专利名称：聚风增压风能光能水处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水处理装置，特别是涉及利用风能、光能自然能的水处理装置。
背景技术：
在铁路、市政水处理工艺中，活性污泥法是一种应用最广泛的耗氧生化水处理技 术，而曝气则是好氧生化处理工艺中的重要环节。曝气的作用是向水处理设施的水中充氧， 在曝气区内产生足够的混合作用和水循环流动，产生并维持有效的气水接触，使泥、水、气 三者充分混合，保持污水内微生物、底物、溶解氧状态平衡，在生物氧化作用不断消耗氧气 的情况下保持水中一定的溶解氧浓度，保证微生物生化作用所需的溶解氧，并使水中的生 物固体处于悬浮状态，为微生物降解有机物提供有利的生化反应条件。现有技术采用的曝气方法有鼓风曝气、机械曝气、射流曝气以及多方法联合使用 的混合曝气。鼓风曝气是由电动机驱动的鼓风机通过送风管鼓风进入曝气池内，使空气中的氧 更多地进入水中，增加水中溶解氧含量。机械曝气利用装设在曝气池内叶轮的转动，剧烈地搅动池内的水面，使池内的水 循环流动，不断变化和更新液面并产生强烈水跃，从而使空气中的氧与水滴或水气界面充 分接触并传入液相中去。射流曝气是通过水射流泵将空气吸入，使空气与水充分混合并增加水中溶解氧含量。常用的曝气设备有转盘曝气机，转刷曝气机，立式表曝机，射流曝气机，离心曝气 机等。不论上述哪种曝气方法和应用哪种曝气装置都需要大量电能，使曝气成为好氧生 化处理系统中运转费用最高的工艺环节，曝气充氧电耗一般占总动力消耗的60% 70%。 因此，曝气设备的选择和改进是曝气技术运行成本控制和经济效益提高的关健。
发明内容
针对上述现有的水处理曝气过程存在耗电量大、运行成本高的问题，本发明推出 聚风增压风能光能水处理装置，其目的在于，直接利用风能和光能的自然能源，实现水搅 拌、充氧、浮选过程，完成耗氧水处理曝气，以克服水处理设施完全依赖电力资源，减轻水处 理企业面临的能耗高和运行费用大的困难局面。本发明涉及的聚风增压风能光能水处理装置呈立式结构，由上部聚风装置和下部 固定支撑装置组成。上部聚风装置包括聚风罩、励磁风力增压发电装置、异径弯管、重力泄 风装置、风向三角翼。下部固定支撑装置包括风力增压狭管、风力输送管道、固定支撑架、光 电转换装置、电能存储自控装置。上部聚风装置和下部固定支撑装置通过套管连接，并通过套管间的环形滑动轴承 将上部聚风装置重载传递到下部固定支撑装置。
聚风罩位于整个装置的顶部，呈喇叭状，聚风罩前端的聚风口设置有格网。聚风罩 内设置励磁风力增压发电装置，励磁风力增压发电装置包括定子动子耦合励磁线圈、风速 离心开关、发电电动转换装置和设置在外部的风叶。风叶的转轴联接动子耦合励磁线圈的 转轴，风速离心开关设置在风叶的转轴上，风速离心开关的活动电刷连接发电电动转换装 置。励磁风力增压发电装置在风速离心开关的不同连接状态下，可以进入电动机工作状态 或者进入发电机工作状态。当风叶转轴快速旋转时，风速离心开关通过发电电动转换装置 使励磁风力增压发电装置进入发电机工作状态，向外部输出电能；当风叶转轴慢速旋转时， 风速离心开关通过发电电动转换装置使励磁风力增压发电装置进入电动机工作状态，接收 外部输入的电能，使风叶转速加快。聚风罩后端由法兰连接异径弯管，异径弯管背部设置风向三角翼，异径弯管背部 上端设置重力泄风装置。重力泄风装置由扣在异径弯管背部上端通风口上的凹形片构成， 凹形片上侧由活动铰链连接在异径弯管的侧壁上。下部固定支撑装置的固定支撑架将风力增压狭管、风力输送管道固定设置在曝气 水处理装置近旁，风力输送管道与曝气水处理装置连通。风力增压狭管设置在固定支撑装置上部双法兰短管内，固定支撑装置上部的双法 兰短管与上部聚风装置的异径弯管下部的双法兰短管联接。风力增压狭管上部连接的法兰 短管套在异径弯管下部连接的双法兰短管内，从而形成上部聚风装置和下部固定支撑装置 连接的套管，套管间的环形滑动轴承将上部聚风装置重载传递到下部固定支撑装置。风力增压狭管上部内径大，下部内径小，内径小的下端连接风力输送管的风力输 送垂直管。风力输送垂直管的另一端连接风力输送水平管，风力输送水平管通入曝气水处 理装置中，从而使风力输送管道与曝气水处理装置连通。风力输送水平管通入曝气水处理 装置中的一端设置空气扩散装置，空气扩散装置为带喷气孔的短管。光电转换装置设置在固定支撑架上，与固定支撑架下部的电能存储自控装置电缆 连接。电能存储自控装置与上部聚风罩内励磁风力增压发电装置的发电电动转换装置电缆 连接，还与曝气水处理装置中设置的综合检测装置电缆连接。综合检测装置为多传感器测 量装置，测量曝气水处理装置中的溶解氧、风压、PH值等。本发明所涉及的聚风增压风能光能水处理装置，从上部聚风罩的聚风口到下部的 风力输送水平管末端的空气扩散装置，形成聚风增压的风能利用通道。自然风从聚风罩的 聚风口进入，带动风叶转动，并经喇叭状的聚风罩、异径弯管、风力增压狭管，得到聚风和增 压，然后经风力输送垂直管、风力输送水平管以及风力输送水平管末端的空气扩散装置进 入曝气水处理装置的水中，进行水的搅拌、充氧、浮选等过程。同时，异径弯管背部设置的风 向三角翼随风移动，使异径弯管前部聚风罩的聚风口保持便于聚风的迎风状态。在自然风的风速增大，风力达到或超过水处理需要的风压，溶解氧满足要求时，励 磁风力增压发电装置的快速旋转的风叶转轴使风速离心开关通过发电电动转换装置将励 磁风力增压发电装置推入发电机工作状态。在自然风继续经风力输送管道进入曝气水处理 装置的同时，励磁风力增压发电装置将部分风能转化为电能输入电能存储自控装置。在自然风的风速特大时，从聚风罩进入的风吹开异径弯管背部上端的重力泄风装 置，使快速吹动的风从异径弯管背部通风口部分地卸掉，减低风压，避免装置在强风中受 损。
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在自然风的风速小或无风力时，风速离心开关通过发电电动转换装置将励磁风力 增压发电装置推入电动机工作状态，风叶的旋转使鼓风经风力输送管道继续进入曝气水处 理装置的水中。进行水的搅拌、充氧、浮选等过程。另外，设置在固定支撑架上的光电转换装置，通过光伏电池不断将太阳光能转换 为电能并存储于电能存储自控装置内，为水处理提供辅助能源，保障足够的风力经风力输 送管道继续进入曝气水处理装置的水中，持续进行水的搅拌、充氧、浮选等过程。本发明综合利用风能、光能等自然能源，水处理设施一次性投入长期使用，可极大 的降低水处理设施的运行费用，具有节约资源、低碳环保、有利水污染防治的多种功效。
图1为聚风增压风能光能水处理装置结构示意图。
图中标记说明
1、聚风罩2、防护格网
3、井字架4、励磁风力增压发电装置
5、风叶6、异径弯管
7、重力泄风装置8、平衡连接杆
9、风向三角翼10、双法兰短管
11、法兰短管12、环形滑动轴承
13、风力增压狭管14、双法兰短管
15、固定支撑架16、光电转换装置
17、风力输送垂直管18、电能存储自控装置
19、风力输送水平管20、固定基础
21、固定支架基础22、曝气水处理装置
23、综合检测装置24、空气扩散装置
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。图1显示本发明涉及的聚风增压风能光能水处理装置的基本结构。如图1所示，聚风增压风能光能水处理装置呈立式结构，由上部聚风装置和下部 固定支撑装置组成。上部聚风装置包括聚风罩1、励磁风力增压发电装置4、异径弯管6、重 力泄风装置7、风向三角翼9。下部固定支撑装置包括风力增压狭管13、风力输送垂直管17 和风力输送水平管19构成的风力输送管道、固定支撑架15、光电转换装置16、电能存储自 控装置18。聚风罩1位于整个装置的顶部，呈喇叭状，聚风罩1前端的聚风口设置有防护格网 2。聚风罩1内设置励磁风力增压发电装置4，励磁风力增压发电装置4固定在聚风罩1内 的井字架3上，励磁风力增压发电装置4的外部有风叶5。聚风罩1后端由法兰连接异径弯 管6，异径弯管6背部设置风向三角翼9，异径弯管6背部上端设置重力泄风装置7。风向三角翼9的平衡连接杆8固定在异径弯管6的背部侧壁上。重力泄风装置7 由扣在异径弯管6背部上端通风口上的凹形片构成，凹形片上侧由活动铰链连接在异径弯管6的侧壁上。下部固定支撑装置的固定支撑架15将风力增压狭管13、风力输送管道固定设置 在曝气水处理装置22近旁。风力增压狭管13设置在固定支撑装置上部双法兰短管14内， 双法兰短管14与上部聚风装置的异径弯管6下部的双法兰短管10连接。风力增压狭管13 为上端管口内径大、下端管口内径小的锥台形管，上部连接的法兰短管11套在异径弯管6 下部连接的双法兰短管10内，异径弯管6下部的双法兰短管10与风力增压狭管13上部连 接的法兰短管11之间设置环形滑动轴承12，使上部聚风装置在下部固定支撑装置上转动。风力输送管道的风力输送垂直管17上端连接风力增压狭管13的下端口，下端连 接风力输送水平管19。风力输送水平管19与曝气水处理装置22连通，风力输送水平管19 通入曝气水处理装置22中的一端设置空气扩散装置24。设置在固定支撑架15上的光电转换装置16与固定支撑架15下部设置的电能存 储自控装置18电缆连接。电能存储自控装置18与上部聚风罩1内励磁风力增压发电装置 4的发电电动转换装置电缆连接，还与曝气水处理装置22中设置的综合检测装置23电缆连 接。
权利要求
一种聚风增压风能光能水处理装置，其特征在于，由上部聚风装置和下部固定支撑装置组成，上部聚风装置包括聚风罩(1)、励磁风力增压发电装置(4)、异径弯管(6)，下部固定支撑装置包括风力增压狭管(13)、风力输送管道、电能存储自控装置(18)、固定支撑架(15)、光电转换装置(16)；聚风罩(1)位于整个装置的顶部，聚风罩(1)内设置励磁风力增压发电装置(4)，励磁风力增压发电装置(4)的外部有风叶(5)，聚风罩(1)后端连接异径弯管(6)，异径弯管(6)下部连接的双法兰短管(10)连接固定支撑装置上部风力增压狭管(13)外部的双法兰短管(14)，风力增压狭管(13)上部连接的法兰短管(11)套在双法兰短管(10)内；风力增压狭管(13)连接风力输送管道的风力输送垂直管(17)，风力输送垂直管(17)接连风力输送水平管(19)，风力输送水平管(19)与曝气水处理装置(22)连通，从上部聚风罩(1)的聚风口到下部的风力输送水平管(19)的末端，形成聚风增压的风能利用通道。
2.根据权利要求1所述的聚风增压风能光能水处理装置，其特征在于，位于整个装置 顶部的聚风罩(1)呈喇叭状，聚风罩(1)前端的聚风口设置有防护格网(2)。
3.根据权利要求1所述的聚风增压风能光能水处理装置，其特征在于，励磁风力增压 发电装置(4)固定在聚风罩(1)内的井字架(3)上，励磁风力增压发电装置(4)的外部有 风叶(5)。
4.根据权利要求1所述的聚风增压风能光能水处理装置，其特征在于，聚风罩(1)后端 连接的异径弯管(6)背部设置风向三角翼(9)，风向三角翼(9)的平衡连接杆(8)固定在异 径弯管(6)的背部侧壁上。
5.根据权利要求1所述的聚风增压风能光能水处理装置，其特征在于，异径弯管(6)背 部上端设置重力泄风装置(7)，重力泄风装置(7)由扣在异径弯管(6)背部上端通风口上的 凹形片构成，凹形片上侧由活动铰链连接在异径弯管(6)的侧壁上。
6.根据权利要求1所述的聚风增压风能光能水处理装置，其特征在于，风力增压狭管 (13)上部连接的法兰短管(11)与异径弯管(6)下部连接的双法兰短管(10)之间设置环形 滑动轴承(12)，使上部聚风装置在下部固定支撑装置上转动。
7.根据权利要求1所述的聚风增压风能光能水处理装置，其特征在于，风力增压狭管 (13)为上端管口内径大、下端管口内径小的锥台形管，上端管口连接法兰短管(11)，下端 管口连接风力输送垂直管(17)的上端。
8.根据权利要求1所述的聚风增压风能光能水处理装置，其特征在于，风力输送水平 管(19)通入曝气水处理装置22中的一端设置空气扩散装置(24)。
9.根据权利要求1所述的聚风增压风能光能水处理装置，其特征在于，光电转换装置 (16)设置在固定支撑架(15)上，与固定支撑架(15)下部的电能存储自控装置(18)电缆连 接，电能存储自控装置(18)与上部聚风罩(1)内励磁风力增压发电装置(4)的发电电动转 换装置电缆连接。
全文摘要
本发明所涉及的聚风增压风能光能水处理装置，从上部聚风罩的聚风口到下部的风力输送水平管末端的空气扩散装置，形成聚风增压的风能利用通道，直接利用风能和光能的自然能源进行水处理。聚风罩将风能集聚，风力增压狭管和风力输送管道将风力增压，励磁风力增压发电装置在风力大时向外部输出电能，光电转换装置通过光伏电池不断将太阳光能转换为电能并存储于电能存储自控装置内为水处理提供辅助能源，保障足够的风力经风力输送管道继续进入曝气水处理装置的水中，持续进行水的搅拌、充氧、浮选等过程。本装置的水处理设施一次性投入长期使用，可极大降低水处理设施的运行费用，有利于水污染防治，具有节约资源、低碳环保的多种功效。
文档编号F03D9/00GK101913700SQ201010237169
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月26日 优先权日2010年7月26日
发明者冯全在, 杨炳峰, 王卫, 石玉川, 贺占民, 隋良翊, 马敏杰 申请人:铁道第三勘察设计院集团有限公司