一种活水与投药装置的制作方法

本发明专利涉及水处理领域，具体涉及一种活水与投药装置。

背景技术：

2013年12月12日，习近平总书记在《中央城镇化工作会议》的讲话中强调：“提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来，优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然存积、自然渗透、自然净化的海绵城市”。其中，海绵城市的自然存积——蓄与自然净化——净密不可分。因此，为了减少大量雨水通过市政管网排放到自然水体，促进雨水资源的充分利用，针对储水罐、储水池的雨水为了能够为社会发展所用，必须对其进行水质保护，而所提出的活水与投药装置，契合海绵城市建设理念，有效缓解市政管网在雨季的压力，防止“城中看海”的景象；

基于我国水资源短缺的基本国情，除了南水北调这样的大流域调水工程，应充分发扬自力更生的精神，充分利用当地的雨水资源，不仅做到储存雨水的基本要求，还应对雨水水质做出合理的处理与保护，提高雨水的可利用效率。

随着新时期的海权意识的增强，必须加强海岛功能的完善与环境的建设。其中海岛用水需求问题较为突出，现在海岛用水多应用自海水淡化技术，但是其成本较高，所淡化海水矿物质含量较低。如果充分利用海岛环境丰富的雨水资源，海岛用水问题自然迎刃而解。但是现有的问题是，将雨水资源储存之后，则为死水，容易出现水质恶化无法饮用的问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是为保护现有储水罐、储水池等水体水质，使原本为死水的水体流动起来，并且在水流扰动的过程中进行加药处理，达到流水不腐的效果，从而提出一种活水与投药装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种活水与投药装置，包括浅层活水扰动结构、底部抽水结构和加药装置；

浅层活水扰动结构:包括多个叶轮驱动结构和多个叶轮；

所述每个叶轮驱动结构包括风车、第一传动杆、主动锥齿轮、被动锥齿轮和第二传动杆；

所述风车固定安装在第一传动杆的一端，主动锥齿轮固定安装在第一传动杆的另一端，被动锥齿轮固定安装在第二传动杆的一端，叶轮固定安装在第二传动杆的另一端，主动锥齿轮与被动锥齿轮啮合；

所述多个叶轮设置在储水池液面一下，且位于储水池水位高度的中上部；

底部抽水结构: 底部抽水结构设置在储水池底部，包括底部水抽升桶、抽升叶轮和抽升叶轮驱动电机；

所述底部水抽升桶：包括自下而上依次连接的粗直管段、渐缩管段和细直管段；

所述抽升叶轮设置在粗直管段的底部，抽升叶轮驱动电机的输出轴与抽升叶轮连接，驱动抽升叶轮转动；

加药装置：为一根加药管，所述加药管的顶部伸出储水池的液面，加药管的底部与粗直管段连通。

浅层扰动结构用于将池体或罐体的浅层水向储水池下部转移，底部抽水结构用于将储水池深层的水向水体表面抽升，从而实现储水池的水流大循环，从而有效避免死水区的产生。加药装置与水流扰动结构互相补充，相辅相成，即加药装置通过水流扰动结构加速实现药剂与水的高效混合。两者互为补充，最大限度的保障储存水的水质。

作为优化，所述叶轮为三个，三个叶轮的中心位置处于等边三角形的三个顶点处，并且三个叶轮的处于同一高度。考虑到池体内储水的整体扰动效果，不仅要考虑到深层和浅层的水流交换，还应从水平剖面考虑水流扰动，即从二维到实体三维的扰动效果改善。叶轮在水平方向上呈等边三角形的方式布置，能均匀化扰动水流，有效的避免死水区域的产生，并使药剂的混合更加充分均匀。

作为优化，所述渐缩管段的内壁上安装有静态扰动叶片。静态扰动叶片同网格或栅条的作用相一致，均是增加水流紊动性，实现药剂与水的高效混合，改善水质。

作为优化，所述细直管段的顶部安装有网格或栅条。网格或栅条能够有效的增加水流的紊动性，加速水与药剂的混合均匀性，实现药剂的高效利用。

作为优化，还包括保护罩，所述抽升叶轮驱动电机设置在保护罩内。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

1、浅层活水扰动结构驱动水流向下运动，底部抽水结构驱动水流向上流动，两部分同时运转，能够在储水池中形成水流大循环，有效增加水的扰动，有效防止水质恶化。

2、投加药剂能在装置的运行过程中，即在浅层活水扰动结构和底部抽水结构使储水池中水体进行水流大循环时，使药剂快速地扩散至水中，对水体进行水质保护，防止水体水质恶化。

附图说明

图1为活水与投药装置的使用状态图。

图2为浅层活水扰动结构中一个叶轮驱动结构和对应叶轮之间的驱动原理图。

图3为底部抽水结构的结构图。

图中： 11-风车、12-第一传动杆、13-主动锥齿轮、14-第二传动杆、15-被动锥齿轮、17-叶轮；21-底部水抽升桶、21a-粗直管段、21b-渐缩管段、21c-细直管段、23-抽升叶轮、25-抽升叶轮驱动电机；30-加药装置；40-储水池。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。

参见图1，一种活水与投药装置，包括浅层活水扰动结构、底部抽水结构和加药装置30。

浅层活水扰动结构:包括多个叶轮驱动结构和多个叶轮17；叶轮驱动结构与叶轮一一对应，即一个叶轮驱动结构对应一个叶轮，参见图2。浅层活水扰动结构的作用在于扰动中上部的水，并且驱动水流，使之达到向下流动的实际效果。

所述每个叶轮驱动结构包括风车11、第一传动杆12、主动锥齿轮13、被动锥齿轮15和第二传动杆14；风车11的目的是收集自然界的风能，通过传动结构，将其转化为机械能，即转化为叶轮17转动的机械能，因此风车11的设置位置自然是高于储水池40的液面，并且在保证的安全稳定的情况下应尽可能的稍高一些。

所述风车11固定安装在第一传动杆12的一端，主动锥齿轮13固定安装在第一传动杆12的另一端，被动锥齿轮15固定安装在第二传动杆14的一端，叶轮17固定安装在第二传动杆14的另一端，主动锥齿轮13与被动锥齿轮15啮合；风车11被风吹动，带动第一传动杆12转动，第一传动杆12转动带动主动锥齿轮13转动，主动锥齿轮13带动与其啮合的被动锥齿轮15转动，被动锥齿轮15带动与其固定连接的第二传动杆14转动，第二传动杆14转动带动与其固定连接的叶轮17转动。具体实施时，还包括多个风车安装架，风车安装架与风车一一对应，第一传动轴12穿过轴承，风车安装架一端与轴承外侧固定连接，另一端与储水池40池壁固定连接，从而稳稳地将每个风车进行固定，必要时还可以增加叶轮安装架，方法相似，得人传动轴14穿过轴承，然后叶轮安装架的一端与轴承的外侧固定连接，另一端与储水池40池壁固定连接。

所述多个叶轮17设置在储水池40液面一下，且位于储水池40水位高度的中上部，叶轮17的目的主要是扰动储水池40中上部的水。

浅层活水扰动结构通过多个叶轮的旋转，给予浅层水能量，使浅层水向下方流动，完成水流大循环的压水流动过程。由于浅层水本身具有一定的势能，向下流动时一部分势能转化为动能，相对深层水的抽升需要的能量较小，因此浅层扰动结构动力仅由风车转动提供的机械能即可满足需求。

作为改进，所述叶轮17为三个，三个叶轮17的中心位置处于等边三角形的三个顶点处，并且三个叶轮17的处于同一高度。三个叶轮在同一高度上，根据环境的风力资源的丰富程度，以及储水池40容积的大小，浅层活水扰动结构可适当增减数量。

针对浅层活水扰动结构的每个叶轮，在叶轮驱动结构的驱动下旋转，目的是让叶轮扰动浅层水，促使浅层水向储水罐的底部流动。由于处于浅层位置，风车能量转化的损耗极小，由于水压相对底层小，叶轮完全能够实现高速旋转，达到良好地扰动浅层水的作用，并且给予水流向下的速度与压力，促使叶轮周边的水体向下部流动。

参见图3，底部抽水结构设置在储水池40底部，最好位于储水池40底部的中心位置，用于将储水池40底部的水向上抽升。

底部抽水结构包括底部水抽升桶21、抽升叶轮23和抽升叶轮驱动电机25。

所述底部水抽升桶21：包括自下而上依次连接的粗直管段21a、渐缩管段21b和细直管段21c；粗直管段的作用在于集中水流，提高抽升叶轮的提升效率，渐缩管段21b的结构其实就是圆台，渐缩管段21b底部直径与粗直管段21a相等，渐缩管段21b顶部的直径与细直管段21c相等，渐缩管段21b能够使水流的动能增大，使管内部的水流流速增大，增强水流紊动性，使得药剂能够与储存水良好的混合在一起。进一步地，所述细直管段21c的内壁上安装有静态扰动叶片24。静态扰动叶片进一步的增加水流紊动性，促进药剂的扩散。作为改进还可以在细直管段21c的顶部安装有网格或栅条22。网格或栅条能够有效的增加水流的紊动性，加速水与药剂的混合均匀性，实现药剂的高效利用。

所述抽升叶轮23设置在粗直管段的底部，由于抽升叶轮23位于储水池40底部，所受水压较大，若要转动促使使水向上流动，必须有较大的抽升动力。抽升叶轮驱动电机25的输出轴与抽升叶轮23连接，从而驱动抽升叶轮23转动；将储水池40底部的水抽升上去。具体实施时，抽升叶轮驱动电机25的输出轴可以通过一个传动杆与抽升叶轮23连接，抽升叶轮驱动电机25的输出轴带动传动杆转动，从而带动固定在传动杆上的叶轮。使用时，还可以设置叶轮安装架，传动杆穿过轴承，叶轮安装架的一端与轴承外侧固定连接，叶轮安装架的另一端固定在储水池40的侧壁上，从而尽可能地减少叶轮转动时的颤动。

由于抽升叶轮驱动电机25使用时设置在储水池40底部的，为了延长其使用寿命，可以在抽升叶轮驱动电机25外侧设置在保护罩内，将抽升叶轮驱动电机25保护起来，防止水的腐蚀。

加药装置30为一根加药管，所述加药管的顶部伸出储水池40的液面，加药管的底部与粗直管段连通。加药管的顶部也可以视具体环境由储水池40的侧壁伸出，通过该加药管向储水池40中加药，净化水质。通过加药管进行加药的周期因储存水的使用周期而定，水量使用较大，使用较为频繁，可适当减少加药频率，反之增加加药频率。

活水与投药装置的工作原理：

叶轮驱动结构驱动叶轮17转动，扰动储水池40浅层水体的流动，在叶轮17不断转动的情况下，会在每个叶轮17周围形成一个小旋流，从而促使储水池40浅层水体向下流动。

底部抽水结构中的抽升叶轮驱动电机25驱动抽升叶轮23转动，使底部水抽升桶21的压力发生变化，底部水抽升桶21外的水不断向底部水抽升桶21内流入，进而从底部水抽升桶21顶部的细直管段21c中流出，这使得储水池40底部的水体向上流动。

浅层活水扰动结构和底部抽水结构结合使储水池40中水形成上下流动的情况，避免死水，通过加药装置30加入的改善水体的药剂也能更好的溶解在水体中，从而有效改善水质。

该装置尤其适用于海岛等缺水环境，能够有效利用丰富的雨水资源，不存在海水淡化导致的水中矿物质缺失的缺点。对于海岛环境，水资源丰富毋庸置疑，但是淡水资源相对匮乏。现有解决海岛环境淡水缺乏的问题多利用海水淡化技术，但是从制水成本来看，海水淡化技术耗资巨大；从所获淡水资源质量来看，淡化的海水矿物质含量低，长期饮用使得人体乏力。海岛上的雨水资源经过净化处理储存后，活水与投药装置能够保障水体的质量安全，以供海岛人员使用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。