一种用于城市景观水体净化的装置的制作方法

allin2023-12-06  232



1.本发明属于环境保护与城市生态景观营造技术领域,尤其涉及一种用于城市景观水体净化的装置。


背景技术:

2.城市景观水体是人居环境的重要组成部分。城市景观水体多呈封闭、滞缓流状态,水流循环不畅,自净能力低,总氮和总磷浓度水平高,透明度差,严重时引起水体富营养化,水体变黑发臭,致使其生态功能和景观价值丧失,影响生态环境质量和居民的生活环境。
3.城市景观水体水质净化主要包括物理净化、化学净化和生物净化。物理净化法主要包括底泥疏浚、水系连通、机械除藻等处理技术,此类技术绿色环保,但不能从根源上清除水体污染物。化学净化法是通过投加化学药剂,降低水体中悬浮物、胶体杂质、藻类和营养盐浓度,增加景观水体的透明度,提高水体水质和景观效果,控制水体富营养化现象发生,此类技术见效快,但易产生二次污染。生物净化法是通过筛选适合景观水体环境特点的优势菌种,加以选育、培养、驯化、合成具有特殊降解功能的微生物菌剂,起到吸附、降解有机污染物,提高水质的作用,但存在一定的生态风险,或者放养以藻类为食物的浮游生物,在景观水体内部进行水体自净,但作用效果欠佳。
4.将景观功能与净化作用相结合置于水中的设施,既可以发挥净化功能,又可以起到景观作用,日益成为城市景观水体治理技术研发的方向。现有城市景观水体净化装置及技术普遍存在功能效果单一,如底泥清淤、机械除藻、水体曝气等,只是简单的机械作用下的污染物去除,缺乏景观效果或者娱乐效果。虽然有的设施也结合了其他功能,如景观喷泉曝气,但其去除污染物的作用非常有限,耗能较大。采用超声波能够击破生物藻细胞壁和气胞,破坏生物活性酶,使其失活而死亡,从而达到除藻,但藻类死亡后氮、磷等营养物又会再次释放到水体中,为其他新生微生物提供营养物质,导致再次发生水体富营养化和水华,不能实现根本治理。另外,机械设备多采用不可再生能源作为动力,耗能高,增加社会碳排放量。


技术实现要素:

5.本发明针对城市景观水体净化技术存在功能单一、缺乏标本兼治、耗能高、治理效果差等问题,提供了一种多功能高效水体净化的装置,实现水体净化、景观和游乐等多重功能。
6.本发明提出一种用于城市景观水体净化的装置,包括船体,船体上设有净化机构、传动机构、景观机构;
7.净化机构,包括净化反应箱,净化反应箱内设有叶轮、水泵和填料,净化反应箱的侧壁上开设水孔,净化反应箱外设有超声波发射棒和超声波发生器,超声波发生器与超声波发射棒电连接,超声波发生器、水泵与控制器电连接,蓄电池用于为超声波发生器、水泵与控制器提供动力源;
8.传动机构,用于使脚蹬器在人的作用下带动叶轮转动;
9.景观机构,包括设于船体头部的龙头,龙头上设有喷水孔,喷水孔处设有转珠,喷水孔通过管路与水泵相连通;船体的上方设有太阳能顶棚,太阳能顶棚和船体之间设有支撑杆,太阳能顶棚与蓄电池电连接。
10.进一步地,船体的底部设有凹陷结构,凹陷结构处挂设有净化反应箱、超声波发射棒和超声波发生器。
11.进一步地,传动机构包括动力组件和传力组件;
12.动力组件包括动力传入轴和动力传入锥形齿轮,动力传入轴呈s状结构且穿过动力传入锥形齿轮的中心,动力传入轴的两端设置有脚蹬器;
13.传力组件包括传动轴锥形齿轮、传动轴、驱动轴锥形齿轮和驱动轴,传动轴锥形齿轮的数量为两个,且两个传动轴锥形齿轮的中心通过传动轴连接,两个传动轴锥形齿轮的一个与动力传入锥形齿轮对接,另一个与驱动轴锥形齿轮对接,驱动轴锥形齿轮通过一条驱动轴和叶轮连接。
14.进一步地,填料为轻质陶粒,轻质陶粒由包括如下重量份数原料制备而得:过氧化钙颗粒1-2份、塑性粘土2-3份、锯木粉4-8份、铁粉2-3份。
15.进一步地,轻质陶粒的粒径6-10mm。
16.进一步地,船体内设有座椅。
17.本发明具有以下优势:
18.本发明提出的一种用于城市景观水体净化的装置,综合采取曝气、填料、超声波等共同作用,清除水中的微生物藻,降低氮磷污染物浓度,实现城市景观水体标本兼治。同时,采用太阳能、人工作为动力源,实现低碳节能和降低成本。并且,将净化功能、景观功能和娱乐功能有机结合,在净化城市景观水体的同时又能产生良好的社会经济效应。此外,在处理过程中不使用化学药剂,不污染水源,不产生二次污染,无毒无害,方便操作,维护方便,运行成本低,技术绿色环保,便于推广应用。
附图说明
19.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
20.图1为本发明实施例用于城市景观水体净化装置的结构示意图;
21.图2为本发明实施例传动机构的结构示意图;
22.图3为本发明实施例装置净化污水的效果图;
23.附图标记说明:
24.1-船体;
25.2-净化机构,21-净化反应箱,22-超声波发射棒,23-叶轮,24-水泵,25-超声波发生器,26-控制器,27-蓄电池;
26.3-传动机构,31-动力组件,311-动力传入轴,312-动力传入锥形齿轮,333-脚蹬器,32-传力组件,321-传动轴锥形齿轮,322-传动轴,323-驱动轴锥形齿轮,324-驱动轴;
27.4-景观机构,41-龙头,42-喷水孔,43-转珠,44-太阳能顶棚。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.如图1所示,本发明一实施例提出一种用于城市景观水体净化的装置,包括船体1,船体1上设有净化机构2、传动机构3、景观机构4;
30.净化机构2,包括净化反应箱21,净化反应箱21内设有叶轮23、水泵24和填料,净化反应箱21的侧壁上开设水孔,净化反应箱21外设有超声波发射棒22和超声波发生器25,超声波发生器25与超声波发射棒22电连接,超声波发生器25、水泵24与控制器26电连接,蓄电池27用于为超声波发生器25、水泵24与控制器26提供动力源;
31.传动机构3,用于使脚蹬器333在人的作用下带动叶轮23转动;
32.景观机构4,包括设于船体1头部的龙头41,龙头41上设有喷水孔42,喷水孔42处设有转珠43,喷水孔42通过管路与水泵24相连通;船体1的上方设有太阳能顶棚44,太阳能顶棚44和船体1之间设有支撑杆,太阳能顶棚44与蓄电池27电连接。
33.本发明实施例中,净化机构主要用来净化水体中氮、磷等污染物,同时降低藻密度。首先,借助超声波发射棒产生的超声波,击破浮游藻的细胞壁,破坏生物酶活性,导致藻类死亡,实现水体除藻,同时释放出氮、磷等污染物,便于进一步净化。其次,净化反应箱内的新型轻质陶粒填料,陶粒表面的金属离子(钙离子、铁离子)可与水华藻细胞死亡释放的磷物质和水体中游离的磷物质反应,形成沉淀物,去除水体中的磷,并且,在叶轮的搅动碰撞作用下,沉淀物会沉落水底,使得陶粒能够再次吸附更多的氮磷污染物,进一步提高氮磷去除能力。另外,水泵抽水、叶轮搅动产生的间歇曝气的方式,营造好氧、缺氧、厌氧环境,促进水体中的氮的硝化反硝化作用,达到脱氮作用,从而整体降低水体中的氮、磷营养盐浓度和藻密度。
34.净化反应箱21呈正方体形或长方体形。具体可以根据需要而定。净化反应箱通过卡扣与船体连接。净化反应箱侧壁上水孔的孔径大小为2-5mm,用于净化反应箱进出水。净化反应箱上设有开合门。具体地,净化反应箱的侧壁上设有一扇开合门,侧壁的其余位置开设许多水孔,用于出水和进水。
35.进一步地,船体1的底部设有凹陷结构,凹陷结构处挂设有净化反应箱21、超声波发射棒22和超声波发生器25。如此设置,使得净化反应箱21置于水体中,更利于净化水体。
36.优选的,填料为轻质陶粒,轻质陶粒由包括如下重量份数原料制备而得:过氧化钙颗粒1-2份、塑性粘土2-3份、锯木粉4-8份、铁粉2-3份。轻质陶粒的制备方法包括各组分经混合、成球、高温焙烧制得。各组分综合作用,使得轻质陶粒能够在净化反应箱中充分发挥作用,净化水中氮磷等污染物。
37.更优选的,轻质陶粒的粒径为6-10mm。例如,轻质陶粒的粒径可以为6mm、7mm、8mm、9mm、10mm。此轻质陶粒的粒径更有利于与叶轮进行共同作用,在叶轮的搅动作用下,填料陶粒表面生成的磷酸铁、碳酸钙、磷酸钙等沉积物和附着的藻类等碰撞脱落,从而使得轻质陶粒能够再次吸附更多的氮磷污染物,提高氮磷去除能力,同时,可有助于击破藻类的细胞壁,促进防藻除藻作用。
38.进一步地,超声波发生器25、水泵24与控制器26电连接,控制器控制超声波发生器
25、水泵24工作,蓄电池27用于为超声波发生器25、水泵24、控制器26提供动力源。超声波发生器与超声波发射棒电连接。具体地,超声波发生器挂设与船体底部,超声波发生器与超声波发射棒通过电线连接。本发明实施例中,利用了超声波“空化泡”崩溃瞬间产生的强大冲击波、射流、辐射压等,以及产生的高温高压和大量自由基,击破藻类细胞的气胞和细胞壁,破坏藻细胞内活性酶和活性物质,从而影响细胞的生理生化活性,使得产生水体水华现象的藻细胞死亡,实现城市景观水体除藻。
39.本发明实施例中,传动机构3包括动力组件31和传力组件32,主要通过传动机构的作用,使得脚蹬器333能够带动叶轮23转动,在节省能源的前提下,实现叶轮转动,提高填料净化污染物的效果。
40.具体而言,如图2所示,传动机构3包括动力组件31和传力组件32;
41.动力组件31包括动力传入轴311和动力传入锥形齿轮312,动力传入轴311呈s状结构且穿过动力传入锥形齿轮312的中心,动力传入轴311的两端设置有脚蹬器333;
42.传力组件32包括传动轴锥形齿轮321、传动轴322、驱动轴锥形齿轮323和驱动轴324,传动轴锥形齿轮321的数量为两个,且两个传动轴锥形齿轮321的中心通过传动轴322连接,两个传动轴锥形齿轮321的一个与动力传入锥形齿轮312对接,另一个与驱动轴锥形齿轮323对接,驱动轴锥形齿轮323通过一条驱动轴324和叶轮23连接。
43.动力组件、传力组件至少设有一套。也可以设有两套或多套,且连接方式相同,具体可根据船体大小而定。传动机构3设于船体内,驱动轴324和叶轮23相连接。
44.本发明实施例景观机构中,水泵向上抽水,通过龙头上的喷水孔42喷出,实现喷泉景观;同时,喷水孔42处的转珠,在喷出水流作用下可进行转动,从而增加景观效果。并且,喷泉作用产生的间歇式曝气,也营造好氧、缺氧、厌氧环境,促进水体中氮的硝化反硝化作用,达到脱氮作用,降低城市景观水体内氮浓度,并促进填料中的金属离子与水中磷酸根离子反应,以及其他有机物的分解。可见,本发明装置成功的将水体净化功能与景观功能、休闲娱乐功能有机结合,发挥了多重功能效果。
45.进一步地,船体1内还设有座椅45。太阳能顶棚44和船体1之间的支撑杆为中空竖直支撑杆。
46.本发明实施例中所设置的太阳能顶棚和蓄电池,将太阳能转化为超声波、曝气和景观喷泉所需动能,实现了清洁能源利用,本发明实施例中设置的传动机构和脚蹬器,采用人工方式为装置移动、叶轮转动提供动能,减少了社会的碳排放,降低了设备的运行成本。
47.本发明装置具体实施过程,包括如下步骤:
48.(1)打开净化反应箱21,放入填料,关闭净化反应箱;
49.(2)将装置置于阳光下,待蓄电池27充满电,备用;
50.(3)将装置置于水中,启动控制器26,控制水泵24和超声波发生器25开始作业;
51.(4)游客落座,操作脚蹬器333,实现装置开始在水面游动,在游玩的同时,水体通过水孔进入净化反应箱21,经过填料处理后,从水孔和龙头喷水孔42流出,从而实现不同位置水体的大面积连续作业净化处理。
52.下面将结合实施例详细阐述本发明。
53.实施例1一种用于城市景观水体净化的装置
54.包括船体1,船体1上设有净化机构2、传动机构3、景观机构4;
55.净化机构2,包括净化反应箱21,净化反应箱21内设有叶轮23、水泵24和填料(轻质陶粒),净化反应箱21的侧壁上开设水孔,净化反应箱21外设有超声波发射棒22和超声波发生器25,超声波发生器25与超声波发射棒22电连接,超声波发生器25、水泵24与控制器26电连接,蓄电池27用于为超声波发生器25、水泵24与控制器26提供动力源;
56.传动机构3包括动力组件31和传力组件32;
57.动力组件31包括动力传入轴311和动力传入锥形齿轮312,动力传入轴311呈s状结构且穿过动力传入锥形齿轮312的中心,动力传入轴311的两端设置有脚蹬器333;
58.传力组件32包括传动轴锥形齿轮321、传动轴322、驱动轴锥形齿轮323和驱动轴324,传动轴锥形齿轮321的数量为两个,且两个传动轴锥形齿轮321的中心通过传动轴322连接,两个传动轴锥形齿轮321的一个与动力传入锥形齿轮312对接,另一个与驱动轴锥形齿轮323对接,驱动轴锥形齿轮323通过一条驱动轴324和叶轮23连接。
59.景观机构4,包括设于船体1头部的龙头41,龙头41上设有喷水孔42,喷水孔42处设有转珠43,喷水孔42通过管路与水泵24相连通;船体1的上方设有太阳能顶棚44,太阳能顶棚44和船体1之间设有支撑杆,太阳能顶棚44与蓄电池27电连接。
60.其中,轻质陶粒,由过氧化钙颗粒、塑性粘土、锯木粉、铁粉,组份比2:2:4:2,经混合、成球、高温焙烧制得,粒径为8mm。
61.试验例1
62.设置模拟实验,通过测试在上述净化反应箱及其内填料、叶轮等作用下对水体的净化效果,进而反映装置的处理效果。
63.设置4组测试实验,分别为实验组1,对照组1,对照组2,对照组3,对照组4,每组实验均设置1个测试池、1个净化反应箱、1个超声波发生器、1个超声波发射棒,测试池为2m3的正方体型,净化反应箱为1m3的正方体型,净化反应箱挂设于测试池内,净化反应箱内设有叶轮和填料,测试池外设有控制器用于控制超声波发生器和水泵工作,测试池外设有电机带动叶轮转动。
64.其中,实验组1,净化反应箱内的填料为轻质陶粒,由过氧化钙颗粒、塑性粘土、锯木粉、铁粉组成,组份比2:2:4:2,经混合、成球、高温焙烧制得,粒径为8mm。
65.对照组1,净化反应箱内的填料为轻质陶粒由氧化钙颗粒、塑性粘土、铁粉烧制而成,组份比2:2:2,经混合、成球、高温焙烧制得,粒径为8mm。
66.对照组2,净化反应箱内的填料为轻质陶粒由氧化钙颗粒、塑性粘土、锯木粉烧制而成,组份比2:2:4,经混合、成球、高温焙烧制得,粒径为8mm。
67.对照组3,净化反应箱内设有叶轮不工作。
68.对照组4,净化反应箱内的填料为轻质陶粒,由过氧化钙颗粒、塑性粘土、锯木粉、铁粉,组份比2:2:4:2,经混合、成球、高温焙烧制得,粒径为20mm。
69.每个测试池均倒入500l配水,配水中tp、po
43-p的初始浓度分别为0.95mg/l和0.78mg/l,叶绿素a(chl.a)的浓度为33μg/l。运行72小时,叶轮的搅拌频率为每搅拌3小时停止3小时,搅动时转速为30r/min;超声波工作时间为实验开始持续1小时。72小时后测试tp、po
43-p、chl.a的去除率,结果见图3。
70.由图3可以看出,实验组1对tp、po
43-p和chl.a的去除率最高。对照组1因为缺少锯末粉,影响陶粒的质量,进而影响了在水中的活动,降低了污染物的去除率。对照组2陶粒中
缺少铁粉,即缺乏和水体中磷酸盐反应所需的铁离子,影响了污染物的去除率。对照组3,不搅拌陶粒,降低了水中的溶解氧含量,同时也降低了陶粒表面污染物的脱附,进而影响了污染物的去除。对照组4,陶粒的粒径大,单位体积下,陶粒的数量减少,总比表面积也相应减少,影响了污染物的去除。
71.以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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。

技术特征:
1.一种用于城市景观水体净化的装置,其特征在于,包括船体(1),所述船体(1)上设有净化机构(2)、传动机构(3)、景观机构(4);所述净化机构(2),包括净化反应箱(21),所述净化反应箱(21)内设有叶轮(23)、水泵(24)和填料,所述净化反应箱(21)的侧壁上开设水孔,所述净化反应箱(21)外设有超声波发射棒(22)和超声波发生器(25),所述超声波发生器(25)与超声波发射棒(22)电连接,所述超声波发生器(25)、水泵(24)与控制器(26)电连接,所述蓄电池(27)用于为所述超声波发生器(25)、所述水泵(24)与所述控制器(26)提供动力源;所述传动机构(3),用于使脚蹬器(333)在人的作用下带动所述叶轮(23)转动;所述景观机构(4),包括设于船体(1)头部的龙头(41),所述龙头(41)上设有喷水孔(42),所述喷水孔(42)处设有转珠(43),所述喷水孔(42)通过管路与水泵(24)相连通;船体(1)的上方设有太阳能顶棚(44),所述太阳能顶棚(44)和所述船体(1)之间设有支撑杆,所述太阳能顶棚(44)与所述蓄电池(27)电连接。2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述船体(1)的底部设有凹陷结构,所述凹陷结构处挂设有所述净化反应箱(21)、所述超声波发射棒(22)和所述超声波发生器(25)。3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述传动机构(3)包括动力组件(31)和传力组件(32);所述动力组件(31)包括动力传入轴(311)和动力传入锥形齿轮(312),所述动力传入轴(311)呈s状结构且穿过动力传入锥形齿轮(312)的中心,所述动力传入轴(311)的两端设置有脚蹬器(333);所述传力组件(32)包括传动轴锥形齿轮(321)、传动轴(322)、驱动轴锥形齿轮(323)和驱动轴(324),所述传动轴锥形齿轮(321)的数量为两个,且两个传动轴锥形齿轮(321)的中心通过传动轴(322)连接,两个传动轴锥形齿轮(321)的一个与动力传入锥形齿轮(312)对接,另一个与驱动轴锥形齿轮(323)对接,所述驱动轴锥形齿轮(323)通过一条驱动轴(324)和叶轮(23)连接。4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述填料为轻质陶粒,所述轻质陶粒由包括如下重量份数原料制备而得:过氧化钙颗粒1-2份、塑性粘土2-3份、锯木粉4-8份、铁粉2-3份。5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述轻质陶粒的粒径6-10mm。6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述船体(1)内设有座椅(45)。

技术总结
本发明提出一种用于城市景观水体净化的装置,属于环境保护与城市生态景观营造技术领域。装置包括船体,船体上设有净化机构、传动机构、景观机构;净化机构,包括净化反应箱,净化反应箱内设有叶轮、水泵和填料,净化反应箱的侧壁上开设水孔,净化反应箱外设有超声波发射棒和超声波发生器,超声波发生器与超声波发射棒电连接,超声波发生器、水泵与控制器电连接,蓄电池用于为超声波发生器、水泵与控制器提供动力源;传动机构,用于使脚蹬器在人的作用下带动叶轮转动;景观机构,包括设于船体头部的龙头,龙头上设有喷水孔,喷水孔处设有转珠,喷水孔通过管路与水泵相连通。装置主要用于城市景观水体净化,可实现水体净化、景观和游乐等多重功能。多重功能。多重功能。


技术研发人员:杨龙
受保护的技术使用者:中国城市建设研究院有限公司
技术研发日:2022.04.19
技术公布日:2022/7/5
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