一種可控緩釋型水質凈化藥物投放器的制作方法

本發明涉及一種可控緩釋型水質凈化藥物投放器，屬于水環境保護技術領域。

背景技術：

隨著我國工業化的飛速發展和農業集約化程度的大幅度提高，大量污染物和有害物質直接排入河流、湖泊等水體，由此導致的水環境污染問題越發受到人們的重視。其中，非點源污染由于涉及范圍廣、控制難度大、污染種類多，已成為影響水環境質量的最重要污染源，如化肥農藥隨雨水徑流的排放、禽畜糞便和生活污水的不合理處置、工業廢棄物的泄露等。這些污染對水體的影響是多方面的，如化肥農藥進入水體會逐漸促進藻類和浮游生物的生長，具有長期性和潛伏性；而有毒工業廢棄物等物質會在短時間內對下游造成危害，具有突發性和嚴重性。隨著現代化建設進程的不斷推進，水環境污染治理成為現代社會面臨和亟待解決的重要問題之一。

目前水體凈化方法有很多種，人們采用較多的是建設人工濕地、構建生態浮島等方法，這些方法通過植物和微生物對水體中的污染物進行凈化處理，具有凈化水體和提高城市景觀的雙重功能；然而這些技術工程建設和凈化周期較長，無法適用于污染水體的應急處理；對于部分區域的突發性水污染事件，人們往往還是通過直接投加化學試劑進行處理。但是，污染物釋放是一個持續的過程，而水體凈化藥物往往在幾個小時內就釋放結束，并在水流作用下迅速流向下游，因此藥物不能持續地對水體進行凈化、藥物的處理時間和處理范圍十分有限、水體的凈化效率較低。同時，未被充分利用的化學試劑逐漸累積，可能會對地表水、甚至地下水造成污染。近年來，人們開展了一系列研究，旨在減緩凈化藥物的釋放速度、提高水體凈化效率，采用的方法大多是將水體凈化藥物與化學緩釋劑混合。然而，部分化學緩釋劑的成本較高、合成條件較為嚴苛、易造成環境的二次污染，如納米材料包裹劑的應用。同時，合成藥物放置入水體后，受到泥沙等因素影響較大，藥物的釋放時間也無法得到準確的定量控制。最近，部分學者開始聚焦于藥物釋放裝置的制作與改進，如安裝定時啟閉裝置、采用內外壓力補償裝置，這些方法效果較好，但是成本較高、安裝復雜或在自然水體中易遭受損壞。因此，目前亟需一種能控制藥物釋放速率的藥物緩釋投放器，它應具備制作簡單、凈化效率高、適應性強且易于操作管理的特點，這類裝置在應急處理水體污染的同時能大幅度提高藥物的凈化效率，這無疑對水環境保護及污染控制有著重要意義。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種可控緩釋型水質凈化藥物投放器，使得內部填裝的水質凈化藥芯在水體中緩慢溶解釋放，從而達到對水體進行長效穩定凈化的作用。

為達到上述目的，本發明提供一種可控緩釋型水質凈化藥物投放器，包括筒體、若干個藥芯和用于給筒體提供動能的驅動機構；所述筒體為透水結構，所述筒體固定連接渠床，所述筒體中設置若干個所述藥芯，所述驅動機構固定連接所述筒體。

優先地，所述筒體包括外筒和內筒；所述內筒、所述外筒外形均為圓柱體，所述外筒套設在所述內筒上，所述內筒、所述外筒上均開設若干個相互配合的柵格。

優先地，包括內筒端蓋、兩個外筒端蓋、兩個法蘭盤和若干個緊固螺栓；所述外筒與所述內筒同軸設置，所述外筒的上底面、下底面分別開設有第一敞口、第二敞口，所述內筒的上底面開設有第三敞口，所述內筒端蓋螺紋連接所述第三敞口；所述外筒的兩端均分別套設并固定連接一所述法蘭盤，兩個外筒端蓋分別通過若干個所述緊固螺栓固定連接一所述法蘭盤。

優先地，所述驅動機構包括調速電機、聯軸器、兩個軸承和兩個轉軸；兩個所述轉軸包括左轉軸和右轉軸，兩個軸承包括左軸承和右軸承，所述左軸承、所述右軸承分別固定設置在兩個所述外筒端蓋的軸心處，所述左軸承轉動連接所述左轉軸的左端，所述左轉軸的右端固定連接所述內筒端蓋，所述右軸承轉動連接所述右轉軸的右端，所述右轉軸的左端固定連接所述內筒的下底面；所述調速電機的輸出軸通過所述聯軸器固定連接一所述轉軸。

優先地，包括支撐架，所述支撐架為U型，所述支撐架的兩端橫向向外延伸，所述支撐架的底端開設有一配合所述調速電機輸出軸的圓孔，所述支撐架的兩端固定連接一所述外筒端蓋，所述調速電機輸出軸穿過所述圓孔。

優先地，包括若干個撐腳，若干個所述撐腳的上端均分別固定連接所述外筒的側壁，若干個所述撐腳的下端均固定連接渠床。

優先地，包括若干個提環，若干個所述提環對稱地固定連接兩個所述法蘭盤。

優先地，所述藥芯外形為球體，所述藥芯的直徑為5-7cm；所述藥芯的成分包括水處理藥劑、秸稈末、粉煤灰和硬脂酸，所述水處理藥劑、所述秸稈末、所述粉煤灰和所述硬脂酸重量占比為5:3:6:1，所述藥芯在所述轉籠中的填放體積為所述轉籠容積的2/3-3/4。

優先地，所述水處理藥劑至少包括COD降解去除劑、氨氮去除劑、除磷劑、殺菌滅藻劑其中的一種，藥劑形態為粉末狀。

本發明所達到的有益效果：

（1）本發明具有藥劑釋放速度穩定可控、作用效果佳且持續時間長、生產成本低等優點，適用于各種水體條件; 本發明采用帶有透水柵格的內外筒結構，通過內外筒的相對旋轉來實現內筒與外部水體的間歇性連通，從而使得筒內裝填的藥芯緩慢的溶解并向外穩定的釋放，以達到對周圍水體中的污染物的長效穩定凈化作用，該方法中藥芯的溶解釋放速度穩定，實施效果顯著；

（2）通過調節內筒的旋轉速度，可以方便的調節藥芯的溶解速度，從而控制藥物向水體中的釋放速度，本裝置控制方法簡單，控制精度高，可以適應不同污染程度的水體凈化要求；

（3）本發明中內筒中所裝填的藥芯隨著內筒的旋轉在不斷的相互摩擦和翻轉，這有利于藥芯中有效成分的溶解與釋放，從而保證本裝置在使用期間保持穩定的釋放速度；

（4）本發明所采用的雙筒間歇開啟結構可有效的防止外部水流對筒內藥芯的直接沖擊，可在不同流速水體條件下正常使用，應用范圍廣；

（5）針對不同水體污染物種類及濃度情況，本裝置內可裝填不同種類或劑量的藥芯，并通過調節內筒轉速來調節藥芯釋放速度，已達到最佳的水質凈化效果，具有較好的通用性和普適性；

（6）本發明結構簡單、維護方便、成本低、起效快，同時搬運及布設方便，有利于各類污染水體的快速應急治理。

附圖說明

圖1是本發明的剖面圖；

圖2是本發明中A-A向的截面圖；

圖3是本發明中內筒的結構圖；

圖4是本發明中外筒的結構圖。

附圖中標記含義，1-水面；2-提環；3-外筒；4-內筒；5-藥芯；6-支撐架；7-聯軸器；8-調速電機；9-渠床；10-撐腳；11-軸承；12-轉軸；13-內筒端蓋；14-外筒端蓋；15-緊固螺栓；16-水流方向；17-柵格；18-螺紋；19-螺紋孔。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。

如圖1所示，本發明提供一種可控緩釋型水質凈化藥物投放器，包括筒體、若干個藥芯5和用于給筒體提供動能的驅動機構；筒體為透水結構，所述筒體固定連接渠床，筒體中設置若干個藥芯5，驅動機構固定連接筒體。

進一步地，本發明中筒體包括外筒3和內筒4；所述內筒4為一端開口的中空圓筒，采用2mm厚不銹鋼板制成，長度為2m，外徑0.6m；所述外筒3為兩端開口的中空圓筒，采用2mm厚不銹鋼板制成，長度為2.1m；外筒3套設在內筒4上，所述內筒4與外筒3間的轉動間隙為1-2 mm，以保證內外筒間的密閉性；如圖3-圖4所示，內筒4、外筒3上均開設若干個相互配合的柵格17，內筒4和外筒3上開設的透水柵格17尺寸均為長×寬=1.8m×2cm。

進一步地，本發明中包括內筒端蓋13、兩個外筒端蓋14、兩個法蘭盤和若干個緊固螺栓15；外筒3與內筒4同軸設置，外筒3的上底面、下底面分別開設有第一敞口、第二敞口，內筒4的上底面開設有第三敞口，內筒端蓋13螺紋連接第三敞口；外筒3的兩端均分別套設并固定連接一法蘭盤，兩個外筒端蓋14分別通過若干個緊固螺栓15固定連接一法蘭盤。

進一步地，本發明中驅動機構包括調速電機8、聯軸器7、兩個軸承11和兩個轉軸12；兩個轉軸12包括左轉軸和右轉軸，兩個軸承11包括左軸承和右軸承，兩個外筒端蓋14軸心均開設有通孔，左軸承、右軸承分別固定設置在兩個外筒端蓋14的通孔處，左軸承轉動連接左轉軸的左端，左轉軸的右端固定連接內筒端蓋13，右軸承轉動連接右轉軸的右端，右轉軸的左端固定連接內筒4的下底面；調速電機8的輸出軸通過聯軸器7固定連接右轉軸。

進一步地，本發明中包括支撐架6，支撐架6為U型，支撐架6的兩端橫向向外延伸，支撐架6的底端開設有一配合調速電機8輸出軸的圓孔，支撐架6的兩端固定連接外筒3右側的外筒端蓋14，調速電機8輸出軸穿過圓孔。

進一步地，如圖2所示，本發明中包括兩個撐腳10，兩個撐腳10的上端均分別固定連接外筒3的側壁，兩個撐腳10的下端均分別固定連接渠床9。

進一步地，本發明中包括兩個提環2，兩個提環2對稱地固定連接兩個法蘭盤，方便裝置的搬運。

進一步地，所述藥芯5為實心球體，直徑為5~7cm，其成分包括水處理藥劑、秸稈末、粉煤灰和硬脂酸，按重量比5:3:6:1的均勻混合后采用220℃熱模壓成形。藥芯5在內筒4中的填放體積為內筒4容積的2/3~3/4，以使得內筒4旋轉過程中藥芯5可翻動。所述水處理藥劑至少包括COD降解去除劑、氨氮去除劑、除磷劑、殺菌滅藻劑中的一種，藥劑形態為粉末狀，COD降解去除劑、氨氮去除劑、除磷劑、殺菌滅藻劑均為現有技術市售產品。

本發明的工作過程及原理：

根據目標水域中污染物濃度及持續時間計算出所需投加有效藥物總量及緩釋時間，再根據需投加藥芯5總量決定本裝置的布設數量。首先將藥芯5裝填入內筒4內，擰緊內筒端蓋13封閉內筒4，然后安裝好外筒端蓋14。將本裝置放置于待處理水域底部，并根據藥物釋放時間設定調速電機8的轉速，布設時應盡量將使得轉軸12與水流方向16垂直，以獲得較好的釋放效果。開啟調速電機8帶動內筒4繞轉軸12旋轉，在轉動過程中，內筒4和外筒3壁面的所開設的透水柵格17會間歇性重合，從而使的內筒4與外部水體間歇性連通。在運行過程中，藥芯5在內筒4內發生持續、緩慢的溶解，在內筒4內形成高濃度的藥劑溶液，藥芯5的溶解速度會隨著筒內藥物濃度的升高而減慢，同時，筒內的高濃度藥劑溶液也隨著內筒4的轉動緩慢的向外界水體釋放。本裝置在工作過程中單位時間內的藥物釋放量維持恒定，所釋放的藥物可持續與水體中的污染物發生化學反應，對受污染水體進行持續穩定的凈化。當到達預定緩釋時間或需要中途添加藥芯5時，關閉調速電機8，通過提環2即可從水中取出本裝置。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護范圍。