專(zhuān)利名稱(chēng)：深水型水源水庫(kù)揚(yáng)水曝氣水質(zhì)改善裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水源水質(zhì)微污染控制治理技術(shù)范圍，涉及一種原水混合充氧裝置，特別適用于水深大、分層穩(wěn)定以及水位變幅大的水源水庫(kù)及湖泊的水質(zhì)原位改善。
背景技術(shù)：
一般水庫(kù)及湖泊水體容量大、流動(dòng)性小，諸多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如有機(jī)碳、氮、磷在底部沉積聚集，常年為水生藻類(lèi)等浮游生物提供充足的營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)藻類(lèi)能穩(wěn)定停留在水中接受光照而大量繁殖，引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化而影響水質(zhì)。深水型水源水庫(kù)及湖泊，由于水體分層更加穩(wěn)定，造成下層水體長(zhǎng)時(shí)間處于厭氧或缺氧狀態(tài)，生態(tài)環(huán)境惡化，底部沉積物中污染物大量釋放，造成水體的二次污染。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的混合充氧技術(shù)，有申請(qǐng)人已授權(quán)的中國(guó)專(zhuān)利“多功能揚(yáng)水曝氣器”(專(zhuān)利號(hào)ZL 200310117900. 6)，是利用形成的氣彈，造成上下層水體交換，達(dá)到混合上下水層的目的，同時(shí)向水體充氧，改善水體缺氧狀態(tài)。但該裝置適用于水深不大的水庫(kù)或湖泊。對(duì)于深水型水源水庫(kù)及湖泊，其水深較大^Om以上)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的氣彈及水流在長(zhǎng)距離上升過(guò)程中產(chǎn)生巨大的動(dòng)量和沖擊力，長(zhǎng)期高強(qiáng)度沖擊，往往會(huì)對(duì)設(shè)備造成破壞或解體，影響揚(yáng)水曝氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行和功能的有效發(fā)揮。因此，必須采取有效的技術(shù)措施削減或消除高強(qiáng)度沖擊對(duì)原有揚(yáng)水曝氣設(shè)備造成損毀，才能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
為了有效解決目前混合充氧技術(shù)應(yīng)用于深水型水源水庫(kù)及湖泊水質(zhì)改善存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是在原有“多功能揚(yáng)水曝氣器”的基礎(chǔ)上，提供一種新型的深水型水源水庫(kù)揚(yáng)水曝氣水質(zhì)改善裝置。該裝置在保證對(duì)大水深水體進(jìn)行混合充氧的功能基礎(chǔ)上，在結(jié)構(gòu)上能承受長(zhǎng)期高強(qiáng)度的沖擊，并且設(shè)備高度能自動(dòng)調(diào)節(jié)適應(yīng)水庫(kù)水位的大幅變動(dòng)；同時(shí)，設(shè)計(jì)了與“揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化化學(xué)/生物制劑無(wú)動(dòng)力自動(dòng)定量投加的水質(zhì)改善裝置” 進(jìn)行技術(shù)集成的預(yù)留條件。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)解決方案一種深水型水源水庫(kù)揚(yáng)水曝氣水質(zhì)改善裝置，包括在水體中依次由上至下連接的蘑菇狀導(dǎo)流出口部分、滑動(dòng)調(diào)節(jié)部分、非滑動(dòng)部分、主體曝氣設(shè)備和沉于水底的錨固墩；其特征在于蘑菇狀導(dǎo)流出口部分包括直筒體，直筒體上有蘑菇狀出水口，蘑菇狀出水口下方直筒體側(cè)壁上開(kāi)設(shè)導(dǎo)流孔，蘑菇狀出水口的上部設(shè)置有用于提供浮力的第一浮體，第一浮體的下方為倒錐型的導(dǎo)流裝置，在第一浮體及導(dǎo)流裝置開(kāi)設(shè)中心孔；在第一浮體頂板上預(yù)設(shè)有螺孔；所述的滑動(dòng)調(diào)節(jié)部分為多節(jié)套筒套接組成的直筒體，上下節(jié)之間為套筒式連接， 套接直徑能滿(mǎn)足相互間自由滑動(dòng)的要求；其中，最下一節(jié)位置固定，與下部非滑動(dòng)部分筒體相連；最上一節(jié)與頂部蘑菇狀導(dǎo)流出口相連，能隨水位漲落上下浮動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)整個(gè)伸縮段筒體的長(zhǎng)度；所述的非滑動(dòng)部分包括相互連接的兩節(jié)筒體，筒體外側(cè)固定有用于提供浮力的第二浮體，最下一節(jié)筒體與下部主體曝氣設(shè)備中的直筒體相連接，筒體內(nèi)有正在上升的氣彈；所述的曝氣設(shè)備主體包括直筒體，在直筒體外設(shè)有曝氣室和氣室，曝氣室和氣室之間有出口，氣室與直筒體之間留有出氣狹縫；氣室上部固定有用于提供浮力的第三浮體； 氣室內(nèi)部設(shè)有用于氣水分離的導(dǎo)流板，水流經(jīng)導(dǎo)流板后經(jīng)出口至外部水體中，形成下層水體的循環(huán)充氧；氣體上升由出氣狹縫進(jìn)入直筒體，曝氣室下方進(jìn)口處設(shè)環(huán)形空氣釋放管； 最下端為喇叭狀進(jìn)口，喇叭狀進(jìn)口與錨固墩之間通過(guò)錨固鏈相連接。本發(fā)明的深水型水源水庫(kù)揚(yáng)水曝氣水質(zhì)改善裝置，能夠長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，充分發(fā)揮揚(yáng)水曝氣技術(shù)的水質(zhì)改善作用，混合上下層水體并充氧，改善水體環(huán)境，抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)，控制底泥營(yíng)養(yǎng)物的釋放，有效改善水源水質(zhì)；消除或大大緩解揚(yáng)水曝氣設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)的沖擊和由此產(chǎn)生的設(shè)備磨損或解體，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)能與“揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化化學(xué)/生物制劑無(wú)動(dòng)力自動(dòng)定量投加的水質(zhì)改善裝置”等突發(fā)性水質(zhì)污染控制裝置有機(jī)集成，實(shí)現(xiàn)投加化學(xué)或生物藥劑的快速均勻混合，提供有利的化學(xué)反應(yīng)或生物化學(xué)反應(yīng)的水動(dòng)力條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種污染條件下的水質(zhì)改善與控制。


圖I是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是實(shí)施例中法蘭連接方式圖。圖3是實(shí)施例中底部錨固墩與直筒體進(jìn)口間連接方式圖。其中，圖3(a)為設(shè)備未運(yùn)行條件下的連接方式圖，圖3(b)為設(shè)備運(yùn)行中受間歇沖擊時(shí)的連接方式圖。圖4是本發(fā)明集成組合“揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化化學(xué)/生物制劑無(wú)動(dòng)力自動(dòng)定量投加的水質(zhì)改善裝置”時(shí)的實(shí)施例示意圖。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式如附圖I所示，深水型水源水庫(kù)揚(yáng)水曝氣水質(zhì)改善裝置，豎直安裝于水庫(kù)中，下端靠近水庫(kù)(湖泊)底部，上端浮于水面。它由上至下分為4個(gè)部分，分別為蘑菇狀導(dǎo)流出口部分I，滑動(dòng)調(diào)節(jié)部分2，非滑動(dòng)部分3，主體曝氣設(shè)備4。蘑菇狀導(dǎo)流出口部分I包括直筒體，直筒體上有蘑菇狀出水口 9，蘑菇狀出水口 9 下方直筒體側(cè)壁上開(kāi)設(shè)導(dǎo)流孔45，蘑菇狀出水口 9頂部為浮體5，用于提供浮力，使其能懸浮直立于水中，并隨水位高度調(diào)整設(shè)備高度。浮體5的下方為倒錐型的導(dǎo)流裝置6。其表面呈流線(xiàn)型錐面。倒錐型的導(dǎo)流裝置6能削減高速上升氣彈16及水流的直接沖擊，同時(shí)利用流線(xiàn)型錐面改變水流方向，使上升水流能以較小的水頭損失由四周導(dǎo)流孔45流出，與其周邊表層水體混合。在浮體5及導(dǎo)流裝置6開(kāi)設(shè)中心孔7。在浮體5外頂板預(yù)設(shè)螺孔8，以備與其他技術(shù)裝備集成組合之用。來(lái)流上升氣彈16及水體經(jīng)導(dǎo)流至出口 9擴(kuò)散至外部水體中。在與菇狀導(dǎo)流出口 9下方的直筒體側(cè)壁上均勻開(kāi)設(shè)若干導(dǎo)流孔45的作用是，上升水流能通過(guò)導(dǎo)流孔45徑向流出，一方面增大對(duì)上部水層的垂向混合深度，另一方面削弱上升氣彈16與水流對(duì)整個(gè)揚(yáng)水曝氣器造成的間歇拉伸沖擊。蘑菇狀導(dǎo)流出口 9中心開(kāi)設(shè)中心孔7，其作用為一是滿(mǎn)足設(shè)備安裝及維護(hù)時(shí)的吊裝要求，二是作為與“揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化化學(xué)/生物制劑無(wú)動(dòng)力自動(dòng)定量投加的水質(zhì)改善裝置” 集成組合的預(yù)留通道。浮體5外頂板預(yù)設(shè)螺孔8主要用于與其他技術(shù)裝備集成安裝之用?；瑒?dòng)調(diào)節(jié)部分2的直筒體設(shè)計(jì)為多節(jié)套接結(jié)構(gòu)，套接的節(jié)數(shù)決定于水庫(kù)運(yùn)行的最高與最低水位的變動(dòng)幅度。上下節(jié)之間為套筒式連接，套接直徑能滿(mǎn)足相互間自由滑動(dòng)的要求。最下一節(jié)位置固定，與下部非滑動(dòng)部分筒體相連；最上一節(jié)與頂部蘑菇狀導(dǎo)流出口相連，能隨水位漲落上下浮動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)整個(gè)伸縮段筒體的長(zhǎng)度。本實(shí)施例中，滑動(dòng)調(diào)節(jié)部分2 為4節(jié)套筒連接，上一節(jié)筒體直徑較下一節(jié)大。最上一節(jié)套筒13由法蘭10與上部蘑菇狀導(dǎo)流出口 9連接，最下一節(jié)套筒14由法蘭15與下部的非滑動(dòng)部分3的筒體連接。相對(duì)上一節(jié)套筒最下端內(nèi)側(cè)加強(qiáng)筋環(huán)11，相對(duì)下一節(jié)套筒最上端外側(cè)加強(qiáng)筋箍12，兩個(gè)加強(qiáng)筋之間相互卡位防止脫落，并在上下滑動(dòng)時(shí)校準(zhǔn)筒體圓度。兩個(gè)加強(qiáng)筋的作用一是防止上下筒體滑動(dòng)拉脫，二是保證筒體圓度、阻止筒體變形。本實(shí)施例中，非滑動(dòng)部分3包括兩節(jié)固定筒體，固定筒體之間由法蘭18連接，最下一節(jié)固定筒體與下部主體曝氣設(shè)備4由法蘭19連接。固定筒體內(nèi)有正在上升的氣彈16。 固定筒體外側(cè)固定有浮體17，用于提供浮力，固定筒體位置相對(duì)穩(wěn)定懸浮于水中。主體曝氣設(shè)備4包括直筒體，在直筒體外包一層直徑更大的筒體圍成了氣室21和曝氣室22。氣室21與曝氣室22內(nèi)部構(gòu)造詳見(jiàn)申請(qǐng)人已授權(quán)的中國(guó)專(zhuān)利“多功能揚(yáng)水曝氣器”(專(zhuān)利號(hào)ZL 200310117900.6)。氣室21上部固定有浮體20，用于提供浮力，固定直筒體位置相對(duì)穩(wěn)定懸浮于水中。氣室21內(nèi)部設(shè)導(dǎo)流板23，經(jīng)由曝氣室上升的氣體與水流在氣室內(nèi)氣水分流，氣體上升由出氣狹縫24進(jìn)入直筒體，水流導(dǎo)流經(jīng)出口 25至外部水體中，形成下層水體的循環(huán)充氧。曝氣室22下方進(jìn)口處設(shè)環(huán)形空氣釋放管26。主體曝氣設(shè)備4最下端為喇叭狀進(jìn)口 27，錨固墩29沉于水庫(kù)(湖泊)底部。喇叭狀進(jìn)口 27與錨固墩29之間通過(guò)錨固鏈28相連接。曝氣室22中充滿(mǎn)水，將壓縮空氣以小氣泡的形式連續(xù)通入曝氣室下部，氣泡在曝氣室22上升的過(guò)程中與水接觸，將氧氣溶解到水中。氣室21位于曝氣室的上部，為一半封閉腔室，收集來(lái)自曝氣室22的氣泡，當(dāng)氣室21充滿(mǎn)空氣后，氣室21中的氣體在瞬間向直筒體釋放，在直筒體形成一個(gè)大的氣彈16，并迅速上浮，帶動(dòng)筒體中水體向上流動(dòng)，從而使底層水流向表面，與表層水混合下潛，形成垂向混合流動(dòng)，造成上下層水體間的循環(huán)交換，達(dá)到混合上下水層的目的。氣室21內(nèi)部增設(shè)導(dǎo)流板23，能使氣室21內(nèi)部氣水分離，上升的氣泡進(jìn)入直筒體，曝氣室22充氧后的水流經(jīng)由導(dǎo)流板23流入直筒體外部水體中，形成下層水體的循環(huán)充氧，加強(qiáng)設(shè)備的曝氣效果。錨固鏈28外圈套接一拉伸彈簧39。錨固鏈28的拉緊長(zhǎng)度控制在拉伸彈簧39的安全拉伸極限長(zhǎng)度內(nèi)；錨固鏈28的作用主要是承載設(shè)備安裝時(shí)錨固墩29的重量和設(shè)備浮力；拉伸彈簧39的作用主要是緩沖和削減設(shè)備運(yùn)行時(shí)的沖擊力。設(shè)備不運(yùn)行時(shí)，由拉伸彈簧39受力，錨固鏈28在拉伸彈簧39內(nèi)處于松弛狀態(tài)；設(shè)備運(yùn)行時(shí)，快速上升的氣彈16和水流將對(duì)設(shè)備造成間歇沖擊，隨上升流速的增大拉伸彈簧39受力拉伸，拉伸長(zhǎng)度達(dá)到最大時(shí)，錨固鏈28伸展至全長(zhǎng)并開(kāi)始受力。由于拉伸彈簧39的拉伸作用，能緩沖設(shè)備運(yùn)行時(shí)的絕大部分沖擊力，同時(shí)錨固鏈28能保證拉伸彈簧39受力在安全范圍內(nèi)。如附圖2所示為附圖I中設(shè)備組件之間法蘭連接方式上法蘭30螺孔處向內(nèi)凹進(jìn)形成卡槽32，下法蘭31螺孔處向上凸起形成定位銷(xiāo)33，卡槽32和定位銷(xiāo)33之間能吻合套接，防止法蘭盤(pán)在設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中受沖擊錯(cuò)位。在上下法蘭間加設(shè)一抗震墊片36，減緩法蘭受沖擊磨損。上下法蘭片吻合后，螺孔插入螺栓34，并由自鎖螺母35上緊，自鎖螺母35 能防止螺母連接長(zhǎng)期受沖擊松動(dòng)脫落。如附圖3所示預(yù)設(shè)吊環(huán)(37、38)分別與喇叭狀進(jìn)口 27和錨固墩29連接。圖(a) 為裝置未運(yùn)行時(shí)，圖中，拉伸彈簧39承受設(shè)備向上浮力，處于未拉伸或拉伸程度較小的收縮狀態(tài)，拉伸彈簧39套接中的錨固鏈28處于松弛狀態(tài)。圖(b)為設(shè)備運(yùn)行時(shí)，快速上升的氣彈16和水流將對(duì)設(shè)備造成間歇沖擊，錨固鏈28此時(shí)處于全長(zhǎng)伸展并承受大部分拉力的狀態(tài)，錨固鏈28外套拉伸彈簧39此時(shí)拉伸最大。拉伸彈簧39拉伸的過(guò)程中，能緩沖絕大部分的間歇沖擊力。如附圖4所示在蘑菇狀出水口 9上方集成組合“揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化化學(xué)/生物制劑無(wú)動(dòng)力自動(dòng)定量投加的水質(zhì)改善裝置”。儲(chǔ)藥箱43內(nèi)裝有水質(zhì)處理生物或化學(xué)藥劑，與浮體外頂板上預(yù)留螺孔8用螺栓連接。儲(chǔ)藥箱43底部有投藥裝置44，投藥裝置44穿入中心孔7至筒體內(nèi)部。儲(chǔ)藥箱43及投藥裝置44具體構(gòu)造詳見(jiàn)申請(qǐng)人另一項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)“揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化化學(xué)除磷無(wú)動(dòng)力自動(dòng)定量投加水質(zhì)改善裝置”(申請(qǐng)?zhí)?01210033645. 6)。蘑菇狀導(dǎo)流出口下方直筒體側(cè)壁上開(kāi)設(shè)導(dǎo)流孔45。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，上升的氣彈16及水流帶動(dòng)打開(kāi)投藥裝置44，藥液經(jīng)投藥裝置44釋放。通過(guò)曝氣的劇烈混合作用，實(shí)現(xiàn)藥液與水體的均勻混合，經(jīng)由導(dǎo)流裝置6從蘑菇狀出水口 9進(jìn)入外部水體，通過(guò)水力脈沖作用擴(kuò)散至周?chē)蠈铀w中。
權(quán)利要求
1.一種深水型水源水庫(kù)揚(yáng)水曝氣水質(zhì)改善裝置，包括在水體中依次由上至下連接的蘑菇狀導(dǎo)流出口部分(I)、滑動(dòng)調(diào)節(jié)部分(2)、非滑動(dòng)部分(3)、主體曝氣設(shè)備(4)和沉于水底的錨固墩(29);其特征在于蘑菇狀導(dǎo)流出口部分(I)包括直筒體，直筒體上有蘑菇狀出水口(9)，蘑菇狀出水口(9)下方直筒體側(cè)壁上開(kāi)設(shè)導(dǎo)流孔(45)，蘑菇狀出水口(9)的上部設(shè)置有用于提供浮力的第一浮體(5)，第一浮體(5)的下方為倒錐型的導(dǎo)流裝置￠)，在第一浮體(5)及導(dǎo)流裝置(6)開(kāi)設(shè)中心孔(7);在第一浮體(5)頂板上預(yù)設(shè)有螺孔(8)；所述的滑動(dòng)調(diào)節(jié)部分(2)為多節(jié)套筒套接組成的直筒體，上下節(jié)之間為套筒式連接， 套接直徑能滿(mǎn)足相互間自由滑動(dòng)的要求；其中，最下一節(jié)位置固定，與下部非滑動(dòng)部分筒體相連；最上一節(jié)與頂部蘑菇狀導(dǎo)流出口(I)相連，能隨水位漲落上下浮動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)整個(gè)伸縮段筒體的長(zhǎng)度；所述的非滑動(dòng)部分(3)包括相互連接的兩節(jié)筒體，筒體外側(cè)固定有用于提供浮力的第二浮體(17)，最下一節(jié)筒體與下部主體曝氣設(shè)備(4)中的直筒體相連接，筒體內(nèi)有正在上升的氣彈(16)；所述的曝氣設(shè)備主體(4)包括直筒體,在直筒體外設(shè)有曝氣室(22)和氣室(21),曝氣室(22)和氣室(21)之間有出口(25)，氣室(21)與直筒體之間留有出氣狹縫(24);氣室(21)上部固定有用于提供浮力的第三浮體(20);氣室(21)內(nèi)部設(shè)有用于氣水分離的導(dǎo)流板(23)，水流經(jīng)導(dǎo)流板(23)經(jīng)出口(25)至外部水體中，形成下層水體的循環(huán)充氧；氣體上升由出氣狹縫(24)進(jìn)入直筒體，曝氣室(22)下方進(jìn)口處設(shè)環(huán)形空氣釋放管(26);最下端為喇叭狀進(jìn)口(27)，喇叭狀進(jìn)口(27)與錨固墩(29)之間通過(guò)錨固鏈(28)相連接。
2.如權(quán)利要求I所述的深水型水源水庫(kù)揚(yáng)水曝氣水質(zhì)改善裝置，其特征在于，所述的錨固鏈(28)外徑上套接有拉伸彈簧。
3.如權(quán)利要求I所述的深水型水源水庫(kù)揚(yáng)水曝氣水質(zhì)改善裝置，其特征在于，所述的曝氣室(22)中充滿(mǎn)水，將壓縮空氣以小氣泡的形式連續(xù)通入曝氣室(22)下部，氣泡在曝氣室(22)上升的過(guò)程中與水接觸，將氧氣溶解到水中；氣室(21)位于曝氣室(22)的上部，為一半封閉腔室，收集來(lái)自曝氣室(22)的氣泡，當(dāng)氣室(21)充滿(mǎn)空氣后，氣室(21)中的氣體在瞬間向非滑動(dòng)部分(3)的筒體釋放，形成一個(gè)大的氣彈(16)，并迅速上浮，帶動(dòng)筒體中水體向上流動(dòng)，從而使底層水流向表面，與表層水混合下潛，形成垂向混合流動(dòng)，造成上下層水體間的循環(huán)交換，使上下水層達(dá)到混合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種深水型水源水庫(kù)揚(yáng)水曝氣水質(zhì)改善裝置，包括在水體中依次由上至下連接的蘑菇狀導(dǎo)流出口部分、滑動(dòng)調(diào)節(jié)部分、非滑動(dòng)部分、主體曝氣設(shè)備和沉于水底的錨固墩，蘑菇狀導(dǎo)流出口部分有導(dǎo)流裝置和導(dǎo)流孔，中部的滑動(dòng)調(diào)節(jié)采取了減震和緊固抗沖擊措施，下部主體曝氣設(shè)備加設(shè)導(dǎo)流板，底部錨固鏈套接拉伸彈簧，有效消除或避免了高強(qiáng)度水流沖擊對(duì)設(shè)備造成的破壞或解體；加強(qiáng)連接的多節(jié)套接結(jié)構(gòu)可適應(yīng)水位大幅變動(dòng)條件下設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)。可對(duì)深水型水源水庫(kù)/湖泊上下層分層水體進(jìn)行混合充氧，改善水體環(huán)境，抑制內(nèi)源污染和藻類(lèi)生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)深水湖庫(kù)水質(zhì)的原位改善。同時(shí)，兼顧了與其他設(shè)備集成的條件。
文檔編號(hào)C02F7/00GK102603087SQ20121009020
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者史建超, 楊霄, 黃廷林 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)