一种水上净化装置及其净化方法与流程

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种水上净化装置及其净化方法。

背景技术：

近年来，由于经济的快速增长和生活水平的逐渐提升，环境污染已成为日益重视的一个主要问题。同时水质受到污染的程度日益严重,部分地区的年降水量不足时，就会导致该地区对水源的供需失衡，所以目前建造了许多水库以应对这种供水失衡现象。然而，目前在全国范围内分布的许多人工湖、天然湖泊、水库等，由于水的流动性不强，多造成了水流的停滞现象，此现象长期得不到有效处理的同时，加之日常的农业污废水、畜禽类污废水等的流入加速了水质的恶化过程。虽然会对各大水库、湖泊等进行废物清除或水底堵塞物的疏通，以及利用药物喷洒的方式、放置曝气装置来改善水质的方式均会造成成本高、治理时间长、见效慢、大量使用化学物质严重影响自然生态系统的稳定性，同时也会破坏水体内各类生物的生存。

铝盐和铁盐等凝结剂对养分可以进行有效的凝聚和沉淀，所需费用较低，但其运用在水库或湖泊等水位较浅的地方，对水质净化的效果不明显。而且之后还会有凝固的沉淀磷再次涌出的问题。当在湖泊或水库中发生分层现象时，通过曝气的方式向水底注入空气来破坏水体分层现象，该方法可有效缓解水体分层现象，但其在水位浅或水库形状不规则时效果不明显。

相关技术中公开了一种富营养化预防装置，该装置是通过利用各结构之间的自转与公转的方式进行运转。该装置可应用于湖泊、沼泽、池塘等任何不受面积等条件限制的区域中。但该装置中的旋转结构为笔直状结构，该旋转结构在进行转动的过程中，受到水的阻力，促使该旋转结构转动消耗的能量高于水的流动量，从而造成水上净化消化相对降低。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种水上净化装置及其净化方法。

本发明所采用的技术方案为：一种水上净化装置，该净化装置包括桨叶旋转结构、连接杆和旋转固定机构，桨叶旋转结构经连接杆与旋转固定机构连接；旋转固定机构包括第一杆件、连接板ⅰ、第二杆件、连接板ⅱ和平衡固定球，第一杆件、连接板ⅰ、第二杆件、连接板ⅱ和平衡固定球顺次连接；连接杆的一端套设在第一杆件上，连接杆能够沿第一杆件做往返运动，连接杆能够沿第一杆件做旋转运动；桨叶旋转结构包括旋转件、控制件、至少一个桨杆和桨叶；旋转件固定连接控制件，旋转件固定连接桨杆，桨杆固定连接桨叶；连接杆另一端与控制件固定连接。

本发明提供了一种水上净化装置，该装置各构件之间通过简便、快捷地方式连接而成，装置内各构件间协同运作，从而实现污废水净化效率最大化。有效降低了净化能耗，节约了处理成本，提升了净化能力，扩大了净化区域，适用于各种污水处理环境，具有很高的实用性和很强的实施性。

优选地，旋转件为空心结构；控制件内部设有马达，控制件外部设有供电单元，马达与供电单元电性连接。

本发明提供的该装置中将旋转件设定为空心结构，是为了减轻旋转件的重量，减少马达的动力，节约电能。通过供电单元对马达供电，从而促使马达运转，用于带动旋转件转动。

优选地，每个桨杆分别包括小径杆和大径杆，所述小径杆为直杆，大径杆为弧形杆，小径杆与大径杆固定连接；小径杆和大径杆的侧面分别设有不少于一个通孔，通孔径向贯穿桨杆。

本发明提供的该装置中将桨杆分为小径杆和大径杆，是用于扩大桨杆的旋转范围。将小径杆设为直杆，大径杆设为弧形杆，是用于在旋转件带动桨杆旋转时有效降低了能耗，同时弧形杆与待处理水的接触面积增大，增强了污水净化效率，增大了污水净化量。在桨杆两侧设置通孔，是用于在桨杆转动的时候减少水产生的阻力，从而实现低能耗，高净化率。

优选地，每个大径杆的底部分别连接桨叶，桨叶为弧形桨叶；小径杆末端的延伸方向与大径杆弧形末端的水平延伸方向之间的夹角为钝角；

优选地，钝角包括130-135度。

该装置的桨杆底部固定连接了桨叶，由于桨杆为弧形杆，将桨叶设定为弧形，不仅有利于固定桨叶，而且通过增大桨叶与待处理水的接触面积，从而增加污水净化范围与净化量。该装置对角度进行设定，是为了在一定的角度范围内即可实现待处理污水的有效净化和处理过程的高效性。

优选地，连接杆的一端设有固定套，固定套为中空结构，固定套套设在第一杆件上。

该装置在连接杆的一端固定连接固定套，该固定套套设在第一杆件上，是用于将连接杆与第一杆件之间的位置进行固定，同时该固定套能够沿第一杆件的轴向做往返运动，能够沿第一杆件的径向做旋转运动。

优选地，连接板ⅰ和连接板ⅱ上分别设有不少于两个固定孔，固定孔下设有连接件，固定孔经连接件与水底固定连接。

该装置在连接板ⅰ和连接板ⅱ上分别设定固定孔，是利用该固定孔、连接件与水底之间形成固定关系，从而用于使固定机构所放置在待处理污水中的位置不发生变化，消除了装置放在所需环境中的不确定性，有效的防止了该装置随着水流移动。

优选地，第一杆件的内径不大于第二杆件的内径，第一杆件经连接板ⅰ与第二杆件固定连接。

优选地，第二杆件与连接板ⅱ固定连接；连接板ⅱ与平衡固定球经固定件固定连接。

该装置中将旋转固定机构之间的各结构进行固定连接，同时在底部放置平衡固定球，是用于固定本装置的同时，使该装置整体处于平衡状态，从而消除该装置设置位置的不稳定性，有效降低能耗。

优选地，桨叶旋转结构和旋转固定机构的制备原料包括fpr；连接杆的制备原料包括不锈钢。

该装置通过利用fpr来制备桨叶旋转结构和旋转固定机构，是用于减轻重量，降低能耗。连接杆用不锈钢来制备，是由于连接杆起连接作用，所需制备原料的硬度有一定的需求。

一种水上净化装置的净化方法，该旋转固定机构放入待处理污水中与水底进行固定后，启动供电单元，使控制件中的马达转动，马达带动旋转件旋转，旋转件带动桨杆和桨叶旋转，使桨叶旋转结构周围的待处理污水加速流动；桨叶旋转结构转动的同时带动连接杆转动，以扩大待处理污水水流的半径，从而通过对待处理污水中增加氧气，加速微生物的繁殖，完成待处理污水的净化。

本发明提供的该方法可有效提高待处理污水的净化速率以及使用本发明提供的装置时待处理污水的净化力，从而实现污废水处理过程中氮磷等化合物及其他污染物去除率的最大化。通过各结构之间的相互作用，从而保证了在污废水处理过程中，降低能耗，提高净化效率，提高本装置整体的使用性能，在经济上和技术方面均有显著的成效。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种水上净化装置及其净化方法，该发明通过各构件之间简便、快捷地方式连接而成，装置内各构件间协同运作，从而实现污废水净化效率最大化。有效降低了净化能耗，节约了处理成本，提升了净化能力，扩大了净化区域，适用于各种污水处理环境，具有很高的实用性和很强的实施性。该净化方法将污水处理与绿化生态相结合，对生存生态环境起到美化和改善的作用，且净化流程简捷，无二次污染和任何副作用现象的出现。

附图说明

图1是本发明一种具体实施方式的该净化装置的结构示意图；

图2是本发明一种具体实施方式的该净化装置的正视图；

图3是本发明一种具体实施方式的桨叶旋转结构的结构示意图；

图4是本发明一种具体实施方式的桨叶旋转结构与连接杆的旋转过程的横截面示意图。

图中：1-桨叶旋转结构；2-连接杆；3-旋转固定机构；4-第一杆件；5-连接板ⅰ；6-第二杆件；7-连接板ⅱ；8-平衡固定球；9-旋转件；10-控制件；11-桨杆；12-桨叶；13-小径杆；14-大径杆；15-通孔；16-夹角；17-固定套；18-固定孔；19-连接件；20-水底；21-固定件；22-第一固定绳；23-第一固定块；24-第二固定绳；25-第二固定块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步阐释。本领域技术人员将会理解，下列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，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件进行。所用试剂均为可以通过市售购买获得的常规产品。

如图1、2所示，本发明提供的该水上净化装置包括桨叶旋转结构1、连接杆2和旋转固定机构3。旋转固定机构3包括第一杆件4、连接板ⅰ5、第二杆件6、连接板ⅱ7和平衡固定球8。第一杆件4与连接板ⅰ5固定连接，连接板ⅰ5与第二杆件6固定连接，第二杆件6与连接板ⅱ7固定连接，连接板ⅱ7与平衡固定球8固定连接。第一杆件4固定连接连接杆2的一端，用于对连接杆的位置进行固定。平衡固定球8设置在第二杆件6下部，通过固定件21进行固定连接，是用于为整个装置起平衡作用，同时对旋转固定机构起固定作用。第一杆件4、连接板ⅰ5和第二杆件6之间固定连接，更加保证了利用旋转固定机构可使该净化装置所设位置的稳定性。在连接板ⅰ5和连接板ⅱ7上分别设定了两个固定孔18，固定孔18下部设有连接件19，连接板以固定孔18为端点，通过利用连接件19将连接板与水底20进行固定连接，是用于在旋转固定机构各部件之间固定连接使本发明提供的装置处于稳定状态的同时，再次对旋转固定机构与水底地面进行双重固定。本装置通过旋转固定机构3、连接件2及水底20地面之间形成的固定连接关系，双重固定，保证了该装置所放置的待净化污废水区域中的位置为固定的，不会随着水流的流动而出现飘动的情况。第一杆件4的内径不大于第二杆件6的内径，是用于实现第一杆件与第二杆件之间得到有效的固定。

本发明在具体实施过程中将第一杆件4和第二杆件6均设定为圆柱状，且第一杆件4的直径明显小于第二杆件6的直径。对第一杆件4的设定不仅是用于和第二杆件6之间起固定作用，而且第一杆件4是用于固定连接连接杆的。连接板ⅰ5和连接板ⅱ7均设定为正方形状，是用于对第一杆件和第二杆件之间起固定连接作用。上述第一杆件和第二杆件的形状还包括长方形、正方形等。连接板的形状还包括圆形板、长形板等。平衡固定球8与连接板ⅱ1之间是利用固定绳进行固定连接的。在旋转固定机构在具体实施过程中第一杆件、连接板ⅰ、第二杆件和连接板ⅱ之间采用热熔连接，固定绳固定连接连接板ⅱ。上述固定连接方式还包括螺纹连接、焊接、法兰连接等。对于上述第一杆件、第二杆件、连接板ⅰ和连接板ⅱ的形状的设定并不仅限于本发明在具体实施过程的形状，其可根据具体实施过程中制作方便、快捷，连接更加有效，及所需实施的场所或环境等进行相对应的设定，凡是利用各结构之间的固定连接关系而用于实现对该装置的平衡和固定作用的均属于本发明的保护范围。

连接杆2的一端设有固定套17，该固定套17为中空结构，其是套设在第一杆件4上，用于对连接杆2与第一杆件4之间进行固定的。连接杆2的另一端固定连接桨叶旋转结构1。本发明在具体实施过程中固定套17与第一杆件4之间是挤压连接，连接杆2的另一端与桨叶旋转结构1之间为焊接的方式，上述固定连接方式并不仅限于本发明中使用的连接方式，还包括热熔连接、螺栓连接等。当连接杆另一端的桨叶旋转结构在运转时，会带动连接杆进行旋转；同时当桨叶旋转结构在水面上进行上下浮动时，会带动连接杆进行运动；上述连接杆实现旋转和往复运动均是利用固定套与第一杆件之间的连接关系，及固定套可在第一杆件上实现径向旋转运动，可实现轴向往复运动，且第一杆件的长度足以保证固定套实现往复运动。本发明中提供的该第一杆件的长度的设定可根据该装置具体实施过程中所需实施的环境以及所处地域的年降水量等会影响所需处理区域的水位变化的各种因素，从而进行相对应的第一杆件的长度设定。

桨叶旋转结构1包括旋转件9、控制件10、至少一个桨杆11和桨叶12。旋转件9与控制件10固定连接，控制件10固定连接连接杆2的另一端，桨杆11固定连接旋转件9，桨叶12固定连接桨杆11。其中旋转件9与控制件10可旋转固定连接，控制件中放置有马达，在该装置外部设有供电单元，当供电单元启动，带动马达运转，马达旋转带动旋转件9随着马达旋转。桨杆11固定连接在旋转件9上，随着旋转件9的转动，桨杆11同时开始旋转。桨杆11的尾部固定连接有桨叶12，该桨叶12为具弧度桨叶，所有的具弧度桨叶与桨杆连接都处于同一方向，用于实现增大桨叶与水的接触面积，从而增大污水净化量及提高污水进化率。

本发明在具体实施过程中在旋转件9底部的边缘处设有台阶，该台阶上设有开孔，桨杆11的最内侧一端经开孔与旋转件9之间固定连接。本发明中桨杆11与旋转件9之间是螺栓连接，上述固定连接的方式还包括焊接、螺纹连接、法兰连接等。本发明中进行上述设定是用于扩大桨杆与待处理水面之间的接触面积，从而实现增大污水净化量，及提高污水净化率。但关于将桨杆固定在旋转件上的方式并不仅限于本发明提供的方式，例如，桨杆的最内侧端直接固定连接在旋转件底面上、桨杆的最内侧端固定连接在旋转件底面的边缘处等，凡是为了实现将桨杆固定在旋转件上实现旋转件的旋转带动桨杆的旋转的功能的均属于本发明的保护范围。

本发明提供的该装置中将桨叶旋转结构1和旋转固定机构3均使用fpr材料，是用于在可实现旋转功能、固定功能的同时又可以节约成本、保护环境，而且该fpr材料具有较强的抗冲击力的功能。将连接杆2使用不锈钢材料进行制备，是由于连接杆是用于固定连接桨叶旋转结构和旋转固定机构的，当旋转固定机构在所需处理的区域确定好放置位置时，桨叶旋转结构在供电单元的驱动下进行旋转来对待处理污水区域进行污水净化过程中，连接杆可保证桨叶旋转结构以旋转固定机构为中心进行圆周运动，且在桨叶旋转结构做运动的时候不会随着水流飘走，保证了本装置的完整性，降低了本装置中的各零部件的丢失率，减少了污水区域的废弃物。不仅实现了污水的净化处理，而且提高了该装置结构之间的稳定性。

如图3、4所示，本发明提供的该装置中桨叶旋转结构1包括旋转件9、控制件10、至少一个桨杆11和桨叶12。旋转件9与控制件10固定连接，控制件10固定连接连接杆2的另一端，桨杆11固定连接旋转件9，桨叶12固定连接桨杆11。连接杆2的另一端是与桨叶旋转结构1的控制件10外部固定连接。本发明在具体实施过程中连接杆的另一端与控制件外部是热熔连接，上述固定连接的方式还包括焊接、螺栓连接、螺纹连接、法兰连接等。控制件10内设有马达，本装置外部设有供电单元，供电单元与马达电连接，用于驱动马达进行运转。旋转件9设置在控制件10上方，旋转件9与控制件10旋转固定连接。当启动供电单元后，马达开始转动，从而可以带动旋转件实现转动。本发明在具体实施过程中在旋转件底面边缘处设有一个环形台阶，该环形台阶内边缘固定连接旋转件底面外边缘。在环形台阶上设有不少于一个开孔，桨杆12经开孔与旋转件9固定连接。本发明中桨杆12与旋转件9是螺栓连接，上述固定连接的方式还包括螺纹连接、法兰连接、焊接等。桨杆11包括小径杆13和大径杆14。小径杆13为直杆，大径杆14为弧形杆，小径杆13和大径杆14的直杆部分的长度一致。小径杆13与大径杆14固定连接。本发明中提供的桨杆11中的小径杆13是可嵌套在大径杆14内的，用于实现小径杆与大径杆之间能够具有伸缩的功能，从而来控制桨叶旋转结构桨杆旋转的半径及污水净化的范围。该装置中大径杆14为弧形杆，桨叶12设置在大径杆尾部，桨叶12与大径杆14相对应的设定为弧形桨叶，是用于保证桨叶与桨杆之间的固定连接关系更稳定，实现旋转件带动桨杆旋转的过程中，桨杆和桨叶同时与待处理污水的接触面积增大，待处理污水的净化量即会增加。该装置在桨杆11的小径杆13和大径杆14的两个侧面均设置了不少于一个通孔15，该通孔15的设定是用于减小桨杆转动时与待处理污水接触而产生的阻力，从而用于减小马达带动旋转件的动力的输入，降低动力的消耗，节约成本，增大待处理污水的净化量。本发明在具体实施过程将桨杆和桨叶的弧度设定为135度，是用于实现达到污水净化处理的最大效率。但关于桨杆和桨叶的弧度设定并不仅限于本发明在具体实施例中的体现的，该弧度在130-135度之间均可实现本发明提供的该装置的污水净化的最佳效果。本发明在具体实施过程在旋转件上设置了3根桨杆，3根桨杆围绕旋转件的中心点处呈等圆心角排列，每两个相邻的桨杆之间的圆心角为120度。但在具体实施过程中上述桨杆的个数可根据旋转件及控制件内的马达的动力输出值进行相对应的设定。桨杆之间的圆心角的度数根据桨杆设置的个数进行相对应的设定。关于本发明的装置，在旋转件上设定3个桨杆或少于3个桨杆均可达到本发明的最佳效果，将桨杆个数设定在3个及以上也是可行的，只需将旋转件、控制件内的马达、连接杆及固定装置同时进行相对应的设定，从而来保持本装置在实施过程中的稳定性，并能达到本发明提出的最佳效果。但桨杆个数的增加不仅会提高供电单元电能的输出，提高马达动力的消耗，增加旋转件和连接杆的质量要求，提高了成本输出，减少了污水净化量并降低了污水净化率。本发明在具体实施过程所有大径杆的弧度所设置的方向均一致，用于实现最大程度的增加桨杆和桨叶与待处理污水之间的接触面积。当马达带动旋转件转动，旋转件带动桨杆和桨叶旋转时，桨杆向顺时针或逆时针方向转动，从而使待处理污水流动，随着桨杆的不断旋转，桨叶旋转结构带动连接杆围绕旋转固定机构进行旋转。连接杆旋转的方向与桨叶旋转结构旋转的方向刚好相反。

本发明提供的该装置是在旋转固定机构3上固定连接了1个连接杆2和1个桨叶旋转结构1，关于连接杆2和桨叶旋转结构1在同一个旋转固定机构3上设置的个数及桨叶旋转结构设置的个数均不仅限于本发明具体实施例中的数目，其可根据具体实施环境及旋转固定机构的稳定性进行相对应的设定。为了保证本发明装置的稳定性，在旋转固定机构上设置多个连接杆和桨叶旋转结构时，每个连接杆的长度保持一致、桨叶旋转结构中桨叶的设置方向保持一致，避免各结构之间产生碰撞。

本发明提供的该装置是用于净化处理各大湖泊、水库等地区中由于水体流动性差从而引起水体变臭。将本装置中的旋转固定机构设置在待处理污水区域的水底，在连接板ⅰ5和连接板ⅱ7的边缘处分别设置2个固定孔18，在水底20设置4个固定块，固定块固定在水底面，两根第一固定绳22的一端分别与连接板ⅰ5的两个固定孔18连接，另一端分别与第一固定块23连接；两根第二固定绳24的一端分别与连接板ⅱ7的两个固定孔18连接，另一端分别与第二固定块25连接。当旋转固定机构3固定设置在所需处理的污水中后，桨叶旋转结构1会悬浮在水面上。启动供电单元，马达启动，带动旋转件9转动，旋转件9带动桨杆11顺时针转动，此时桨杆11的旋转带动了待处理污水中水流的速度增加，水流速增加的同时逐渐带动连接杆围绕旋转固定机构做圆周运动。当桨叶12旋转结构和连接杆2进行圆周运动时，水体流动的速度逐渐增大，伴随水体流速增大，水体中的含氧量会逐渐增多，与此同时，在该装置不断运转的过程中，待处理污水整体区域中靠近水底的大部分含氧量少的待处理污水逐渐向水体表面流动，伴随本装置的持续工作，待处理污水区域中的近水底面的污水中的含氧量不断增多。在本装置运作的过程中，水体流速增大，使水体表面含氧量增加，促进了水体表面的各种好氧微生物可进行好氧反应，从而将水体表面的氮磷等化合物及其他污废水中的污染物进行分解；伴随靠近水底面的大部分待处理污水中的含氧量持续的增加，促使此部分待处理污水中的微生物的活性恢复并逐渐增加，加之水体表面生存的微生物的繁殖作用而产生的大量微生物，水体中所存在的所有微生物大量的对待处理污水中的氮磷等化合物及其他污染物进行分解，从而对待处理污水区域中的污废水是实现净化的目的。不仅可有效地对待处理污水区域中的污废水进行高效率的净化，而且可有效去除该区域中水的臭味，高效地保护了环境。

本发明提供的该装置是利用所需处理的污水区域内水体中已存在的各种微生物，无需向待处理污水区域施加其他微生物及其他辅助剂，对于待处理环境无二次污染，具有有效的环保作用。

本发明提供了一种水上净化装置及其净化方法，该发明通过各构件之间简便、快捷地方式连接而成，装置内各构件间协同运作，从而实现污废水净化效率最大化。有效降低了净化能耗，节约了处理成本，提升了净化能力，扩大了净化区域，适用于各种污水处理环境，具有很高的实用性和很强的实施性。该净化方法将污水处理与绿化生态相结合，对生存生态环境起到美化和改善的作用，且净化流程简捷，无二次污染和任何副作用现象的出现。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本领域的普通技术人员应当理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，与此同时这些修改或者替换，并不会使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。