一种基于风力提水技术的水环境治理系统的制作方法

本实用新型属于水环境治理领域，特别涉及一种基于风力提水技术的水环境治理系统。

背景技术：

河流作为城市的命脉，不仅有水体循环、水土保持、贮水调洪、水质涵养等功能，而且还能调节温湿度、改善区域小气候，健康的水体环境是城市可持续发展的重要保障。城市“因水而生、因水而兴”，然而随着经济的快速发展和城市化的加快，我国许多城市河流水质污染和生态退化问题十分突出，甚至出现了季节性和常年性水体黑臭现象。因此，解决城市河流的污染、恢复河流的生态和社会功能问题仍然是许多城市可持续发展过程中亟待解决的关键任务之一。平原地区地势低平，河道水体流动性差，自净能力弱，容易形成死水，河道中会形成河泥淤积，长期以往，会对当地的水生态环境、河道通航、居民宜居适应性、工农业发展等造成非常严重的负面影响。目前国内外主要运用污水分流、换水稀释、底泥疏浚(清淤)和水生植物修复等方法，但运行成本高，作业时间长，受天气影响大，且工作过程中噪声很大，不适合运用在城市河流净化中。因此，迫切需要寻找更多的、经济实用的河流水环境治理技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于风力提水技术的水环境治理系统。本实用新型所采用的具体技术方案分为风力水车模式和风力抽水泵模式，其中风力水车模式的具体实现方式如下：

基于风力提水技术的水环境治理系统，该系统由风车作为动力输入源，其结构包括：连接杆、引水槽、槽内板叶片、小轮轴、大轮轴、引水槽底板、蓄水池、自流渠、轮轴传动杆、轮轴齿轮、传动杆下齿轮、传动杆上齿轮、传动杆、叶片齿轮、叶片连接杆、风车叶片、叶片转轴、叶片传动杆、尾舵、挡水墙、溢流墙、净化池；在进水河段和出水河段之间分别设置挡水墙和溢流墙；挡水墙和溢流墙之间形成净化池；风车叶片通过叶片连接杆连接叶片转轴，尾舵安装在叶片传动杆末端，叶片转轴通过叶片传动杆与另一端的叶片齿轮相连，叶片齿轮与传动杆上齿轮垂直啮合，传动杆上齿轮通过传动杆连接传动杆下齿轮，传动杆下齿轮与轮轴齿轮垂直啮合，轮轴齿轮与大轮轴通过轮轴传动杆相连；引水槽中装有槽内板叶片，槽内板叶片通过连接杆相连并形成闭环，大轮轴和小轮轴分别设置在闭环的两端，用于驱动槽内板叶片旋转；大轮轴固定在引水槽上方，小轮轴固定在引水槽下方；引水槽连通蓄水池，自流渠一端连接蓄水池，另一端越过挡水墙进入净化池。

作为优选，所述的引水槽的长度和旋转角度可调，以适应不同的河道地形与河水深度。

下面提供另一种风力抽水泵的实现方案：该基于风力提水技术的水环境治理系统，也是由风车作为动力输入源，结构包括：传动杆上齿轮、传动杆、叶片齿轮、叶片连接杆、风车叶片、叶片转轴、叶片传动杆、尾舵、风力抽水泵、进水软管、出水管、挡水墙、溢流墙、净化池；在进水河段和出水河段之间分别设置挡水墙和溢流墙；挡水墙和溢流墙之间形成净化池；风车叶片通过叶片连接杆连接叶片转轴，尾舵安装在叶片传动杆末端，叶片转轴通过叶片传动杆与另一端的叶片齿轮相连，叶片齿轮与传动杆上齿轮垂直啮合，风力抽水泵顶部安装有齿轮箱，齿轮箱通过传动杆与风车的传动杆上齿轮相连，风车转动时，齿轮箱带动风力抽水泵工作，风力抽水泵的一端接抽水软管，另一端接出水管，风力抽水泵通过进水软管抽河水，再经由出水管流入净化池中。

基于上述两种水环境治理系统的实现方案，还可以进一步提供如下优选方式：

作为优选，风车整体安装固定在具有高度调节功能的风车支座上。

作为优选，所述的风车叶片能够调整角度，尾舵用于根据当前的风向调整风车叶片朝向，提高风车运转效率。

作为优选，所述的净化池中设置有生态浮床。

本实用新型具有运行费用低、结构简单、投资节省、操作方便、经济和社会效益显著等优点，在城市化快速发展和能源、水环境危机的背景下极具研究推广价值，它能有效地改善平原地区的河流水质，提高水体流速，增加平原河流水环境容量，并且对城市河流生态和航运影响小。

附图说明

图1是一种基于风力提水技术的水环境治理系统流程示意图。

图2是一种基于风力提水技术的水环境治理系统的风力水车模式正视示意图；

图3是一种基于风力提水技术的水环境治理系统的风力抽水泵模式正视示意图；

图4是一种基于风力提水技术的水环境治理系统的风力水车模式俯视示意图；

图5是一种基于风力提水技术的水环境治理系统湿地自净模式俯视示意图；

图6是一种基于风力提水技术的水环境治理系统的风力水车模式左视示意图；

图7是一种基于风力提水技术的水环境治理系统的河网综合布局俯视示意图。

图中附图标记分别为：进水河段1、连接杆2、引水槽3、槽内板叶片4、小轮轴5、大轮轴6、蓄水池7、轮轴传动杆8、轮轴齿轮9、传动杆下齿轮10、传动杆上齿轮11、传动杆12、叶片齿轮13、叶片连接杆14、风车叶片15、自流渠16、挡水墙17、溢流墙18、净化池19、叶片转轴20、生态浮床21、出水河段22、风车支座23、叶片传动杆24、沉降污染物25、引水槽底板26、湿地27、排水管28，尾舵29，风力抽水泵30、进水软管32、出水管33。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，本实用新型的理念是利用风能作为水环境治理系统的动力来源，将河道中的水提升至净化池中进行处理。其中风能的利用方式是通过风车实现的，风车的转动能量可以通过风力水车和风力抽水泵两种方式转换成河水的提升动力。

如图2、4、6所示，为风力水车的实现方式。该基于风力提水技术的水环境治理系统，由一个风车作为动力输入源，其整体组成结构包括：连接杆2、引水槽3、槽内板叶片4、小轮轴5、大轮轴6、引水槽底板26、蓄水池7、自流渠16、轮轴传动杆8、轮轴齿轮9、传动杆下齿轮10、传动杆上齿轮11、传动杆12、叶片齿轮13、叶片连接杆14、风车叶片15、叶片转轴20、叶片传动杆24、尾舵29、挡水墙17、溢流墙18、净化池19。在进水河段1和出水河段22之间分别设置挡水墙17和溢流墙18；挡水墙17和溢流墙18之间形成净化池19；若干片环形布设的风车叶片15分别通过叶片连接杆14连接叶片转轴20，尾舵29安装在叶片传动杆24末端，叶片转轴20通过叶片传动杆24与另一端的叶片齿轮13相连，叶片齿轮13与传动杆上齿轮11垂直啮合，传动杆上齿轮11通过传动杆12连接传动杆下齿轮10，传动杆下齿轮10与轮轴齿轮9垂直啮合，轮轴齿轮9与大轮轴6通过轮轴传动杆8相连。引水槽3中装有槽内板叶片4，槽内板叶片4通过连接杆2相连并形成闭环，大轮轴6和小轮轴5分别设置在闭环的两端，用于驱动槽内板叶片4旋转。大轮轴6固定在引水槽3上方，小轮轴5固定在引水槽3下方。引水槽3的底部为引水槽底板26，引水槽3的小轮轴5一端没入河道水面以下。槽内板叶片4旋转过程中，槽内板叶片4能够将河水带入引水槽3中。引水槽3连通蓄水池7，自流渠16一端连接蓄水池7，另一端越过挡水墙17进入净化池19。净化池19中设置有生态浮床21，河水中的泥沙等污染物可以在净化池19中沉淀下来，生态浮床21可以净化吸附河水中未沉淀的部分污染物质。

引水槽3的长度和旋转角度均可以调整，以适应不同的河道地形与河水深度。风车整体安装固定在具有高度调节功能的风车支座23上。风车叶片15能够调整角度，尾舵29用于根据当前的风向调整风车叶片朝向，提高风车运转效率。

使用上述系统的水环境治理方法为：当需要进行河道水质提升时，挡水墙17和溢流墙18完全支起，形成净化池19。风车叶片15在风力作用下，通过叶片连接杆14带动叶片转轴20转动，叶片转轴20通过叶片传动杆24带动另一端的叶片齿轮13旋转，叶片齿轮13带动垂直啮合的传动杆上齿轮11转动，此时传动杆下齿轮10带动垂直啮合的轮轴齿轮9开始转动，则带动轮轴传动杆8另一端的大轮轴6开始转动，槽内板叶片4开始翻转，将河水经过引水槽3提输到蓄水池7中，再经由自流渠16进入净化池19中，当净化池19的水位超出溢流墙18的顶高程后，形成堰流并溢入出水河段22中，使得河流的流动性得到增强，河流的溶解氧量和水环境容量得到提高；同时，在净化池19中沉淀河流中的部分污染物质，通过定期清淤达到去除污染物质的目的，从而提升河流的水质；当河流水质改善到一定程度后，完全放下挡水墙17和溢流墙18，恢复原河流，避免对河流生态系统和航运造成大的影响。

另外，如图3所示，水环境治理系统还可以采用风力抽水泵的实现方式。该水环境治理系统也由风车作为动力输入源，其结构包括：传动杆上齿轮11、传动杆12、叶片齿轮13、叶片连接杆14、风车叶片15、叶片转轴20、叶片传动杆24、尾舵29、风力抽水泵30、进水软管32、出水管33、挡水墙17、溢流墙18、净化池19；在进水河段1和出水河段22之间分别设置挡水墙17和溢流墙18；挡水墙17和溢流墙18之间形成净化池19；风车叶片15通过叶片连接杆14连接叶片转轴20，尾舵29安装在叶片传动杆24末端，叶片转轴20通过叶片传动杆24与另一端的叶片齿轮13相连，叶片齿轮13与传动杆上齿轮11垂直啮合，风力抽水泵30顶部安装有齿轮箱31，齿轮箱31通过传动杆12与风车的传动杆上齿轮11相连，风车转动时，齿轮箱31带动风力抽水泵30工作，风力抽水泵30的一端接抽水软管32，另一端接出水管33，风力抽水泵30通过进水软管32抽河水，再经由出水管33流入净化池19中。

使用上述系统的水环境治理方法：当需要进行河道水质提升时，挡水墙17和溢流墙18完全支起，形成净化池19。风车叶片15在风力作用下，通过叶片连接杆14带动叶片转轴20转动，叶片转轴20通过叶片传动杆24带动另一端的叶片齿轮13旋转，叶片齿轮13带动垂直啮合的传动杆上齿轮11转动，此时传动杆12通过齿轮箱31带动风力抽水泵30工作，风力抽水泵30通过进水软管32和出水管33将河水抽至净化池19中，经过净化后再排入出水河段22。

如图5所示，上述两种水环境治理系统还可以保持提水方式不变，取消设置净化池19，利用湿地进行水质净化，将自流渠16末端引入湿地27，通过湿地27内部进行净化处理后，在湿地27下方置入排水管道28，将净化后的河水回流至河道中。

另外，尽管上述实现方式中仅列出了风力水车和风力抽水泵两种实现方式，但本领域技术人员应该知道，所述的风力提水技术不限形式，还可以采用其他等同替代的提水方式，也应属于本实用新型保护范围。利用清洁无污染的风能进行提水，在净化河道水环境的同时可以打造特色的水景观，在风力水车的周围布置草坪和种植花草树木，调节区域小气候，可以带动旅游产业发展。

如图7所示，基于风力提水技术的水环境治理系统还可以应用于复杂河网，可根据需要在河道上设置多个处理段，并沿岸对应布置大小不一的多个风力水车或风力抽水泵，进行分段提水，条件允许时可将治理区域的河段首尾相连，对河水进行整体循环处理。而且不同的处理段中，可以根据地形或周边环境，灵活地采用净化池或者湿地进行处理。

本实用新型既适用于平原地区城市河流，也适用于平原地区农村河流，还适用于旅游景区河流；既适用于单一平原河流，也适用于平原河网。本实用新型可以在低成本的前提下疏通河道，显著提升平原河流水质，增加当地的水环境承载能力，产生巨大的经济社会效益。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。例如，改变风力水车或风力抽水泵的机械构造来抽水。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。