宽阔水面自净化装置的制作方法

本发明涉及水体净化技术领域，尤其是涉及一种宽阔水面自净化装置。

背景技术：

近水区域是指水体与人类接近的区域，也是人类活动对水体污染最大的区域，由于人类活动使得近水区域的水质日益恶化，因此对近水区域的水体治理是目前人们迫切需要解决的问题。

目前，在水体治理中常采用的物理方法有曝气法，通过人为地向水体曝气，增加水中的溶解氧，提高水体中好氧微生物的活性，进而增加其对有机物的降解以达到水质净化的作用。然而，采用这样的方式需要大量的人力资源，导致成本增加，且不能够持续性地对水质净化，效果欠佳。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种宽阔水面自净化装置，以改善上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种宽阔水面自净化装置，设置于近水区域，包括浮台、活塞组件、曝气管、自驱动机构、第一单向阀和第二单向阀，所述活塞组件设置于所述浮台上，所述曝气管设置于水面下，所述活塞组件包括塞筒、活塞和推杆，所述自驱动机构与所述推杆连接，所述活塞将所述塞筒内分隔为第一腔室和第二腔室，外界空气可从所述第一单向阀的入口进入所述第一单向阀，所述第一单向阀的出口与所述第二腔室连通，所述第二单向阀的入口与所述第二腔室连通，所述第二单向阀的出口与所述曝气管连通，所述曝气管上设置有多个曝气孔。

可选的，宽阔水面自净化装置还包括第一气液混合装置，所述第一气液混合装置设置于所述第二腔室内，近水区域的水可从所述第一单向阀的入口进入所述第一单向阀，所述第一单向阀的出口与所述第一气液混合装置连通。

可选的，宽阔水面自净化装置还包括气液喷头，所述气液喷头与所述曝气管连通。

可选的，所述自驱动机构为风车，所述风车设置于所述浮台上，所述风车与所述推杆传动连接。

可选的，宽阔水面自净化装置还包括用于驱动所述浮台移动的移动机构，所述移动机构设置于所述浮台上。

可选的，所述自驱动机构包括支撑杆和与所述支撑杆转动连接的杠杆，所述杠杆的一端与所述推杆连接，所述推杆的另一端设置有浮动板。

可选的，宽阔水面自净化装置还包括第三单向阀和第四单向阀，外界空气和近水区域的水可从所述第三单向阀的入口进入所述第三单向阀，所述第三单向阀的出口与所述第一腔室连通，所述第四单向阀的入口与所述第一腔室连通，所述第四单向阀的出口与所述曝气管或外界空气连通。

可选的，宽阔水面自净化装置还包括第二气液混合装置，所述第四单向阀的出口与外界空气连通，所述第二气液混合装置设置于所述第二腔室内，所述第三单向阀的出口与所述第二气液混合装置连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的宽阔水面自净化装置可实现自动向近水区域内的宽阔水面中持续曝气供氧，增加水中的溶解氧，增加宽阔水面中好氧微生物对有机物的讲解，从而达到自动持续地对宽阔水面进行净化的作用。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的一种宽阔水面自净化装置的结构示意图。

图2为本发明第一实施例提供的另一种宽阔水面自净化装置的结构示意图。

图3为本发明第二实施例提供的宽阔水面自净化装置的结构示意图。

图4为本发明第三实施例提供的宽阔水面自净化装置的结构示意图。

附图标记说明：110-浮台；120-活塞组件；121-塞筒；122-活塞；123-推杆；130-曝气管；140-自驱动机构；141-风车；142-支撑杆；143-杠杆；144-浮动板；150-第一单向阀；160-第二单向阀；170-第一气液混合装置；180-气液喷头；190-第三单向阀；200-第四单向阀；210-第二气液混合装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参阅图1，本发明实施例提供了一种宽阔水面自净化装置，所述宽阔水面自净化装置设置于近水区域，用于对近水区域的水质持续的进行自净化。所述宽阔水面自净化装置包括有浮台110、活塞组件120、曝气管130、自驱动机构140、第一单向阀150、第二单向阀160以及第一气液混合装置170。所述活塞组件120设置于浮台110上，曝气管130设置于水面下，活塞组件120包括塞筒121、活塞122和推杆123，自驱动机构140与所述推杆123连接，活塞122将塞筒121内分隔为第一腔室和第二腔室，第一腔室与外界(近水区域内的水或外界空气)连通，第一气液混合装置170设置于第二腔室内，外界空气和近水区域的水可从第一单向阀150的入口进入第一单向阀150，第一单向阀150的出口与第一气液混合装置170连通,第二单向阀160的入口与第二腔室连通，第二单向阀160的出口与曝气管130连通，曝气管130上设置有多个曝气孔。

浮台110设置于近水区域的水面上，用于提供浮力并使得宽阔水面自净化装置的主体能够漂浮在近水区域的水面上。所述浮台110可以采用，但不限于原木、浮筒或密封的中空结构构成，本发明实施例中不做具体限定。

活塞组件120位于浮台110的下方并与浮台110连接固定，活塞组件120主要包括塞筒121、活塞122和推杆123三个部分，活塞122设置于塞筒121内并与推杆123连接，在推杆123的作用下可推动活塞122在塞筒121内沿塞筒121的轴线方向运动，活塞122将塞筒121内部空间分隔相互独立第一腔室和第二腔室。

本发明实施例中，自驱动机构140为用自然风力驱动的风车141，风车141设置在浮台110上，风车141的叶片与活塞组件120的推杆123转动连接或风车141的转轴通过曲柄连杆机构与推杆连接，如此当风车141在风力作用下转动时，风车141的叶片可带动推杆123运动，从而带动活塞122在塞筒121内沿塞筒121的轴线方向往复运动。如图1所示，风机的转轴通过曲柄连杆机构与活塞组件120的推杆转动连接，如此当风车141在风力作用下转动时转动的风机驱动曲柄连杆机构上下摆动并带动与曲柄连杆机构连接的推杆123上下往复运动。

第一气液混合装置170设置于第二腔室内，第一单向阀150的入口分别与一进气管和进水管连接，其可通过设置一三通管实现，进气管的末端延伸至外界空气中，进水管的末端则延伸至近水区域的水面下。第一单向阀150的出口与设置于第二腔室内的第一气液混合装置170的入口连通，第一气液混合装置170的出口与第二腔室内连通。第二单向阀160的入口与第二腔室连通，第二单向阀160的出口与曝气管130连通。如此，当风车141带动与推杆123连接的活塞122在塞筒121内沿塞筒121的轴线方向往复运动时，外界空气和近水区域的水可分别沿着进气管和进水管进入第一单向阀150，并在与第一单向阀150连通的第一气液混合装置170内气液混合后行成富含溶解氧的水后由第二单向阀160的出口进入与之连通的曝气管130内。

曝气管130设置于近水区域内靠近水底的位置，曝气管130的两端密封并在曝气管130的管壁上设置多个细小的曝气孔，多个曝气孔以均匀分布在曝气管130的管壁上较佳。如此，进入曝气管130内富含溶解氧的水可由管壁上均匀设置的曝气孔进入近水区域的水底，持续对水底曝气供养，增加水中的溶解氧，提高宽阔水面中好氧微生物的活性，进而增加其对有机物的降解以达到持续净化水质的作用。

进一步的，请参阅图2，本发明实施例提供的宽阔水面自净化装置还包括有气液喷头180，气液喷头180与曝气管130连通，在安装时气液喷头180可朝向水底设置，如此进入曝气管130内富含溶解氧的水可从气液喷头180喷出对水底缺氧区、水底污泥等强制提供氧气，提高宽阔水面自净化能力重要的溶氧含量。

需要说明的是，在本发明实施例中，所述曝气管130上的曝气孔和气液喷头180可以单独或组合设置，即可以只在曝气管130上设置曝气孔，也可以只在曝气管130上设置气液喷头180，还可以在曝气管130上既设置曝气孔又设置气液喷。

进一步的，为方便实现对整个近水区域内的水质进行净化，本发明实施例提供的宽阔水面自净化装置还包括有用于驱动浮台110移动的移动机构(图未示)，移动机构设置于浮台110上。所述移动机构可以是由风车141驱动的叶轮，叶轮与风车141轮毂通过齿轮或齿条传动连接，叶轮设置于浮台110下方并与浮台110连接固定，当风机转动时可带动叶轮转动进而推动整个宽阔水面自净化装置在近水区域内移动，所述移动机构还可以采用驱动电机和与驱动电机传动连接的叶轮，本发明实施例中不做具体限定，只要能实现驱动宽阔水面自净化装置在近水区域内移动均可。

进一步的，当移动机构采用驱动电机和与之传动连接的叶轮时，还可设置光伏发电设备，光伏发电设备与驱动电机连接用于为驱动电机电机供电，如此无需为驱动电机额外增设电源，从而实现宽阔水面自净化装置的自驱动功能。可以理解的，在其他的一些实施例中也可以通过设置蓄电池储蓄电力为驱动电机电机供电。驱动时可以根据宽阔水面溶氧含量do值确定运动轨迹。

在通过宽阔水面自净化装置对近水区域的水质进行净化时，风车141在风力作用下转动并带动推杆123运动，运动的推杆123带动活塞122在塞筒121内沿塞筒121的轴线方向往复运动，此时外界空气和近水区域的水可分别沿着进气管和进水管进入第一单向阀150，并在与第一单向阀150连通的第一气液混合装置170内气液混合后行成富含溶解氧的水后由第二单向阀160的出口进入与之连通的曝气管130内，进入曝气管130内富含溶解氧的水可由管壁上均匀设置的曝气孔进入近水区域的水底，也可通过气液喷头180喷出对水底缺氧区、水底污泥等强制提供氧气，如此即可实现持续对水底曝气供养，增加水中的溶解氧，提高宽阔水面中好氧微生物的活性，进而增加其对有机物的降解以达到持续净化水质的作用。与此同时，移动机构可驱动浮台110在近水区域内移动，从而可实现对整个近水区域内的水质净化。

第二实施例

请参阅图3，本发明实施例提供了另一种宽阔水面自净化装置，与图1所示的宽阔水面自净化装置不同的是，本实施例提供的自驱动机构140主要包括支撑杆142和杠杆143，且活塞组件120位于浮台110的上方。支撑杆142一端固定安装于近水区域的水底，另一端大致延伸至于水平面的位置。杠杆143的两端之间与支撑杆142转动连接并可沿着与支撑杆142的连接处相对转动，杠杆143的一端与活塞组件120的推杆123连接，另一端与设置一浮动板144，浮动板144与是平面保持平齐并设置于水平面上。浮动板144与连接处的距离以大于推杆123与连接处的距离为较佳，如此近水区域的天然存在的波浪带动浮动板144上下摆动并驱动与推杆123连接的活塞122在塞筒121内沿塞筒121的轴线方向往复运动时，外界空气和近水区域的水可分别沿着进气管和进水管进入第一单向阀150，并在与第一单向阀150连通的第一气液混合装置170内气液混合后行成富含溶解氧的水后由第二单向阀160的出口进入与之连通的曝气管130内，最后由曝气管130持续对水底曝气供养，增加水中的溶解氧，提高宽阔水面中好氧微生物的活性，进而增加其对有机物的降解以达到持续净化水质的作用。

在通过宽阔水面自净化装置对近水区域的水质进行净化时，近水区域的天然存在的波浪带动浮动板144上下摆动并驱动与推杆123连接的活塞122在塞筒121内沿塞筒121的轴线方向往复运动，此时外界空气和近水区域的水可分别沿着进气管和进水管进入第一单向阀150，并在与第一单向阀150连通的第一气液混合装置170内气液混合后行成富含溶解氧的水后由第二单向阀160的出口进入与之连通的曝气管130内，进入曝气管130内富含溶解氧的水可由管壁上均匀设置的曝气孔进入近水区域的水底，也可通过气液喷头180喷出对水底缺氧区、水底污泥等强制提供氧气，如此即可实现持续对水底曝气供养，增加水中的溶解氧，提高宽阔水面中好氧微生物的活性，进而增加其对有机物的降解以达到持续净化水质的作用。

第三实施例

请参阅图4，本发明实施例提供宽阔水面自净化装置是在第一实施例的基础上进行的改进，与第一实施例不同的是，本发明实施例提供的宽阔水面自净化装置还包括有第三单向阀190、第四单向阀200和第二气液混合装置210。

其中，第二气液混合装置210设置于第二腔室内，第三单向阀190的入口分别与一进气管和进水管连接，进气管的延伸至外界空气中，进水管的末端则延伸至近水区域的水面下。第三单向阀190的出口与设置于第二腔室内的第二气液混合装置210的入口连通，第二气液混合装置210的出口与第一腔室连通。第四单向阀200的入口与所述第一腔室连通，第四单向阀200的出口与所述曝气管130连通。当风车141带动与推杆123连接的活塞122在塞筒121内沿塞筒121的轴线方向往复运动时，外界空气和近水区域的水可分别沿着进气管和进水管进入第三单向阀190，并在与第三单向阀190连通的第二气液混合装置210内气液混合后行成富含溶解氧的水后由第四单向阀200的出口进入与之连通的曝气管130内，最后由曝气管130持续对水底曝气供养，进一步增加水中的溶解氧，提高宽阔水面中好氧微生物的活性，进而增加其对有机物的降解以达到持续净化水质的作用。

本发明实施例中，第四单向阀200的出口与曝气管130连通。可以理解的，在其他的一些实施例中，第四单向阀200的出口也可与外界空气连通，此时可以取消第二气液混合装置210，第四单向阀200的出口朝上设置，如此外界空气和近水区域的水可在进入第一腔室后由第四单向阀200直接向高处喷雾，在实现近水区域宽阔水面自净化功能的同时，还可作为人工造景，美化环境。

在通过宽阔水面自净化装置对近水区域的水质进行净化时，风车141在风力作用下转动并带动推杆123运动，运动的推杆123带动活塞122在塞筒121内沿塞筒121的轴线方向往复运动，此时外界空气和近水区域的水可分别沿着进气管和进水管进入第一单向阀150，并在与第一单向阀150连通的第一气液混合装置170内气液混合后行成富含溶解氧的水后由第二单向阀160的出口进入与之连通的曝气管130内，进入曝气管130内富含溶解氧的水可由管壁上均匀设置的曝气孔进入近水区域的水底，也可通过气液喷头180喷出对水底缺氧区、水底污泥等强制提供氧气，如此即可实现持续对水底曝气供养，增加水中的溶解氧，提高宽阔水面中好氧微生物的活性，进而增加其对有机物的降解以达到持续净化水质的作用。与此同时，外界空气和近水区域的水可分别沿着进气管和进水管进入第三单向阀190，并在与第三单向阀190连通的第二气液混合装置210内气液混合后行成富含溶解氧的水后由第四单向阀200的出口进入与之连通的曝气管130内，最后由曝气管130持续对水底曝气供养，进一步增加水中的溶解氧，提高宽阔水面中好氧微生物的活性，进而增加其对有机物的降解以达到持续净化水质的作用。另外，当第四单向阀200的出口设置为与外界空气连通时，外界空气和近水区域的水可在进入第一腔室后由第四单向阀200直接向高处喷雾，在实现近水区域宽阔水面自净化功能的同时，还可作为人工造景，美化环境。

综上所述，本发实施例提供的宽阔水面自净化装置可实现持续对水底曝气供养，增加水中的溶解氧，提高宽阔水面中好氧微生物的活性，进而增加其对有机物的降解以达到持续净化水质的作用。同时，移动机构可驱动浮台110在近水区域内移动，从而可实现对整个近水区域内的水质净化。另外，在实现近水区域宽阔水面自净化功能的同时，还可作为人工造景，美化环境。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。