申请/专利权人：湖南农业大学

申请日：2018-12-14

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN109626720B

主分类号：C02F3/02

分类号：C02F3/02;C02F7/00;C02F3/32;F04B35/02;F04B39/12;F03B13/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2019.05.10#实质审查的生效;2019.04.16#公开

摘要：本发明公开了一种生态沟除污装置，包括动力装置、泵气装置和碎泡装置，所述动力装置通过偏心轮结构连接所述泵气装置；所述泵气装置包括活塞，所述活塞的出气口端部包裹有橡胶膜，所述偏心轮结构带动所述活塞在输气管内往复运动；所述输气管连接输水管道，并将所述泵气装置产生的气体输送至输水管道；所述碎泡装置设置于所述输水管道内部，所述除污装置的外侧设置有挡水堰。增加生态沟中的溶解氧，从而加速好氧生物分解农业弃水中的有机物，并改善生态沟渠中植物根系生长环境，促进植物吸收利用农田弃水中的N、P含量，极大的改善水质，有效防治农业面源污染。

主权项：1.一种生态沟除污装置，其特征在于，包括动力装置、泵气装置和碎泡装置，所述动力装置通过偏心轮结构连接所述泵气装置；所述泵气装置包括活塞5，所述活塞5的出气口端部包裹有橡胶膜，所述偏心轮结构带动所述活塞5在输气管10内往复运动；所述输气管10连接输水管道9，并将所述泵气装置产生的气体输送至输水管道9；所述碎泡装置设置于所述输水管道9内部，所述输水管道9与所述动力装置连接的一端为上游端，且所述碎泡装置设置于与所述输气管10连接处的下游方向；所述除污装置的外侧设置有挡水堰4；所述动力装置包括水车箱11和可旋转的设置于所述水车箱11内部的水车3；所述偏心轮结构固定于所述水车3的两端；所述水车3顶端的水车箱11上设置有通孔2，所述偏心轮结构包括偏心轮1和连杆15，所述水车3带动所述偏心轮1转动；所述挡水堰4包括前挡板12、后挡板14和顶板13，所述顶板13与所述水车箱11顶部固定连接，所述顶板13与所述水车箱11通孔2对应的位置设置有相同大小的通孔2；所述后挡板14上设置有与所述输水管道9直径相同的小孔16，所述输水管道9穿过所述小孔16；所述碎泡装置为碎泡器8，所述碎泡器8至少有一台，所述碎泡器8为流入端为大口，流出端为小口的漏斗。

全文数据：一种生态沟除污装置技术领域本发明应用于水体除污技术领域，具体涉及一种生态沟除污装置。背景技术近年来，随着传统灌区沟渠中生境条件恶化、生物多样性下降、农业面源污染严重、水体自净能力下降等问题的日益突出，传统灌区沟渠工程措施是否符合生态健康要求越来越引起人们的关注。而生态沟渠就此应运而生，它既可以正常发挥输水配水功能，又可以创造适宜的生物栖息环境，截留降解各种流经沟渠的污染物，增强沟渠水体的自净能力。但由于沟渠内水体溶氧量低，生物自净能力有限，生态沟的除污率仍相对较低。增氧除污的技术在水体除污技术中已是常用的技术，但除污技术中的供氧大多采用外界能源，需要消耗大量的外界能源易产生二次污染，运行成本高。发明内容本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种绿色环保、无需外界能源、低成本、高效率、能显著净化水体的生态沟除污装置。本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：一种生态沟除污装置，其特征在于，包括动力装置、泵气装置和碎泡装置，所述动力装置通过偏心轮结构连接所述泵气装置；所述泵气装置包括活塞，所述活塞的出气口端部包裹有橡胶膜，所述偏心轮结构带动所述活塞在输气管内往复运动；所述输气管连接输水管道，并将所述泵气装置产生的气体输送至输水管道；所述碎泡装置设置于所述输水管道内部，所述输水管道与所述动力装置连接的一端为上游端，且所述碎泡装置设置于与所述输气管连接处的下游方向；所述除污装置的外侧设置有挡水堰。进一步的，所述动力装置包括水车箱和可旋转的设置于所述水车箱内部的水车，所述偏心轮结构固定于所述水车的两端；所述水车顶端的水车箱上设置有通孔。进一步的，所述偏心轮结构包括偏心轮和连杆，所述水车带动所述偏心轮转动。进一步的，所述通孔形状与所述水车的叶片形状相同。进一步的，所述通孔长度与所述水车长度相同。进一步的，所述通孔上设置有过滤网。进一步的，所述挡水堰包括前挡板、后挡板和顶板，所述顶板与所述水车箱顶部固定连接，所述顶板与所述水车箱通孔对应的位置设置有相同大小的通孔；所述后挡板上设置有与所述输水管道直径相同的小孔，所述输水管道穿过所述小孔。进一步的，所述泵气装置还包括止回阀，所述止回阀设置于所述输气管靠近所述活塞一侧。进一步的，所述止回阀有两个，止回阀Ⅰ连通所述输气管内、外部，使气体从所述输气管外部进入所述输气管内部；止回阀Ⅱ连通所述输气管内部两侧，使气体从所述输气管活塞一端流向所述输水管道。进一步的，所述碎泡装置为碎泡器，所述碎泡器至少有一台。进一步的，所述碎泡器为流入端为大口，流出端为小口的漏斗。本发明生态沟除污装置利用所述前挡板积蓄生态沟渠中的农田弃水，利用水流的能量冲击所述水车，为水车提供动能，带动所述泵气装置将空气引入装置，再通过所述碎泡装置制造湍流、翻滚等剧烈水力撞击现象，对气泡进一步碎化，使其呈现微纳米级别存在于输水管道的水中，最后含有高含量溶解氧的微泡增氧水通过在生态沟中铺设的输水管道得到释放，从而提高生态沟渠污水的净化速度。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：利用水自身能量转换成机械能将空气输入生态沟渠中，促进植物微生物的生长，进一步达到生态沟渠除污的目的，绿色环保、无需外界能源、简单易行。本发明结构计合理，易拆装，可模块化生产，水体增氧效果明显。本装置能改善好氧生物的生存环境，加速好氧生物分解农业弃水中的有机物；改善生态沟渠中植物根系生长环境，促进植物吸收利用农田弃水中的N、P含量，提高植物吸收N、P与有机物的效率，极大的改善水质；装置直接利用水能，无二次能源，可循环利用，对生态沟渠的水进行除污净化，更好的缓解了水体富营养化的问题，有效防治农业面源污染。附图说明图1为本发明一种生态沟除污装置的结构示意图。图2为本发明一种生态沟除污装置中挡水堰的结构示意图。图3为本发明一种生态沟除污装置中泵气装置的结构示意图。图4为本发明一种生态沟除污装置中碎泡装置的结构示意图。附图中，1为偏心轮，2为通孔，3为水车，4为挡水堰，5为活塞，6为止回阀Ⅰ，7为止回阀Ⅱ，8为碎泡器，9为输水管道，10为输气管，11为水车箱，12为前挡板，13为顶板，14为后挡板，15为连杆，16为小孔。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。如图1至图3所示，本发明一种生态沟除污装置，包括动力装置、泵气装置和碎泡装置，动力装置通过偏心轮结构连接泵气装置；泵气装置包括活塞5，活塞5的出气口端部包裹有橡胶膜，橡胶膜中空，偏心轮结构带动活塞5在输气管10内往复运动；输气管10连接输水管道9，并将泵气装置产生的气体输送至输水管道9；碎泡装置设置于输水管道9内部，输水管道9与动力装置连接的一端为上游端，且碎泡装置设置于与输气管10连接处的下游方向；除污装置的外侧设置有挡水堰4。除污装置的外侧设置有挡水堰4，使除污装置位于挡水堰4随形成的空间中，挡水堰4用于水位蓄能且使水不会进入到档水堰4的内部空间中，避免因水流淹没除污装置从而导致泵气装置无法正常运行。由于水的动力带动水车3旋转，从而带动偏心轮1旋转；由于偏心轮1的偏心结构使偏心轮1旋转时带动活塞5在输气管10内往复运动，活塞5的出气口端部包裹有橡胶膜，橡胶膜中空，在活塞5向远离输气管10方向运动时，空气进入输气管10，当活塞5向输气管10方向运动时，橡胶膜被压缩，使橡胶膜与输气管10管壁之间密封，空气被通过输气管10压入输水管道9的水中，水气混合。输水管道9中的气泡经过碎泡装置后破碎，形成微纳米级气泡，水体增氧效果明显。为了给活塞5提供持续的动力，本实施例选用的动力来源是水能。动力装置包括水车箱11和可旋转的设置于水车箱11内部的水车3，偏心轮结构固定于水车3的两端；水车3顶端的水车箱11上设置有通孔2。经过挡水堰4蓄能的水流从水车箱11顶端的通孔2流入，利用水的冲击使水车旋转，从而带动活塞5运动。在一优选实施例中，通孔2形状与水车3的叶片形状相同，通孔2长度与水车3长度相同，有利于水流流入以及加大水流流入宽度。在本实施例中，为了使水车3转动能带动活塞5做往复运动，偏心轮结构包括偏心轮1和连杆15，水车3带动偏心轮转动，利用偏心轮1的直径差带动活塞5往复运动，给输气管10内部打气。如图2所示，挡水堰4包括前挡板12、后挡板14和顶板13，顶板13与水车箱11顶部固定连接，顶板13与水车箱11顶部的通孔2对应的位置设置有相同大小的通孔2；后挡板14上设置有与输水管道9直径相同的小孔16，输水管道9穿过小孔16。在一优选实施例中，前挡板12与后挡板14倾斜，使挡水堰4呈梯形台结构，稳固耐用，且前挡板12还起到蓄水的作用。水车箱11中的水通过输水管道9流出，保持水车持续工作。为了防止水流中的树叶、石块、树枝等杂质堵塞碎泡装置，通孔2上设置有过滤网。如图3所示，在本实施例中，泵气装置还包括止回阀，止回阀设置于输气管10靠近活塞5一侧。止回阀有两个，止回阀Ⅰ6连通输气管10内、外部，使气体从输气管10外部进入输气管10内部；止回阀Ⅱ7连通输气管10内部两侧，使气体从输气管10活塞5一端流向输水管道9。止回阀Ⅰ6保证气体只能流入输气管10，而不能流出输气管10，止回阀Ⅱ7保证气体只能由输气管10流向输水管道9，而防止输水管道9中的水回流入输气管10。另外，使输气管10的高度高于输水管道9的高度，防止输水管道9中的水倒流入输气管10。如图4所示，碎泡装置为碎泡器8，碎泡器8至少有一台，多台碎泡器8联合，使碎化作用不断叠加，形成微纳米级气泡，增氧效果明显，形成增氧水，改善生态沟渠的植物根系的生长情况，让植物更好的吸收利用农田弃水中的N、P，降低弃水中的N、P含量，增氧水也促进了水中微生物的繁殖，通过微生物的分解作用，分解沟渠水中的部分垃圾，通过植物的吸收和微生物的分解达到改善水体的目的。在一优选实施例中，碎泡器8为流入端为大口，流出端为小口的漏斗，当水流从扣将较大处流向小口径断面，含有大气泡的水流由于过流截面的迅速缩小，水流速度迅速变大，流态紊乱，形成混合湍流、翻滚等剧烈水流形态，气泡进一步碎化。在一优选实施例中，在水车箱11与碎泡装置之间的输水管道9内部设置过滤膜，过滤膜可以为陶瓷过滤膜、聚丙烯过滤膜、PVC合金过滤膜等。通过将生态沟除污装置放置于模拟循环弃水中循环，测定总氮、总磷的去除率以及干重的变化，结果表明：根据实验结果，增氧后农田退水总氮平均去除率达到68.92％；总磷去除率达到69.62％；且绿狐尾藻的生长大大增加，干重比对照组平均增加了63.46％。实验证明本装置在生态沟的应用上具有较高的生态效益。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所作任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种生态沟除污装置，其特征在于，包括动力装置、泵气装置和碎泡装置，所述动力装置通过偏心轮结构连接所述泵气装置；所述泵气装置包括活塞5，所述活塞5的出气口端部包裹有橡胶膜，所述偏心轮结构带动所述活塞5在输气管10内往复运动；所述输气管10连接输水管道9，并将所述泵气装置产生的气体输送至输水管道9；所述碎泡装置设置于所述输水管道9内部，所述输水管道9与所述动力装置连接的一端为上游端，且所述碎泡装置设置于与所述输气管10连接处的下游方向；所述除污装置的外侧设置有挡水堰4。2.如权利要求1所述一种生态沟除污装置，其特征在于：所述动力装置包括水车箱11和可旋转的设置于所述水车箱11内部的水车3，所述偏心轮结构固定于所述水车3的两端；所述水车3顶端的水车箱11上设置有通孔2。3.如权利要求2所述一种生态沟除污装置，其特征在于：所述偏心轮结构包括偏心轮1和连杆15，所述水车3带动所述偏心轮1转动。4.如权利要求2所述一种生态沟除污装置，其特征在于：所述通孔2形状与所述水车3的叶片形状相同。5.如权利要求2所述一种生态沟除污装置，其特征在于：所述通孔2上设置有过滤网。6.如权利要求1所述一种生态沟除污装置，其特征在于：所述挡水堰4包括前挡板12、后挡板14和顶板13，所述顶板13与所述水车箱11顶部固定连接，所述顶板13与所述水车箱11通孔2对应的位置设置有相同大小的通孔2；所述后挡板14上设置有与所述输水管道9直径相同的小孔16，所述输水管道9穿过所述小孔16。7.如权利要求1所述一种生态沟除污装置，其特征在于：所述泵气装置还包括止回阀，所述止回阀设置于所述输气管10靠近所述活塞5一侧。8.如权利要求7所述一种生态沟除污装置，其特征在于：所述止回阀有两个，止回阀Ⅰ6连通所述输气管10内、外部，使气体从所述输气管10外部进入所述输气管10内部；止回阀Ⅱ7连通所述输气管10内部两侧，使气体从所述输气管10活塞5一端流向所述输水管道9。9.如权利要求1所述一种生态沟除污装置，其特征在于：所述碎泡装置为碎泡器8，所述碎泡器8至少有一台。10.如权利要求9所述一种生态沟除污装置，其特征在于：所述碎泡器8为流入端为大口，流出端为小口的漏斗。

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