一种可增加水流循环的黑臭水体修复用增氧系统

技术领域

本发明涉及黑臭水体增氧技术领域，具体是涉及一种可增加水流循环的黑臭水体修复用增氧系统。

背景技术

城市河流黑臭已成为我国许多大、中城市共同存在的污染问题，探寻其产生的原因和机理具有非常重要的意义。黑臭水体受到大家的广泛关注，该类污水严重的降低了城市美感，影响良好城市氛围的营造，并且也对居民的日常生活产生不必要的负面影响。河流黑臭是我国城市化进程中出现的一种水体严重污染现象，其主要原因是水体中的有机物质在分解过程中耗氧大于复氧，造成缺氧环境，厌氧微生物分解有机物产生大量的臭味气体逸出水面进入大气，致使水体黑臭。

随着城市经济的快速发展，城市规模的日益膨胀，城市污水排放量不断增加，作为重要资源和污水载体的城市河流已受到严重污染，许多河流黑臭问题严重。直接消除河流黑臭的途径是向河水中补氧，抑制厌氧微生物的繁殖生长，阻断臭味产生；然而目前市场上还没有一种完善的用于河道黑臭水体污染治理的增氧系统。

现有用于黑臭水体治理的增氧系统，由于水体与空气接触时间短，增氧效率低下，难以使水体中的可溶性氧含量到达饱和浓度，并且不能使黑臭水体循环流动，导致增氧覆盖范围有局限性；因此对于黑臭水体来说，传统的增氧系统存在治理效果差、效率低下的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：解决现有技术增氧系统在修复黑臭水体中可溶性氧含量增加较少，导致治理效果差、效率低下的问题。

本发明的技术方案是：具体公开了一种可增加水流循环的黑臭水体修复用增氧系统，该系统包括设置在水面上用于抽取黑臭水体的进水装置，与所述进水装置连接的增氧系统，以及与所述增氧系统连接的排水单元；

所述增氧系统包括用于增加溶解氧浓度的磁化混合装置，与所述磁化混合装置连接用于向水体增压的混合超声装置；

所述磁化混合装置包括设置在地面上的保护箱体，活动安装在所述保护箱体内的切割水路，设置在保护箱体内且位于所述切割水路两侧的电磁场发生装置，以及设置在所述保护箱体上向所述切割水路提供切割磁感线动力的切割动力模块；

所述混合超声装置包括与所述切割水路连通用于向水体二次增氧的增压单元，设置在所述增压单元内用于分割水体中气泡的旋转切割单元，以及一端与增压单元连接、另一端与所述排水单元连接的超声发生单元；

所述增压单元包括进水端连通切割水路且外形为中空圆柱体的增压腔，多个均匀围设在增压腔外壁且靠近进水端的进气环，间隔均匀设置在所述进气环上且贯穿增压腔的射流器，以及与所述进气环连通向进气环提供气体的空气增压泵；

所述射流器能够喷出空气增压泵提供的气体，且气体的射流方向与水流方向夹角为40～50°；

所述旋转切割单元包括设置在增压腔中心且靠近排水端的内部支架，两个并排设置在所述内部支架上的旋转轴，两组分别设置在所述旋转轴上且表面设有小孔的切割片，以及多组以增压腔中心轴线为中心均布在增压腔侧壁上的机械振动单元；

所述两组切割片交错设置在旋转轴上且旋转切割的面积有部分重叠；

所述机械振动单元包括设置在增压腔内壁上的振动簧片，设置在所述增压腔外壁的振动电机，以及贯穿增压腔侧壁连接所述振动簧片与振动电机的变幅杆；

所述超声发生单元包括进水端连通增压腔、出水端与排水单元的超声发生腔，以及多组围绕所述超声发生腔侧壁均匀分布的超声雾化器。

进一步地，所述保护箱体内部设置有两组位于切割水路两侧的支撑安装架；所述支撑安装架上设有限位滑动槽；

所述切割水路包括三组间隔均匀且平行设置的固定组件，多根依次贯穿固定组件的切割水管，以及设置在所述切割水管端部使所有切割水管组成单向水路的文丘里混合管；

其中，位于中间的固定组件与所述切割动力模块连接；位于两侧的固定组件上设置有与限位滑动槽滑动连接的滑块；

所述电磁场发生装置包括固定在支撑安装架上的电磁螺线管，以及与所述电磁螺线管电性连接的可调交流电源。

通过限位滑动槽的设置能够确保固定组实现平滑的运动，实现切割水管对电磁螺线管产生磁场的切割，导致在黑臭水体内部产生电动势，实现可溶解氧含量的超饱和。

进一步地，所述切割动力模块包括设置在所述保护箱体上的旋转电机，安装在所述旋转电机动力输出轴上的转盘，设置在所述转盘外围侧边的连接轴，以及一端连接所述连接轴、另一端连接固定组件的摇摆连杆。

通过旋转电机、转盘、连接轴以及摇摆连杆的设置能够实现对切割管路的控制，实现电磁螺线管产生磁场的快速往返切割，确保电磁螺线管产生的磁场对黑臭水体完成有效的处理。

进一步地，所述进水装置包括固定在水面上的飘浮板，设置在所述飘浮板中心且上方开口的储污箱，设置在所述储污箱下端的过滤筒，一端与所述过滤筒连通、另一端与切割水管连通的负压泵，活动设置在所述飘浮板上且位于储污箱两侧的旋转水车，以及向所述旋转水车提供动力将黑臭水体输送至储污箱内的动力单元；

所述储污箱内设有拦截固态污染物的第一拦截网；

所述过滤筒内填充有粗砂、陶瓷颗粒以及活性炭颗粒组成的混合物。

通过储污箱、过滤桶以及第一拦截网的设置能够有效对黑臭水体内的固态颗粒类污染物进行过滤，防止其进入磁化混合装置、超声混合装置中造成堵塞，降低对黑臭水体增氧修复的质量。

进一步地，所述飘浮板下端面设有飘浮气囊；所述飘浮板侧面设有与地面连接的固定拉索。通过漂浮气囊、固定拉索的设置能够实现对漂浮板的固定，其实施成本低，可靠性强，能够确保进水装置的持续工作。

进一步地，所述排水单元包括水平设置在水面下的排水管，一端连接所述排水管、另一端连接超声发生腔的连接管，上端固定在水面上且下端与排水管连接的旋转升降杆，设置在所述连接管上的控制阀门，以及固定在水面上向所述旋转升降杆提供动力的电动机；

所述排水管上均匀开设有排水口。

通过旋转升降杆、电动机的设置能够实现对排水口的升降、旋转控制，实现在不同深度的排水，能够在一定程度上提高可溶性氧的扩散范围，有利于使整体黑臭水域的氧含量更加均衡，确保对水体的高效增氧修复处理。

进一步地，所述进水装置固定设置在黑臭水域的中心处；所述增氧系统有多组且以进水装置为中心对称安装在黑臭水域岸边的地面上；所述排水单元设置在黑臭水域靠近岸边处；所述进水装置与增氧系统的切割水路通过曝气水槽连通。

通过在黑臭水域中心的进水、黑臭水域的边部排水能够使黑臭水体整体进行大范围的循环流动，有利于黑臭水体整体的修复处理。

进一步地，所述曝气水槽包括设置在水面上一端连接进水装置、另一端连接切割水路且上端设有开口的U型水槽，间隔均匀安装在所述U型水槽上的自转水车，以及铺设在所述U型水槽底部的曝气管道。通过在U型水槽内设置自转水车、曝气管道能够辅助混合超声装置、磁化混合装置对水体进行增氧，进一步提高对黑臭水体的修复质量。

进一步地，所述飘浮板下方与排水管处均安装有溶解氧检测仪。

通过溶解氧检测仪的设置能够对溶解氧数据进行实时检测，能够提高数据采集的便捷性，有利于工作人员对水体的修复时间进行调整，实现快速检测、科学修复。

进一步地，所述超声发生腔为锥形腔；其中，超声发生腔的进水端直径大于出水端直径；

所述超声雾化器有四组，且均匀间隔设置在锥形腔的锥面侧壁上。

锥形圆腔能够使流过的黑臭水体流速增快，通过在锥形圆腔的锥面上设置超声雾化器能够增加超声雾化器与黑臭水体的接触面积，大幅度提高超声雾化效果，实现对水体的高效增氧。

本发明的有益效果是：本申请提供的可增加水流循环的黑臭水体修复用增氧系统，通过切割水路、电磁螺线管、切割动力模块的设置能够实现黑臭水体对磁感线的切割，完成对黑臭水体的磁化处理，使可溶性氧能够在黑臭水体中达到超饱和状态。

通过增压单元的设置能够二次对黑臭水体进行充氧，通过设置在增压单元内的旋转切割单元能够将充氧增压产生的气泡进行分割，并驱动气泡靠近增压腔侧壁的机械振动单元，实现对气泡的二次振动分散，超声发生单元的设置能够实现对气泡的超声处理，能够使气泡粒径降至微米级别，大大提高可溶性氧在水体中的稳定性，确保实现对黑臭水体的高效修复。

本系统通过在黑臭水域中心的进水、黑臭水域的边部排水能够使黑臭水体整体进行大范围的循环流动，增加黑臭水体的水流循环，实现对黑臭水域整体的高效增氧修复。

附图说明

图1是本发明实施例1整体的结构示意图；

图2是本发明实施例1磁化混合装置的结构示意图；

图3是本发明实施例1混合超声装置外部的结构示意图；

图4是本发明实施例1混合超声装置内部的结构示意图；

图5是本发明实施例1磁化混合装置内部的结构示意图；

图6是本发明实施例1曝气水槽的结构示意图；

图7是本发明实施例2进水装置的结构示意图；

图8是本发明实施例2排水单元的结构示意图；

其中，1-进水装置、10-飘浮板、11-储污箱、12-过滤筒、13-负压泵、14-旋转水车、15-动力单元、16-第一拦截网、2-磁化混合装置、20-保护箱体、200-支撑安装架、201-限位滑动槽、21-切割水路、210-固定组件、211-切割水管、212-文丘里混合管、22-电磁场发生装置、220-电磁螺线管、23-切割动力模块、230-旋转电机、231-转盘、232-连接轴、233-摇摆连杆、3-混合超声装置、30-增压单元、300-增压腔、301-进气环、302-射流器、303-空气增压泵、31-旋转切割单元、310-内部支架、311-旋转轴、312-切割片、313-振动簧片、314-振动电机、315-变幅杆、32-超声发生单元、320-超声发生腔、321-超声雾化器、4-排水单元、40-排水管、41-连接管、42-旋转升降杆、43-控制阀门、5-曝气水槽、50-U型水槽、51-自转水车、52-曝气管道。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示的一种可增加水流循环的黑臭水体修复用增氧系统，包括设置在水面上用于抽取黑臭水体的进水装置1，与进水装置1连接的增氧系统，以及与增氧系统连接的排水单元4；

增氧系统包括用于增加溶解氧浓度的磁化混合装置2，与磁化混合装置2连接用于向水体增压的混合超声装置3；

如图2所示，磁化混合装置2包括设置在地面上的保护箱体20，活动安装在保护箱体20内的切割水路21，设置在保护箱体20内且位于切割水路21两侧的电磁场发生装置22，以及设置在保护箱体20上向切割水路21提供切割磁感线动力的切割动力模块23；

如图3所示，混合超声装置3包括与切割水路21连通用于向水体二次增氧的增压单元30，设置在增压单元30内用于分割水体中气泡的旋转切割单元31，以及一端与增压单元30连接、另一端与排水单元4连接的超声发生单元32；

如图3所示，增压单元30包括进水端连通切割水路21且外形为中空圆柱体的增压腔300，1个围设在增压腔300外壁且靠近进水端的进气环301，6个间隔均匀设置在进气环301上且贯穿增压腔300的射流器302，以及与进气环301连通向进气环301提供气体的空气增压泵303；

如图3所示，射流器302能够喷出空气增压泵303提供的气体，且气体的射流方向与水流方向夹角为40°；

如图4所示，旋转切割单元31包括设置在增压腔300中心且靠近排水端的内部支架310，两个并排设置在内部支架310上的旋转轴311，两组分别设置在旋转轴311上且表面设有小孔的切割片312，以及3组以增压腔300中心轴线为中心均布在增压腔300侧壁上的机械振动单元；

如图4所示，两组切割片312交错设置在旋转轴311上且旋转切割的面积有部分重叠；

如图4所示，机械振动单元包括设置在增压腔300内壁上的振动簧片313，设置在增压腔300外壁的振动电机314，以及贯穿增压腔300侧壁连接振动簧片313与振动电机314的变幅杆315；

如图4所示，超声发生单元32包括进水端连通增压腔300、出水端与排水单元4的超声发生腔320，以及4组围绕超声发生腔320侧壁均匀分布的超声雾化器321；

超声发生腔320为锥形腔；其中，超声发生腔320的进水端直径大于出水端直径0.8m；

四组超声雾化器321均匀间隔设置在锥形腔的锥面侧壁上。

如图5所示，保护箱体20内部设置有两组位于切割水路21两侧的支撑安装架200；支撑安装架200上设有限位滑动槽201；

如图5所示，切割水路21包括三组间隔均匀且平行设置的固定组件210，9根依次贯穿固定组件210的切割水管211，以及设置在切割水管211端部使所有切割水管211组成单向水路的文丘里混合管212；

其中，位于中间的固定组件210与切割动力模块23连接；位于两侧的固定组件210上设置有与限位滑动槽201滑动连接的滑块；

电磁场发生装置22包括固定在支撑安装架200上的电磁螺线管220，以及与电磁螺线管220电性连接的可调交流电源。

如图5所示，切割动力模块23包括设置在保护箱体20上的旋转电机230，安装在旋转电机230动力输出轴上的转盘231，设置在转盘231外围侧边的连接轴232，以及一端连接连接轴232、另一端连接固定组件210的摇摆连杆233。

其中，进水装置1固定设置在黑臭水域的中心处；增氧系统有4组且以进水装置1为中心对称安装在黑臭水域岸边的地面上；排水单元4设置在黑臭水域靠近岸边处；

进水装置1与增氧系统的切割水路21通过曝气水槽5连通。

如图6所示，曝气水槽5包括设置在水面上一端连接进水装置1、另一端连接切割水路21且上端设有开口的U型水槽50，间隔均匀安装在U型水槽上的自转水车51，以及铺设在U型水槽50底部的曝气管道52。

进水装置1下方与排水管40处均安装有市售的溶解氧检测仪。

其中，旋转电机230、可调交流电源、电磁螺线管220、文丘里混合管212、超声雾化器321、振动电机314、空气增压泵303均采用常规市售组件，且具体的产品型号本领域内的工作人员可根据需要进行选择。

其中，射流器302采用内径为3.5mm的市售射流组件；振动簧片313采用厚度为0.5mm的弹簧钢片。进水装置1、排水单元4均采用市售组件。

本装置的工作原理及方法：

首先进水装置1将需要修复的黑臭水体输送至磁化混合装置2内，黑臭水体经过切割水路21时，可调交流电源向电磁螺线管220通电，使电磁螺线管220产生电磁场后，旋转电机230带动转盘231旋转，再通过摇摆连杆233控制固定组件210上的切割水管211切割磁感线，然后通过文丘里混合管212向切割水路21内混合空气，对黑臭水体实现第一次磁化增氧；实现对黑臭水体的磁化，使黑臭水体的可溶性氧含量的能够到达超饱和状态。

再将磁化增氧后的黑臭水体通入混合超声装置3；黑臭水体首先经过增压单元30，空气增压泵303通过射流器302向增压腔300内的黑臭水体再次充入空气，确保在水体内形成气泡；然后两个旋转轴311上的切割片312转动对气泡进行分割，致使大量气泡向增压腔300侧壁移动；再通过振动电机314控制振动簧片313进行高频振动，使侧壁的气泡体积再次减小；最后通过锥形的超声发生腔320，在超声雾化器321的作用下使气泡粒径达到微米；实现对黑臭水体的二次增氧。

本装置水流循环的工作原理：通过在黑臭水域中心的进水、黑臭水域的边部排水能够使黑臭水体整体进行大范围的循环流动，通过在U型水槽50内设置自转水车51、曝气管道52能够辅助混合超声装置3、磁化混合装置2对水体进行增氧，进一步提高对黑臭水体的修复质量。

实施例2：

与实施例1不同的是：射流器302能够喷出空气增压泵303提供的气体，且气体的射流方向与水流方向夹角为50°；

如图7所示，进水装置1包括固定在水面上的飘浮板10，设置在飘浮板10中心且上方开口的储污箱11，设置在储污箱11下端的过滤筒12，一端与过滤筒12连通、另一端与切割水管211连通的负压泵13，活动设置在飘浮板10上且位于储污箱11两侧的旋转水车14，以及向旋转水车14提供动力将黑臭水体输送至储污箱11内的动力单元15；

储污箱11内设有拦截固态污染物的第一拦截网16；

过滤筒12内填充有粗砂、陶瓷颗粒以及活性炭颗粒组成的混合物；按照质量分数，粗砂重量为60％，陶瓷颗粒重量为20％，活性炭颗粒重量为20％。

飘浮板10下端面设有飘浮气囊；飘浮板10侧面设有与地面连接的固定拉索。

如图8所示，排水单元4包括水平设置在水面下的排水管40，一端连接排水管40、另一端连接超声发生腔320的连接管41，上端固定在水面上且下端与排水管40连接的旋转升降杆42，设置在连接管41上的控制阀门43，以及固定在水面上向旋转升降杆42提供动力的电动机；

排水管40上均匀开设有排水口。飘浮板10下端面与排水管40处均安装有溶解氧检测仪。

其中，溶解氧检测仪、电动机、飘浮气囊、动力单元15、旋转水车14、负压泵13均采用市售组件，且具体的产品型号本领域内的工作人员可根据需要进行选择。