一种无动力河道水体复氧装置及其应用方法

摘要

本发明公开了一种无动力河道水体复氧装置及其应用方法，包括仝字型伞状结构的主体装置、振荡体、勺状物、支撑载体、滑轮，所述主体装置上设置振荡体，所述振荡体由支撑载体固定连接于四个滑轮上，四个所述滑轮固定在滑轨上，所述振荡体由弹簧床、浮体和垂体组成，所述浮体和垂体由连接弹簧上下交错固定在所述弹簧床上。本发明通过改变河流水的流动状态，促进恢复水中溶解氧含量，以提高水体的自净能力，改善河道水体污染现象，以解决上述背景技术中现有曝气装置能耗高、物耗高、人力成本和经济成本高、难以广泛适用于缺少电能等的偏远地区等问题。

说明书

技术领域

本发明涉及河道水体净化技术及相关流域生态环保技术领域，特别涉及一种无动力河道水体复氧装置及其应用方法。

背景技术

水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和自净能力，即水体的环境容量，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在人类生活和生产中的作用，降低了水体的使用价值和功能的现象。

造成水体污染的原因是多方面的，其主要来源包括以下几方面：(1)工业废水。(2)生活污水。(3)农业退水。(4)其他源。

其中，工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。工业废水的特点是水质和水量因生产工艺和生产方式的不同而差别很大，如电力、矿山等部门的废水主要含无机污染物，而如造纸和食品等工业部门的废水，有机物含量很高，能够大量消耗水中的溶解氧，造成水体进一步的污染。

其中，生活污水是指居民日常生活中排出的废水，主要来源于居住建筑和公共建筑。生活污水的特点为所含的污染物主要是有机物和大量病原微生物。存在于生活污水中的有机物极不稳定，在微生物的生物化学作用而分解为二氧化碳和水，在分解过程中需要消耗水中的溶解氧，在缺氧条件下污染物就发生腐败分解、恶化水质。

其中，农业退水是指在农业生产中农作物栽培、牲畜饲养、食品加工等过程排出的污水和液态废物。其特点主要含有各种微生物、悬浮物、化肥、农药、不溶解固体和盐分等生物和化学污染物质。农业退水是造成水体污染的面源，它覆盖面广、分散，并通过各种渠道影响地面水体。

此外，还有其他源。如各类固体废弃物堆的冲淋水，含有大量的易溶于水的无机和有机物，受雨水冲淋造成水体污染。如医疗单位排放的污水，包含大量病菌，容易引起人体患上肠道传染病。如油轮漏油或者发生事故(或突发事件)引起石油对水体的污染，因油膜覆盖水面使水生生物大量死亡，死亡的残体分解可造成水体污染。

综上，水体不只受到一种类型的污染，而是同时受到多种性质源作用的复合污染，并且各种污染互相影响，不断地发生着分解、化合或生物沉淀作用。当水体受到多方面污染时，水体自身会缓慢净化。

水的自净是指水体依靠自身能力净化污染的现象。水体本身都具有一定的环境自净能力，污染物排入水体后，通过一系列物理、化学和生物的共同作用，可使污染物浓度递减，水体逐渐净化。其中大致可分为物理、化学和生物三种类型净化，彼此之间可相互影响。

溶解氧是指溶解在水中的空气中的分子态氧。水中溶解氧含量与自净作用关系密切，水体的自净过程也就是复氧过程。水体在未纳污以前，河内溶解氧是充足的，当受到污染后，由于有机物聚增，好氧分解剧烈，耗氧超过溶氧，河水中溶解氧降低。如果水体复氧速度较快，水质将会较快由坏变好。

水中氧的补给受到水面和大气之间条件影响，如水面形态，水流方式、大气与水中的氧气分压，大气与水体的水温等。其中，水的流动状态分为层流和紊流两种方式。层流是指流体在运动过程中，各质点完全沿着管轴方向直线运动，质点之间互不掺混、互不干扰的流动状态。紊流是指运动着的质点不仅沿着管轴方向的直线运动，还伴有横向扰动，质点之间彼此混杂，流线杂乱无章的一种流动状态。特别注意的是，当水流由层流状态变为紊流状态时，随着水流的流线摆动的频率及振幅不断增加，水中溶解氧的含量也会增大。

复氧也称为再曝气，是指由大气向水体中扩散溶解氧的过程。现有的水体复氧技术主要分为两类，一类是人工曝气装置，另一类是无动力复氧技术。

人工曝气装置，是指废水活性污泥法水处理过程中向曝气池供氧的设备。曝气是指利用充气或者机械搅动等方法将空气中的氧气强制性地向液体中转移以进行溶氧，同时对水体进行均匀混合的过程。曝气不仅使池内液体与空气接触充氧，而且由于搅动液体，加速了空气中氧向液体中转移，从而完成充氧的目的；此外，曝气还有防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物与溶解氧接触的目的，从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物起到氧化分解作用。曝气装置在天然水体复氧方面很有作用，效率较高，但是这种装置需要人工通入大量氧气，能量、物料消耗过高，长期运作维护起来困难。此外，好的曝气装置所需的运行费用、制造成本、维修成本都很高，并且对操作该装置的人员有一定的技术要求，难以推广到农村地区天然水体的复氧净化项目中来，不具备普遍适用性。

无动力复氧技术，即在复氧过程中不借助外力以到达预期目的的技术。现有的无动力复氧技术主要是工程型复氧，包括采用不同形式的水工建筑物、水土建筑物溢流坝面加糙、接触氧化透水堤坝、跌水曝气充氧等水力学方法。工程型复氧方法复氧能耗和效率相对较低，而且工程造价昂贵、占地面积大，对地形地势要求较高、局限性较大。

所以，基于以上有关水体污染和水体自净的内容以及现有曝气装置消耗过多资源的现状，如果能设计出一种低能耗、低物耗、低成本、低污染、高效率的无动力河道水体复氧装置，并且该装置易于拆除，符合地形情况，那么对于河道水体的净化处理和水质增强就会有进一步的发展和完善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无动力河道水体复氧装置及其应用方法，通过改变河流水的流动状态，促进恢复水中溶解氧含量，以提高水体的自净能力，改善河道水体污染现象，以解决上述背景技术中现有曝气装置能耗高、物耗高、人力成本和经济成本高、难以广泛适用于缺少电能等的偏远地区等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无动力河道水体复氧装置，包括仝字型伞状结构的主体装置、振荡体、勺状物、支撑载体、滑轮，所述主体装置上设置振荡体，所述振荡体由支撑载体固定连接于四个滑轮上，四个所述滑轮固定在滑轨上，所述振荡体由弹簧床、浮体和垂体组成，所述浮体和垂体由连接弹簧上下交错固定在所述弹簧床上。

进一步地，所述振荡体的周围放置八个勺状物。

进一步地，所述主体装置由回收材料二次加工制成。

进一步地，所述振荡体为回收塑料二次塑形制成，外加防水处理制成的部分。

进一步地，位于上方的浮体充入空气并密封，位于下方的垂体置入河流后自然充满水不密封。

进一步地，所述滑轨为双层轨道。

本发明提供的另一种方案：一种无动力河道水体复氧装置的应用方法，包括如下步骤：

S1、将若干个主体装置置于地质；

S2、将该主体装置组合用钉子固定于地质的地质中；

S3、当水流通过所述主体装置时，水体不断撞击振荡体，振荡体产生振动，带动振荡体上的浮体和垂体及弹簧床及伞状软连接结构；

S4、当水流不断冲击时，主体装置缓慢自旋，并且顶部微微向后，即下游方向倾斜，而底部的处于下游的滑轮底缘着下轨，对位的上游的滑轮则顶部着上轨，但所有滑轮均在双轨间；

S5、水流带动振荡体周围的所述勺状物，进而带动振荡体自转，更利于水体溶解氧；

S6、振荡体振动时，将水流由平流变为紊流，水体扰动变大，水团混乱度增加，利于大气中更多氧气溶解于水中，利于表层水体中溶解氧向中层、底层扩散和传质，溶解氧的恢复能够明显提高水体自净能力，改善水污染。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)主体装置为伞状圆盘镂空结构，镂空部为以中心向周边发散的蜘蛛网状结构，其中心留孔可通过柱，此外，其他镂空处过水可适当增加水体恢复溶解氧，主体装置的二次回收材料，不易被腐蚀、生锈，且无磁性，对水体环境无伤害，不会产生污染，且价格便宜。

(2)装置为无动力复氧装置，耗能少，人力成本、经济成本较低，且所需材料易得。

(3)装置效果显著，能有效的提高水体自净能力。

(4)更适合推广于天然水体，用于促进水体自净，自我修复过程，自我维持过程中去。

附图说明

图1为本发明的装置整体结构的主视图；

图2为本发明图1的局部放大图；

图3为本发明的整体结构的侧视图；

图4为本发明的运行效果图。

图中：1、振荡体；11、弹簧床；12、浮体；13、垂体；2、勺状物；3、支撑载体；4、滑轮；5、主体装置；6、钉子；7、地质。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-3，一种无动力河道水体复氧装置，包括仝字型伞状结构的主体装置5、振荡体1、勺状物2、支撑载体3、滑轮4，主体装置5的内部是圆形镂空结构，在这个区域里为弹簧床11，主体装置5上设置振荡体1，振荡体1由支撑载体3固定连接于四个滑轮4上，支撑载体3与弹簧床11形成软连接，四个滑轮4固定在滑轨上，滑轨为双层轨道，振荡体1由弹簧床11、浮体12和垂体13组成，浮体12和垂体13由连接弹簧上下交错固定在弹簧床11上，形成软连接，弹簧相互连接成蜘蛛网状结构。

垂体13和浮体12交错连接于弹簧床11中每条弹簧的交点上，浮体12和垂体13可以保证振荡体1在与水流相互作用时稳定在一个特定范围内，并且会促使更多的水团撞击振荡体1，水分子与振荡体1不断地相互碰撞，从而改变水体的流动状态，振荡体1周围的勺状物2能够更好的顺着水流方向带动振荡体1自转，给振荡体1提供良好的工作环境，主体装置5有四个滑轮4，装置工作时，与水流方向相反的两个滑轮4会抬起至上轨道向前滑进，而与水流方向相同的两个滑轮4则在下方轨道向前滑动，且四个滑轮4能够辅助固定主体装置5，避免其脱离滑轨，滑轨为橡胶材料制成放置于地质，滑轨为双层环形结构，可以防止装置脱离轨道，且可以使装置循环运动，充分扰动周围水体。

参阅图4，将无动力河道水体复氧装置用钉子6固定在地质7处，河流从某一方向流来，同时推动勺状物2与滑轮4，使振荡体1自转，同时水流撞击振荡体1，使得振荡体1也撞击水分子，并带动浮体12和垂体13及支撑载体3与振荡体1之间的伞状弹簧软连接，扰动周围水体，同时滑轮4也开始向水流方向且绕着双层环形滑轨向前运动。装置与水流发生碰撞，与弹簧发生弹性碰撞，弹性势能转化为动能，循环往复运动。随着水分子与振荡体1不断地发生碰撞，水分子运动变得混乱，水体流动状态由平流变紊流，水体流速增大，与空气的接触面积增大，更多的氧气溶入水中，然后向水下扩散，提高水体的自净能力，从而实现无动力恢复河道水体溶解氧的效果。

振荡体1的周围放置八个勺状物2。主体装置5由回收材料二次加工制成，回收材料有节能环保的作用。振荡体1为回收塑料二次塑形制成，外加防水处理制成的部分。位于上方的浮体12充入空气并密封，位于下方的垂体13置入河流后自然充满水不密封。

振荡体1振动时，将水流由平流变为紊流，水体扰动变大，水团混乱度增加，利于大气中更多氧气溶解于水中，利于表层水体中溶解氧向中层、底层扩散和传质，溶解氧的恢复能够明显提高水体自净能力，改善水污染。

本发明与现有技术相比具有如下优势：

第一，双层环状滑轨为装置提供了良好的载体，安装的四个滑轮4可以有效地稳定装置在滑轨上的移动，也为水体的复氧提供了动力。

第二，所有部件用弹簧连接组装，可以更好的将弹性势能转化为动能，使水体得到充分的振动。

第三，主体装置5由回收材料二次制成，起到了节能环保的作用，不易被腐蚀，无磁性，不会产生二次污染。

第四，浮体12和垂体13使用回收塑料二次塑形制成，易更换，起到了一个环保的作用。上浮的浮体12中充满空气，下沉的垂体13充满水且不密封，结构简单，可以更好的产生震动。

第五，浮体12和垂体13表面有许多小突起，震动条件下，能够更好的扰动水团分子，可以更好的使水体溶解氧气。

第六，该装置的弹簧床11采用了圆盘镂空的结构，抗冲击力强，受到的水阻力相对小。

第七，该装置的弹簧床11采用了蜘蛛网状结构，稳定性提高。

第八，支撑载体3从弹簧床11中心穿上去，整体呈伞状结构，与振荡体1为软连接，使振荡体1更不稳定，可以加大振动效率和效果。

第九，振荡体1周围设置的八个勺状物2遇水可以带动振荡体1自转，使该装置更有效的工作。

第十，弹簧床11的蜘蛛网状结构上下不齐，使弹簧振动频率增加。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。