專利名稱：深水型水源水庫揚水曝氣水質改善裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于水源水質微污染控制治理技術范圍，涉及一種原水混合充氧裝置，特別適用于水深大、分層穩定以及水位變幅大的水源水庫及湖泊的水質原位改善。
背景技術：
一般水庫及湖泊水體容量大、流動性小，諸多營養物質如有機碳、氮、磷在底部沉積聚集，常年為水生藻類等浮游生物提供充足的營養，同時藻類能穩定停留在水中接受光照而大量繁殖，引起水體的富營養化而影響水質。深水型水源水庫及湖泊，由于水體分層更加穩定，造成下層水體長時間處于厭氧或缺氧狀態，生態環境惡化，底部沉積物中污染物大量釋放，造成水體的二次污染。國內現有的混合充氧技術，有申請人已授權的中國專利“多功能揚水曝氣器”(專利號ZL 200310117900. 6)，是利用形成的氣彈，造成上下層水體交換，達到混合上下水層的目的，同時向水體充氧，改善水體缺氧狀態。但該裝置適用于水深不大的水庫或湖泊。對于深水型水源水庫及湖泊，其水深較大^Om以上)，設備運行時產生的氣彈及水流在長距離上升過程中產生巨大的動量和沖擊力，長期高強度沖擊，往往會對設備造成破壞或解體，影響揚水曝氣系統的正常運行和功能的有效發揮。因此，必須采取有效的技術措施削減或消除高強度沖擊對原有揚水曝氣設備造成損毀，才能保證系統的正常運行。
發明內容
為了有效解決目前混合充氧技術應用于深水型水源水庫及湖泊水質改善存在的上述問題，本發明的目的是在原有“多功能揚水曝氣器”的基礎上，提供一種新型的深水型水源水庫揚水曝氣水質改善裝置。該裝置在保證對大水深水體進行混合充氧的功能基礎上，在結構上能承受長期高強度的沖擊，并且設備高度能自動調節適應水庫水位的大幅變動；同時，設計了與“揚水曝氣強化化學/生物制劑無動力自動定量投加的水質改善裝置” 進行技術集成的預留條件。為了實現上述任務，本發明采用如下的技術解決方案一種深水型水源水庫揚水曝氣水質改善裝置，包括在水體中依次由上至下連接的蘑菇狀導流出口部分、滑動調節部分、非滑動部分、主體曝氣設備和沉于水底的錨固墩；其特征在于蘑菇狀導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壁上開設導流孔，蘑菇狀出水口的上部設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流裝置，在第一浮體及導流裝置開設中心孔；在第一浮體頂板上預設有螺孔；所述的滑動調節部分為多節套筒套接組成的直筒體，上下節之間為套筒式連接， 套接直徑能滿足相互間自由滑動的要求；其中，最下一節位置固定，與下部非滑動部分筒體相連；最上一節與頂部蘑菇狀導流出口相連，能隨水位漲落上下浮動自動調節整個伸縮段筒體的長度；所述的非滑動部分包括相互連接的兩節筒體，筒體外側固定有用于提供浮力的第二浮體，最下一節筒體與下部主體曝氣設備中的直筒體相連接，筒體內有正在上升的氣彈；所述的曝氣設備主體包括直筒體，在直筒體外設有曝氣室和氣室，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； 氣室內部設有用于氣水分離的導流板，水流經導流板后經出口至外部水體中，形成下層水體的循環充氧；氣體上升由出氣狹縫進入直筒體，曝氣室下方進口處設環形空氣釋放管； 最下端為喇叭狀進口，喇叭狀進口與錨固墩之間通過錨固鏈相連接。本發明的深水型水源水庫揚水曝氣水質改善裝置，能夠長期安全穩定運行，充分發揮揚水曝氣技術的水質改善作用，混合上下層水體并充氧，改善水體環境，抑制藻類生長，控制底泥營養物的釋放，有效改善水源水質；消除或大大緩解揚水曝氣設備長期運行時的沖擊和由此產生的設備磨損或解體，保證系統的安全穩定運行。同時能與“揚水曝氣強化化學/生物制劑無動力自動定量投加的水質改善裝置”等突發性水質污染控制裝置有機集成，實現投加化學或生物藥劑的快速均勻混合，提供有利的化學反應或生物化學反應的水動力條件，實現對多種污染條件下的水質改善與控制。
圖I是本發明一個實施例結構示意圖。圖2是實施例中法蘭連接方式圖。圖3是實施例中底部錨固墩與直筒體進口間連接方式圖。其中，圖3(a)為設備未運行條件下的連接方式圖，圖3(b)為設備運行中受間歇沖擊時的連接方式圖。圖4是本發明集成組合“揚水曝氣強化化學/生物制劑無動力自動定量投加的水質改善裝置”時的實施例示意圖。下面結合附圖和實施例對本發明進行進一步詳細說明。
具體實施例方式如附圖I所示，深水型水源水庫揚水曝氣水質改善裝置，豎直安裝于水庫中，下端靠近水庫(湖泊)底部，上端浮于水面。它由上至下分為4個部分，分別為蘑菇狀導流出口部分I，滑動調節部分2，非滑動部分3，主體曝氣設備4。蘑菇狀導流出口部分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 下方直筒體側壁上開設導流孔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，并隨水位高度調整設備高度。浮體5的下方為倒錐型的導流裝置6。其表面呈流線型錐面。倒錐型的導流裝置6能削減高速上升氣彈16及水流的直接沖擊，同時利用流線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流孔45流出，與其周邊表層水體混合。在浮體5及導流裝置6開設中心孔7。在浮體5外頂板預設螺孔8，以備與其他技術裝備集成組合之用。來流上升氣彈16及水體經導流至出口 9擴散至外部水體中。在與菇狀導流出口 9下方的直筒體側壁上均勻開設若干導流孔45的作用是，上升水流能通過導流孔45徑向流出，一方面增大對上部水層的垂向混合深度，另一方面削弱上升氣彈16與水流對整個揚水曝氣器造成的間歇拉伸沖擊。蘑菇狀導流出口 9中心開設中心孔7，其作用為一是滿足設備安裝及維護時的吊裝要求，二是作為與“揚水曝氣強化化學/生物制劑無動力自動定量投加的水質改善裝置” 集成組合的預留通道。浮體5外頂板預設螺孔8主要用于與其他技術裝備集成安裝之用。滑動調節部分2的直筒體設計為多節套接結構，套接的節數決定于水庫運行的最高與最低水位的變動幅度。上下節之間為套筒式連接，套接直徑能滿足相互間自由滑動的要求。最下一節位置固定，與下部非滑動部分筒體相連；最上一節與頂部蘑菇狀導流出口相連，能隨水位漲落上下浮動自動調節整個伸縮段筒體的長度。本實施例中，滑動調節部分2 為4節套筒連接，上一節筒體直徑較下一節大。最上一節套筒13由法蘭10與上部蘑菇狀導流出口 9連接，最下一節套筒14由法蘭15與下部的非滑動部分3的筒體連接。相對上一節套筒最下端內側加強筋環11，相對下一節套筒最上端外側加強筋箍12，兩個加強筋之間相互卡位防止脫落，并在上下滑動時校準筒體圓度。兩個加強筋的作用一是防止上下筒體滑動拉脫，二是保證筒體圓度、阻止筒體變形。本實施例中，非滑動部分3包括兩節固定筒體，固定筒體之間由法蘭18連接，最下一節固定筒體與下部主體曝氣設備4由法蘭19連接。固定筒體內有正在上升的氣彈16。 固定筒體外側固定有浮體17，用于提供浮力，固定筒體位置相對穩定懸浮于水中。主體曝氣設備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內部構造詳見申請人已授權的中國專利“多功能揚水曝氣器”(專利號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穩定懸浮于水中。氣室21內部設導流板23，經由曝氣室上升的氣體與水流在氣室內氣水分流，氣體上升由出氣狹縫24進入直筒體，水流導流經出口 25至外部水體中，形成下層水體的循環充氧。曝氣室22下方進口處設環形空氣釋放管26。主體曝氣設備4最下端為喇叭狀進口 27，錨固墩29沉于水庫(湖泊)底部。喇叭狀進口 27與錨固墩29之間通過錨固鏈28相連接。曝氣室22中充滿水，將壓縮空氣以小氣泡的形式連續通入曝氣室下部，氣泡在曝氣室22上升的過程中與水接觸，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，收集來自曝氣室22的氣泡，當氣室21充滿空氣后，氣室21中的氣體在瞬間向直筒體釋放，在直筒體形成一個大的氣彈16，并迅速上浮，帶動筒體中水體向上流動，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，造成上下層水體間的循環交換，達到混合上下水層的目的。氣室21內部增設導流板23，能使氣室21內部氣水分離，上升的氣泡進入直筒體，曝氣室22充氧后的水流經由導流板23流入直筒體外部水體中，形成下層水體的循環充氧，加強設備的曝氣效果。錨固鏈28外圈套接一拉伸彈簧39。錨固鏈28的拉緊長度控制在拉伸彈簧39的安全拉伸極限長度內；錨固鏈28的作用主要是承載設備安裝時錨固墩29的重量和設備浮力；拉伸彈簧39的作用主要是緩沖和削減設備運行時的沖擊力。設備不運行時，由拉伸彈簧39受力，錨固鏈28在拉伸彈簧39內處于松弛狀態；設備運行時，快速上升的氣彈16和水流將對設備造成間歇沖擊，隨上升流速的增大拉伸彈簧39受力拉伸，拉伸長度達到最大時，錨固鏈28伸展至全長并開始受力。由于拉伸彈簧39的拉伸作用，能緩沖設備運行時的絕大部分沖擊力，同時錨固鏈28能保證拉伸彈簧39受力在安全范圍內。如附圖2所示為附圖I中設備組件之間法蘭連接方式上法蘭30螺孔處向內凹進形成卡槽32，下法蘭31螺孔處向上凸起形成定位銷33，卡槽32和定位銷33之間能吻合套接，防止法蘭盤在設備長時間運行中受沖擊錯位。在上下法蘭間加設一抗震墊片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 能防止螺母連接長期受沖擊松動脫落。如附圖3所示預設吊環(37、38)分別與喇叭狀進口 27和錨固墩29連接。圖(a) 為裝置未運行時，圖中，拉伸彈簧39承受設備向上浮力，處于未拉伸或拉伸程度較小的收縮狀態，拉伸彈簧39套接中的錨固鏈28處于松弛狀態。圖(b)為設備運行時，快速上升的氣彈16和水流將對設備造成間歇沖擊，錨固鏈28此時處于全長伸展并承受大部分拉力的狀態，錨固鏈28外套拉伸彈簧39此時拉伸最大。拉伸彈簧39拉伸的過程中，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“揚水曝氣強化化學/生物制劑無動力自動定量投加的水質改善裝置”。儲藥箱43內裝有水質處理生物或化學藥劑，與浮體外頂板上預留螺孔8用螺栓連接。儲藥箱43底部有投藥裝置44，投藥裝置44穿入中心孔7至筒體內部。儲藥箱43及投藥裝置44具體構造詳見申請人另一項專利申請“揚水曝氣強化化學除磷無動力自動定量投加水質改善裝置”(申請號201210033645. 6)。蘑菇狀導流出口下方直筒體側壁上開設導流孔45。在設備運行過程中，上升的氣彈16及水流帶動打開投藥裝置44，藥液經投藥裝置44釋放。通過曝氣的劇烈混合作用，實現藥液與水體的均勻混合，經由導流裝置6從蘑菇狀出水口 9進入外部水體，通過水力脈沖作用擴散至周圍上層水體中。
權利要求
1.一種深水型水源水庫揚水曝氣水質改善裝置，包括在水體中依次由上至下連接的蘑菇狀導流出口部分(I)、滑動調節部分(2)、非滑動部分(3)、主體曝氣設備(4)和沉于水底的錨固墩(29);其特征在于蘑菇狀導流出口部分(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)下方直筒體側壁上開設導流孔(45)，蘑菇狀出水口(9)的上部設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流裝置￠)，在第一浮體(5)及導流裝置(6)開設中心孔(7);在第一浮體(5)頂板上預設有螺孔(8)；所述的滑動調節部分(2)為多節套筒套接組成的直筒體，上下節之間為套筒式連接， 套接直徑能滿足相互間自由滑動的要求；其中，最下一節位置固定，與下部非滑動部分筒體相連；最上一節與頂部蘑菇狀導流出口(I)相連，能隨水位漲落上下浮動自動調節整個伸縮段筒體的長度；所述的非滑動部分(3)包括相互連接的兩節筒體，筒體外側固定有用于提供浮力的第二浮體(17)，最下一節筒體與下部主體曝氣設備(4)中的直筒體相連接，筒體內有正在上升的氣彈(16)；所述的曝氣設備主體(4)包括直筒體,在直筒體外設有曝氣室(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)內部設有用于氣水分離的導流板(23)，水流經導流板(23)經出口(25)至外部水體中，形成下層水體的循環充氧；氣體上升由出氣狹縫(24)進入直筒體，曝氣室(22)下方進口處設環形空氣釋放管(26);最下端為喇叭狀進口(27)，喇叭狀進口(27)與錨固墩(29)之間通過錨固鏈(28)相連接。
2.如權利要求I所述的深水型水源水庫揚水曝氣水質改善裝置，其特征在于，所述的錨固鏈(28)外徑上套接有拉伸彈簧。
3.如權利要求I所述的深水型水源水庫揚水曝氣水質改善裝置，其特征在于，所述的曝氣室(22)中充滿水，將壓縮空氣以小氣泡的形式連續通入曝氣室(22)下部，氣泡在曝氣室(22)上升的過程中與水接觸，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，收集來自曝氣室(22)的氣泡，當氣室(21)充滿空氣后，氣室(21)中的氣體在瞬間向非滑動部分(3)的筒體釋放，形成一個大的氣彈(16)，并迅速上浮，帶動筒體中水體向上流動，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，造成上下層水體間的循環交換，使上下水層達到混合。
全文摘要
本發明公開了一種深水型水源水庫揚水曝氣水質改善裝置，包括在水體中依次由上至下連接的蘑菇狀導流出口部分、滑動調節部分、非滑動部分、主體曝氣設備和沉于水底的錨固墩，蘑菇狀導流出口部分有導流裝置和導流孔，中部的滑動調節采取了減震和緊固抗沖擊措施，下部主體曝氣設備加設導流板，底部錨固鏈套接拉伸彈簧，有效消除或避免了高強度水流沖擊對設備造成的破壞或解體；加強連接的多節套接結構可適應水位大幅變動條件下設備的自動調節。可對深水型水源水庫/湖泊上下層分層水體進行混合充氧，改善水體環境，抑制內源污染和藻類生長，實現對深水湖庫水質的原位改善。同時，兼顧了與其他設備集成的條件。
文檔編號C02F7/00GK102603087SQ20121009020
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者史建超, 楊霄, 黃廷林 申請人:西安建筑科技大學