一种巡回式水体处理机器人的制作方法

本实用新型涉及一种巡回式水体处理机器人，特别涉及一种采用喷射装置反冲力驱动的可处理黑臭河道的巡回式水体处理机器人。

背景技术：

生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等有机化合物可在微生物作用下最终分解为简单的无机物质，这些有机物在分解过程中需要消耗大量的氧气，故被称为需氧污染物。此外某些还原性无机物在水中也会耗氧，如NH₃H₂S、亚硫酸盐等。

这些污染物进入水体后会耗去水中大量的溶解氧，甚至使水生动物大批死亡；污染严重时，还会使溶解氧降至为零，造成水体内厌氧细菌活跃，有机物分解产生氨气、硫化氢气体等，导致水体发黑发臭，迫使物质循环终止，水体自净功能几近丧失。

现有技术中对于一些富营养化的水体，可通过建造生态浮岛，降解水中的COD、氮、磷含量，依靠生态学作用使水体恢复健康。生态浮岛以可漂浮材料为基质或载体，将高等水生植物或陆生植物栽植到富营养化水域中，通过植物的根系吸收或吸附作用，削减水体中的氮、磷及有机污染物质，从而净化水质的生物防治法，同时通过收获植物的方法将水体中的富营养物质搬离水体，改善水质，创造良好的水环境。而对于黑臭河道此类由于水体溶解氧降低导致细菌滋生的污染问题，生态浮岛则起效甚微。同时，黑臭河道由于长期缺氧，河道底泥中有大量的有机污泥和厌氧发酵，单纯将河道排空后重新注水的方法治标而不治本。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种可逐步分解底泥中有机物、彻底治理河道黑臭现象的巡回式水体处理机器人。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种巡回式水体处理机器人，包括漂浮部、输送部，所述漂浮部与所述输送部连接，所述漂浮部包括供电装置、电催化氧化装置和水循环装置，所述供电装置与所述电催化氧化装置和所述水循环装置电连接，所述输送部包括喷射装置，所述喷射装置与所述水循环装置通过管道连接。

进一步地，所述输送部还包括配重，所述配重、所述喷射装置的平均密度为1.0～1.1g·cm^-3。

进一步地，还包括第一转接件和第二转接件，所述第一转接件与所述漂浮部固定，所述第二转接件与所述输送部通过管道固定连接，所述第一转接件与所述第二转接件活动连接，适于两者同轴转动。

进一步地，还包括浮标和连接线，所述连接线两端分别与所述喷射装置和所述浮标固定连接。

进一步地，还包括连接线调节件，用于调节所述连接线的长度。

进一步地，所述管道采用柔性耐压管件制得。

进一步地，所述喷射装置表面涂覆有防生物淤积的膜层。

进一步地，所述电催化氧化装置包括第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第二电极互相靠近，其缝隙限定了水流通路，所述水流通路的路径长度为所述水流通路末端距离的两倍以上。

更进一步地，所述供电装置采用非晶硅太阳能电池作为电源。

更进一步地，所述第一电极和所述第二电极的极板间距为1.5-3cm。

更进一步地，所述漂浮部还包括过滤装置，沿水流方向设置于电催化氧化装置之前。

更进一步地，所述电催化氧化部还包括臭氧发生器。

优选地，还包括微鼓泡装置，所述微鼓泡装置与所述臭氧发生器气密连接。

更进一步地，所述漂浮部还包括高频电解装置，与所述供电装置电连接。

更进一步地，所述水循环装置采用脉冲模式驱动水流。

更进一步地，所述第一电极和第二电极为铂电极。

更进一步地，所述浮岛基座采用硬质发泡聚氨酯制得。

技术效果

1、本实用新型提供的巡回式水体处理机器人采用浮岛式结构，具有美观、节能、无需专人管理、可移动等优点。

2、传统的多晶硅太阳能电池由于光电转换效率低，无法提供满足浮岛供电功率需求的电源，随着光伏行业的技术进步，采用非晶硅电池作为电源，利用电催化氧化装置与浮岛式结构的结合，可持续将水体的COD值控制在合理范围，提高黑臭河道的可生化性。

3、采用喷射装置反冲力驱动漂浮部，使原本静止的浮岛式水体处理机器人可对大范围内的河道水域进行巡回式治理，提高了工作效率，降低了人力成本。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的一个较优实施例的装置结构示意图；

图2是图1实施例中迷宫式电极的结构示意图；

图3是图1实施例中转接部的结构示意图。

附图标记：1-漂浮部，2-转接部，3-输送部，101-非晶硅太阳能电池，102-水泵，103-微鼓泡装置，104-臭氧发生器，105-电解装置，106-浮块，107-浮岛基座，108-配重吸头，109-抽水管道，201-第一转接件，202-旋转橡胶密封圈，203-第二转接件，204-第一通孔，205-第二通孔，301-喷射装置，302-配重，303-浮标，304-连接线，305-不锈钢波纹管，1051-第一电极，1052-第二电极，1053-水流通路，1054-末端距。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，本实施例提供了一种巡回式水体处理机器人，包括漂浮部1、转接部2和输送部3，漂浮部1指在水面漂浮的部分，通常的带电器件均设置于漂浮部1中，以减少由防水防护造成的额外的成本；漂浮部1选用非晶硅太阳能电池101作为电源，随着光伏行业的发展，尽管实验室中单晶硅太阳能电池的光电转换效率已逐渐提高至接近其理论值，但受限于其制造成本和工艺复杂性，市售单晶硅太阳能电池光电转换效率仅为15％左右，即使多块串联满足了驱动电催化氧化装置的电压和功率需求，依旧会带来浮岛过重、体积过大等问题。本实施例中采用非晶硅太阳能电池101作为供电装置，可将太阳能电池的光电转换效率提高至29％左右，很好地满足了本实施例装置的电源需求。

漂浮部1内还包括水泵102，作为水循环装置，水泵102同配重吸头108及抽水管道109配合，组成水循环系统的抽水部分，可将一定高度位置的水沿抽水管道109抽入漂浮部1进行氧化处理，水泵末端连有简单过滤装置，用以过滤掉水中体积较大的残渣、砂砾及动植物等，防止其堵塞后面的水流通路，甚至造成电催化氧化装置的短路现象，延长电催化氧化装置的使用寿命；此外，水泵102采用脉冲模式驱动水流，脉冲模式不同于单纯降低水泵循环速率，由于电极反应主要发生在电极电极、电解液的界面处，脉冲模式中的驰豫时间，有利于电极处反应物和产物的扩散，而流动时相对较高的流动速率又可以提高电解液阴阳极的离子淌度，提高了电催化氧化反应的进行速率。

漂浮部1内进行氧化处理的部分为电催化氧化装置，本实施例中的电催化氧化装置具体包括臭氧发生器104、微鼓泡装置103和电解装置105，其中臭氧发生器104产生的一定浓度的臭氧经由微鼓泡装置103形成许多臭氧的微小气泡，由于其尺寸极小，可较为稳定的分散在水中，形成气相胶体分散液，由于尺寸极小，拥有极大的比表面积，因此有助于电催化氧化的电极反应，提高其氧化效果。由于电催化氧化反应需要一定的反应时间，若采用直线型电解，水流在电解装置105中的滞留时间较短，从而影响了反应的完全程度，为了进一步提高电解装置105的反应效率，本实施例中的电解装置105采用迷宫式电极，迷宫式电极通常为曲折的折线或盘旋的螺线。图2给出了本实施例中折线型电极的结构示意图，其中第一电极1051和第二电极1052互相靠近，留有缝隙，缝隙部分容许水流通过，该缝隙部分限定了水流通路1053，水流通路1053的路径长度即为水流通路1053的实际长度，而水流通路1053的末端距离即为水流通路1053起始端至终点的直线距离，图中以虚线表示，为末端距1054。水流通路1053的路径长度为该通路1053的末端距1054长度的两倍以上，折线型电极的长度比即为二分之一顶角θ的正割。第一电极1051和第二电极1052需要加工成一定形状，且须采用惰性电极，因此本实施例中均采用铂电极。对于极板间距离的选择，通常来讲，随着极板间距的增加，COD显著升高，处理效果变差，而生产废水则随着基板间距的增加，处理效果越来越不好，这些主要是因为基板间距可以决定电解液中场强的大小及溶液与阳极板间的电位差；反而如果减小极板间的距离，则会增加场强，增加电位差；并且保持恒定的电流密度，则极板间间距减小可以降低两极板间的电阻，同时还可以节约电能，降低损失，缩减成本。可见两极板间间距的减小有利于电催化氧化法处理污水，还可以缩短电解时间，但是如果极板间距过小，容易造成两极板接触，以致短路而使稳压电源烧坏，综合考虑各种因素选定极板间距为2cm。本实用新型的另一实施例中，还可增加另一迷宫式电极和DC/AC逆变器，用于将直流电转换为高频交流电，可通过电解装置对待处理污水进行电解，进一步降低水体COD值，并可将阳极生成的氧化物通入水体，对其进行二次氧化。

上述漂浮部1组件组装后安装于浮岛基座107上，浮岛基座107底部设置有由硬质发泡聚氨酯材料制得的多块浮块106，用以产生足够的浮力承托和稳定漂浮部1；此外，使用硬质发泡聚氨酯材料的浮块106，具有力学性能优良、隔热性能好和稳定性好的特点，防止了漂浮部热源产生的热污染和电机工作产生的晃动、倾倒等问题。

漂浮部1同输送部3通过转接部2连接，转接部2包括第一转接件201和第二转接件203，第一转接件201和第二转接件203上均设置有通孔，分别为第一通孔204和第二通孔205，第一通孔204和第二通孔205贯通连接，用于输送经处理的污水至河道底部，为使得第一转接件201和第二转接件203之间可发生同轴转动的同时使装置密封，本实施例中采用旋转橡胶密封圈202，设置于两转接件连接处。

输送部3包括喷射装置301、配重302、浮标303、连接线304，输送部3经导管305同第二转接件203连接，导管305采用不锈钢波纹管制得，可弯折的同时可承受一定的轴向和径向压力。输送部3中的喷射装置301可将经处理后的污水混合底部污水后一定速率和方向喷射，由于喷射产生的反向推力可沿不锈钢波纹管305传递至漂浮部1，推动漂浮部在水面运动，运动的方向可通过喷射装置301的喷射方向进行调节，本领域的技术人员很容易理解，利用该喷射装置301实现改水体处理机器人在一定水域进行巡回式污水处理，大范围地对黑臭河道的底泥进行治理。此外，喷射装置301表面涂覆有聚电解质膜层或疏水膜层，减少表面微生物的附着，防止其在喷射装置301表面形成生物淤积现象，进一步防止喷射装置301在水下的运动受阻。

输送部3中的浮标303和连接线304主要起到限制喷射装置301在河道中的深度的作用，通过调节连接线304的长度，可以很容易地使喷射装置301在河道中保持一定的深度，避免喷射装置陷入底层淤泥，出现卡死的情况。在本实用新型的另一实施例中，还可通过连接线长度调节件动态调节连接线的长度，本领域技术人员很容易理解，利用简易卡扣和绕线装置，可实现该技术目标，可调节连接线长度的喷射装置即使出现卡死情况，也可利用升降电机，将其从底部淤泥中拖拽出来。

本实施例中，输送部的配重选择旨在使喷射装置301在浮标303浮力和配重302的重力作用下保持稳定，因此具体重量需要根据浮标球的大小、浮力及喷射装置301的自重等诸多因素下调整后选择。在本实用新型的另一较优实施例中，不使用浮标303和连接线304的组合，改用一定长度的波纹管305和调节配重302的重量以稳定喷射装置301；波纹管305的长度主要改变喷射装置301下潜的深度，而配重302的重量可调节输送部的整体密度，通常调节其整体密度约1.0～1.1g·cm^-3，从而使得输送部3连同漂浮部1可以在水中保持稳定，同时输送部3不至牵拉漂浮部1，增加为维持漂浮部1漂浮和稳定所额外采用的浮块106的成本。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。