专利名称：一种水体风能复氧装置及其水体复氧方法
技术领域：
本发明涉及环保类水质净化技术领域，具体涉及一种水体风能复氧装置及其水体
复氧方法。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，环境污染形势日益严峻，城市河流、湖泊等自然水体不 同程度地受到污染，特别是中小型水体长期处于富营养化状态，甚至出现黑臭现象，严重影 响了居民生活和城市坏境，制约了生态型城市建设。城市污染水体均表现出共同的现象， 即溶解氧含量过低，甚至趋近于零，其根本原因是水中污染物引起异养微生物大量生长繁 殖，造成水体的耗氧速率大于复氧速率，耗尽了水体中的溶解氧，使好氧微生物逐渐失去生 长优势，厌氧微生物占据主导，水体呈现厌氧状态，有机污染物被厌氧微生物分解生成h2S、 CH4, NH3等物质，水体散发异味，水质变差。提高水体溶解氧含量的最直接措施是采用人工向水体充入空气的方法，弥补自然 复氧的不足，加速水体复氧过程，以提高水体的溶解氧水平，恢复和增强水体中好氧微生物 的活力，使水体中的污染物得以净化，改善水体的环境质量，尽快恢复水体生态系统。传统 的充氧方式是在岸边设置电动鼓风机房，通过管道将空气引入水体中，达到增氧的目的。用 于充氧的电动鼓风机功率一般都比较大，因此这种充氧方式存在的最大问题是在治理水体 污染的同时，需要消耗大量电能，给污染治理部门带来沉重负担，无法达到我国的节能降耗 要求。此外，电动鼓风机，特别是大功率的电动鼓风机，其噪音一般都比较大，会给周围环境 带来噪音污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无动力消耗、无噪音污染、供氧效果好、能源利用效率 高、可美化环境的水体风能复氧装置，重点解决传统的充氧方式存在的动力消耗大、噪音污 染严重的问题，实现利用自然风力资源有效提高水体溶解氧含量的目的。为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种水体风能复氧装置，包括地上部分 和水下部分，其特征在于地上部分为风能供氧机，包括塔架，塔架上部设有风力机叶片和 尾舵，叶片与空气压缩机连接，水下部分为浮动式曝气装置，浮动式曝气装置包括穿孔管， 穿孔管上设有浮球，空气压缩机与穿孔管通过空气管道连接。根据本发明的一个实施例，塔 架直立在地上，塔架上部一端为水平轴叶片，另一端设置尾舵，叶片通过轮毂与空气压缩机 相连，尾舵通过连接杆与空气压缩机相连，塔架底部设有出气口，塔架内设有输气管，输气 管一端与空气压缩机连接，输气管另一端与设在塔架底部的出气口连接，出气口连接空气 管道，空气管道的另外一端与曝气装置的穿孔管连通。本发明的目的在于提供一种利用风能绿色能源的水体复氧方法，重点解决传统水 体复氧技术存在的动力消耗大、噪音污染严重的问题，实现水体充氧过程的节能降耗和生 态环保。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种水体复氧方法，其特征在于风力机 叶片与空气压缩机相连，叶片转动过程中，带动压缩机产生压缩空气，压缩空气通过输气管 输送至塔架底部，由塔架底部出气口排出进入空气管道，最后再进入穿孔管，通过穿孔管的 空气扩散作用实现对水体的充氧曝气。本发明主要包括地上部分的风能供氧机和水下部分的浮动式曝气装置，两部分通 过空气管道相连，在风力带动下风力机叶片旋转，驱动空气压缩机产生压缩空气，压缩空气 先进入塔架中的输气管，再通过空气管道输送至浮动式曝气装置，最后通过穿孔管的空气 扩散作用实现对水体的曝气充氧。本发明的积极效果体现在水体风能复氧装置利用自然 风能对水体进行充氧曝气，节省了电力资源，降低了噪声，具有节能降耗、降噪效果；水体风 能复氧装置可提高水体溶解氧含量，改变水体微生态环境，强化水体自净能力，改善水环境 质量；水体风能复氧装置直接将风能转化为压缩空气能对水体进行充氧曝气，减少了能量 损失，能源利用效率高；组团式的水体风能复氧装置可构成一道亮丽风景线，美化水体景 观。
图1为本发明的结构示意2为浮动式曝气装置的俯视图
具体实施例方式如图所示，一种水体风能复氧装置，其特征在于地上部分为风能供氧机，包括塔 架1及其上部的风力机叶片2、空气压缩机3和尾舵4，水下部分为浮动式曝气装置，包括浮 球5和穿孔管6，风能供氧机与曝气装置通过空气管道7连接。塔架1直立在地上，塔架上 部一端为风力机叶片1，风力机叶片1水平安装，四叶型，叶片1通过轮毂与中间的空气压缩 机3相连，塔架1上部另一端设置尾舵4，用于控制叶片方向和转速，尾舵4通过连接杆与空 气压缩机3相连，空气压缩机3外部设置机舱罩，塔架1下部设有出气口 8，出气口 8连接空 气管道7，空气管道7的另外一端连接曝气装置。曝气装置包括穿孔管6，穿孔管6上方通 过连接杆9与浮球5连接，曝气装置的浮球5浮在水面，穿孔管6位于水下0. 8 1. 5m。穿 孔管6表面设有出气孔10，穿孔管表面出气孔的孔径为3 5mm，穿孔管6中心设有空气通 道(图中未示出)与出气孔10连通，连接件9中心也设有空气通道(图中未示出)与穿孔 管6的空气通道连通，连接杆9设有与空气通道连通的进气口 11，该进气口 11通过空气管 道7连接风能供氧机塔架下部的出气口 8。在叶片转动过程中，带动空气压缩机产生压缩空 气，压缩空气通过塔架中的输气管输送至塔架底部，由塔架底部出气口排出进入空气管道， 最后再进入穿孔管，通过穿孔管的空气扩散作用实现对水体的充氧曝气。叶片采用高升力 系数、高升阻比翼型，主体部分为薄壁空腹玻璃钢结构，比金属材料轻20%以上，实现叶片 的轻量化，叶片在风速2. 5m/s 20m/s范围内都能转动做功，穿孔管始终保持在液面以下 0. 8 1. 5m 深。本发明利用风力资源对水体进行充氧曝气，其具体特征如下1、利用叶片旋转过程产生的压缩空气对水体供氧，无需消耗电力能源，在治理水 体污染的同时，实现了节能降耗，具有显著的环境效益和社会效益。
2、通过将风能直接转化为压缩空气能，减少了能量损失，提高了能源利用效率。3、风能供氧机的外表面设有荧光层，既可在夜间形成亮丽的视觉效果，又可起到 警示、保护作用。4、机舱罩对叶片产生高效率的气动性能提供了良好的促进作用，同时保证了空气 压缩机能够长期使用，延长维护周期。5、采用浮动式曝气装置，可随水位变化而上下浮动，使穿孔管始终保持在液面以 下0. 8 1. 5m深。由于连接杆的长度固定，而浮球始终位于水面上，因此，穿孔管始终保持 在液面以下同一深度位置，保证穿孔管出气口压力恒定，维持充氧效率稳定。6、水体风能复氧装置不但本身无噪音污染，组团式的风能复氧装置可在滨岸带形 成一道亮丽的风景线，在净化水体的同时，提高了水体景观的美学效果。
权利要求
1 一种水体风能复氧装置，包括地上部分和水下部分，其特征在于地上部分为风能 供氧机，包括塔架，塔架上部设有风力机叶片和尾舵，叶片与空气压缩机连接，水下部分为 浮动式曝气装置，浮动式曝气装置包括穿孔管，穿孔管上设有浮球，空气压缩机与穿孔管通 过空气管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种水体风能复氧装置，其特征在于塔架直立在地上，塔架 上部一端为水平轴叶片，另一端设置尾舵，叶片通过轮毂与空气压缩机相连，尾舵通过连接 杆与空气压缩机相连，塔架底部设有出气口，塔架内设有输气管，输气管一端与空气压缩机 连接，输气管另一端与设在塔架底部的出气口连接，出气口连接空气管道，空气管道的另外 一端与曝气装置的穿孔管连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种水体风能复氧装置，其特征在于曝气装置包括 穿孔管，穿孔管上方通过连接杆与浮球连接，曝气装置的浮球浮在水面，穿孔管位于水下 0. 8 1. 5mο
4.根据权利要求2所述的一种水体风能复氧装置，其特征在于叶片主体部分为薄壁 空腹玻璃钢结构。
5.一种水体复氧方法，其特征在于风力机叶片与空气压缩机相连，叶片转动过程中，带 动压缩机产生压缩空气，压缩空气通过输气管输送至塔架底部，由塔架底部出 气口排出进 入空气管道，最后再进入穿孔管，通过穿孔管的空气扩散作用实现对水体的充氧曝气。
6.根据权利要求5所述的水体复氧方法，其特征在于叶片主体部分为薄壁空腹玻璃 钢结构。
7.根据权利要求5所述的水体复氧方法，其特征在于曝气装置的浮球浮在水面，穿孔 管位于水下0. 8 1. 5mο
全文摘要
本发明提供了一种水体风能复氧装置，其特征在于地上部分为利用自然风能的供氧机，包括塔架及其上部的风力机叶片、空气压缩机和尾舵，水下部分为浮动式曝气装置，包括浮球和穿孔管，风能供氧机与曝气装置通过空气管道连接。本发明的积极效果体现在水体风能复氧装置利用自然风能对水体进行充氧曝气，节省了电力资源、降低了噪声，具有节能降耗、降噪效果；水体风能复氧装置可提高水体溶解氧含量，改变水体微生态环境，强化水体自净能力，改善水环境质量；水体风能复氧装置直接将风能转化为空气压缩能对水体进行充氧曝气，减少了能量损失，能源利用效率高；组团式的水体风能复氧装置可构成一道亮丽风景线，可美化水体景观。
文档编号F03D9/00GK102086065SQ200910199888
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者丁玉平, 周研, 张辰, 徐平, 曹龙金, 王国华, 胡建忠, 虞国光, 谭学军, 陈嫣 申请人:上海尔华杰机电装备制造有限公司, 上海市政工程设计研究总院, 上海申虹投资发展有限公司