力机构2，所述动力机构2上横向设有第一轮轴4，所述第一轮轴4通过支架5与浮筒1相连，所述第一轮轴4上设有至少两个第一叶轮3，所述动力机构2下部设有纵向贯穿浮筒1且垂直于第一轮轴4并向水面以下延伸的第二轮轴6，所述第二轮轴6上设有至少一个第二叶轮7，所述第一叶轮3包括明轮8 以及设置在所述明轮8上的第一叶片9，所述第一叶片9上设有若干圆孔12，所述第二叶轮7包括转轴13以及设置在所述转轴13上的扇形的第二叶片14。

浮筒1的设置能够使得整个水车式增氧机漂浮在水面上。所述动力机构2包括设置在浮筒1内的电机以及与所述电机相连的减速器。通过以电动机为动力，通过减速器降低到一定转速而带动第一轮轴4、第二轮轴6旋转，进而通过安装在第一轮轴4、第二轮轴6上的第一叶轮3、第二叶轮7的叶片排挤水、翻水、搅动水，从而发挥机械搅水的作用。由于所述第一轮轴4，为横向设置，通过支架5与浮筒1 相连，支架5设置在浮筒1上，起到支撑的作用，保证第一轮轴4保持稳定。

如图2所示，第一叶轮3为水车式叶轮，主要由明轮8以及设置在所述明轮8上的第一叶片9构成。优选地，所述明轮8的直径为 20～30cm，宽度为4～6cm，并且每个明轮8上均匀设有4～8个第一叶片9。

传统叶片主要有四边形、凹面形和三角形三种类型，本实用新型的第一叶片9为立体的倒三角形。如图3、图4所示，所述第一叶片9 包括两片腰边垂直相连的梯形板10、设置在所述梯形板10上底边上向外翻折的叶板以及与所述梯形板10下底边相连的为尾插板11。所述第一叶片9的两片梯形板10的内角夹角为90°。优选地，所述梯形板10腰边的长度为10～12cm，下底边的长度为3～5cm，上底边的长度为7～9cm。所述第一叶片9的上底边即长边设有向外折的叶板，叶板与梯形板10之间的折角约为120°。所述梯形板10下底边连接有尾插板11，所述尾插板11用于将整个第一叶片9安插在明轮8上。

进一步，所述第一叶片9上分布多个直径为1cm的圆孔12，靠近第一叶片9下底边的圆孔12设置密集，并且所述圆孔12自下而上逐渐设置稀疏，即靠近第一叶片9下底边即短边的圆孔12较为密集，越靠近上底边即长边)的圆孔12越为稀疏。

优选地，所述第二轮轴6垂直于第一轮轴4并向水面下部延伸设置，所述第二叶轮7设置在第二轮轴6上，并且平行于水面设置在水面下部。如图5所示，所述第二叶轮7由转轴13和第二叶片14组成，其中第二叶片14是扇形叶片，设置在转轴13上。优选地，沿第二轮轴6向水下延伸的方向设有两组第二叶轮7，每组第二叶轮7上设有一个转轴13和三个扇形的第二叶片14，并且最上一组的第二叶轮7 距离水面的距离为0.7～1m。

本实用新型的用于城市景观水体生态修复的水车式增氧机对现有水车式增氧机的改进，同时增强了增氧机的推流效果和增氧效果；此外增加了第二叶轮能够将部分上层水体中的氧气带入到下层水体中，满足较深层水体对氧气的需求，大大加强了水体的自净能力。

本实用新型的用于城市景观水体生态修复的水车式增氧机取得上述技术效果的原理如下：

推流效果的增强：本实用新型的第一叶轮3的第一叶片9设置为立体倒三角形状，第一叶轮3的旋转方式如图2中箭头方向。当第一叶片9进入水中时，第一叶片9的竖直方向的腰边和上底边(长边) 首先进入水中，这种特殊设置使得第一叶片9进入水中时阻力减小；第一叶片9随着明轮8的转动不断向下，受到水的压力也在逐渐增大，而由于第一叶片9的上底边(长边)与水的接触面积大，从而水对第一叶片9产生的阻力越大，因此产生的推流效果则越好。靠近第一叶片9上底边(长边)的圆孔12设置稀疏，相对均匀设置圆孔的叶片，本实用新型的第一叶片9与水接触面积更大，产生的推流效果也更强。此外，第一叶片9的下底边(短边)部分位于水面上层位置，所受的水压较小，对推流作用起到的效果也小，因此本实用新型将下底边设置较短，不会对设备推流效果产生明显的影响。

增氧效果的加强：第一叶片9的倒三角形状的设计相比常用四边形叶片，其对水面的冲击作用更大，溅起的水花更大，使得溶解氧更有利于溶于水中。靠近第一叶片9下底边(短边)处设置有密集的开孔12，增加了第一叶片9与空气的接触，有效加强了增氧效果。设置的第二叶轮7在转动时能产生漩涡扰动，能够将部分上层水体中的氧气带入到下层水体中，增强了深层水体的氧气含量。

如图8、图9所示，所述水车净水单元16包括水车支架17、设置在所述水车支架17上的水车结构、设置在水车结构中部的两个倾斜连接的挡板25、设置在所述挡板25上的出水口、进水管22等。所述水车结构包括自中心向外依次轴向设置的清渣机构26、水车轮轴23、基质层、凹槽20、水瓢18，所述凹槽20设置在所述水车结构的圆环上。优选地，所述水车净水单元16的直径为280～300cm，宽度为 30～35cm。水车支架选用实心木材，水车其他结构的基础材料选用轻质塑料，所述水车结构的圆环最外围与水面相切设置。

需要说明的是，在对水车净水单元16的描述内容中，图8、图9 以垂直纸面方向向外为前方，则水车式净水结构前底面设有水车轮轴 23，其他部分中空，而后底面则为实心轻质塑料板。

清渣机构26整体结构为圆柱形，直径为100～110cm。优选地，所述清渣机构26的前底面与后底面均为实心轻质塑料板，侧面为筛网，内部设有三组清渣轮轴24，且每组清渣轮轴24之间夹角为120°，所述清渣机构26一侧设有电动机27，所述电动机27带动所述清渣轮轴 24旋转。优选地，所述筛网为人字形网，开孔率为20％～30％，目数为30～40目。所述清渣轮轴24由不锈钢横管和竖管交错组成，其中所述竖管之间的间距相等，所述横管沿中心向外的方向由疏变密。清渣机构26一侧设有电动机27，供电使得内部清渣轮轴24以一定的转速转动。

进一步，所述基质层整体为圆环结构，宽度为25～30cm，其后底面即为水车后底面，所述基质层的前底面、侧面、后底面均为实心塑料板。所述圆环结构内均匀间隔设置有基质块19，优选地，圆环结构内均匀分布16个基质块，每个基质块的长度为35～40cm，相邻两个基质块之间有一个基质间隙。优选地，所述基质块19的基质填料为沸石与炉渣体积比为(1～2)：1的混合物，所述基质填料的粒径大小为 10～15mm。每个基质块19的两侧沿水车净水单元16转动方向依次设置不透水的轻质塑料挡板与透水格栅挡板，所述透水格栅挡板的规格为5mm×5mm网格，这样设置能够将填料固定在每个基质块19中，防止填料在基质层中自由移动。

如图9所示，凹槽20设置在基质层的外侧，位于基质层和水瓢 18之间，凹槽20的宽度为4～6cm。水瓢18为类船型结构，在水车结构的最外环，水瓢18与水车结构之间的夹角约为60°，内部中空，水瓢18长度设置与水车结构的宽度相同为30～35cm，水瓢18的宽度为30～35cm。

优选地，所述挡板25设置在清渣机构26的正上方，挡板25的一侧与水车结构后底面倾斜相连，所述挡板25的另一侧为竖直向上的折板。挡板25由左右两个挡板构成，设置在清渣机构26的正上方，挡板25的一侧与水车结构后底面相连且有一定的夹角，另一侧为竖直向上的折板。挡板斜面宽度为25～30cm，单个挡板长度为120～140cm。水车后底面与挡板25连接处中间位置的后侧设有一个出水口，左右两个挡板分别向出水口处倾斜，以使落入挡板25中的水能顺利从出水口流出。

如图8所示，所述进水管22为一根竖直管，设置在清渣机构26 的前底面位置，管直径为8～10cm，进水管22上端与凹槽20相连，另一端与设置在清渣机构26前底面中心正上方的进水口相连。

优选地，所述水车组合系统包括两个并排间隔设置的水车式增氧机15以及设置在两个设置在水车式增氧机15间隔下游侧的一个水车净水单元16，所述水车净水单元16与水车式增氧机15的间隔距离为 3～5m，且所述水车式增氧机15与水车净水单元16的转动方向相同。

如图6所示，将该水车组合系统用于流动缓慢的景观河道时，可沿水流动方向设置一组或多组该水车组合系统，图6展示了景观河道中一种该系统的放置方式。

如图7所示，将该水车组合系统用于封闭型人工湖时，可根据湖的形状在人工湖的转角处设置一组该系统，使得运转该系统后人工湖的水流沿同一个方向(顺时针或逆时针)流动，图7展示了封闭型人工湖中一种该系统的放置方式。

本实用新型的水车组合系统，主要用于解决水流不畅、流速缓慢的城市景观河道或封闭型人工湖水体的水质恶化问题，该水车组合系统由水车式增氧机和水车净水单元组成，主要的优点有：

(1)常见的水体净化技术往往将已污染的水抽取出来输送到一定的地点，净化后再经由管道排回水体中，工程量大，投资运营费用高。而本实用新型的水车组合系统，集曝气、清渣、净化于一体，无需建立机房、管道等设施，大大降低了成本，配合于水体内种植的净水植物，能达到良好的净水和水质保持效果。

(2)本实用新型的水车式增氧机对现有水车式增氧机的改进，同时增强了增氧机的推流效果和增氧效果；此外增加了第二叶轮能够将部分上层水体中的氧气带入到下层水体中，满足较深层水体对氧气的需求，大大加强了水体的自净能力。

(3)水车净水单元充分利用了前面水车式增氧机产生的推流能动以实现自身的转动，且该结构还能在清理水体中的落叶、浮游物等杂质的同时吸收N、P营养盐，从而净化水体，两种水车在互相协调作用下有效解决了景观水体水质恶化问题。

本实用新型的用于城市景观水体生态修复的水车组合系统取得上述技术效果的原理如下：

水车式增氧机产生的定向推流推动水瓢进而推动整个水车式净化结构的转动，水瓢能够舀起部分水于其内部中空部分，待水瓢移动至最顶端时，水瓢中的水会流入到凹槽中随之进入与凹槽相连的进水管，然后经由进水口进入清渣机构中。

清渣机构中的清渣轮轴不断转动，进入该结构的污水中的落叶、漂浮物等会被截留在清渣机构中，而经清渣后的水则落入下方的基质层。因基质块随水车转动，经清渣后的水落入下方基质间隙时又随即进入到基质块中，并随基质块逐渐上升而留在其中，此时基质中的填料能够吸附水中的N、P营养物质，从而起到净化河(湖)水的作用。

当基质块不断继续上升时，基质中的水则慢慢从基质块中经基质间隙流出，落入下方挡板。由于挡板的特殊设置方式，净化后的水落入挡板后能够逐渐汇聚到出水口处并从出水口排出，至此完成整个循环。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。