專利名稱：一種用于人工景觀湖的水流加速曝氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑和環(huán)境工程領(lǐng)域，特別涉及一種用于人工景觀湖的水流加速曝氣
>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
人工景觀湖泊作為改善人居環(huán)境的一項水利工程設(shè)施，在水域面積不斷縮小的今天顯得至關(guān)重要。例如城市建設(shè)規(guī)劃中的人工湖泊水系、公園中修建的景觀湖泊、環(huán)繞商業(yè)貿(mào)易區(qū)的湖泊和高檔居民生活區(qū)的湖泊等等，這些人工湖泊提供適宜的景觀氣息，提高城市環(huán)境品質(zhì)，提供更豐富的娛樂和休閑環(huán)境，緩解城市熱島效應(yīng)，改善局部大氣狀況，滿·足人們的親水需求，推動區(qū)域社會經(jīng)濟效益。隨著中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人工景觀湖已成為城市公共場所和居住環(huán)境的重要組成部分。例如北京玉泉山景觀湖、天津東麗湖、北京歡樂谷景觀湖、成都兩河公園景觀湖、上海魯迅公園景觀湖、北京大學(xué)校內(nèi)未名湖和廣州華南新城居民區(qū)內(nèi)景觀湖等。一方面，人工景觀湖的修建增大了對生態(tài)環(huán)境用水量的需求；另一方面，人工景觀湖通常位處城市居民日?；顒訁^(qū)域，其觀賞功能對水體顏色、透明度、氣味、有毒物質(zhì)和大腸桿菌等理化指標有一定要求。只有水量豐富、感觀優(yōu)美和健康無害的人工景觀湖才能實現(xiàn)環(huán)境和景觀功能。然而，與天然湖泊和河流等水體相比，人工景觀湖有流動性相對緩慢、湖體水量較小、水體更新時間較長、與周邊水系的連通性較差和環(huán)境容量較小的特點，而且對沖擊負荷抵抗能力弱，水質(zhì)容易惡化。大量調(diào)查結(jié)果表明，我國有些景觀湖水質(zhì)普遍惡化，水體透明度低，夏季易爆發(fā)水華，散發(fā)惡臭，不但喪失了景觀功能，甚至破壞環(huán)境，危害人體健康。近年來，北京市中心區(qū)景觀水體22個監(jiān)測湖泊中只有13個達標(吳秋麗等，2010) [1];上海市的10個城市公園中4個湖體達到國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準的IV類標準，4個達到V類標準，2個為劣V類水體(程婧蕾等，2009)[2];南京若干高校生活園區(qū)的景觀都處于中度至重度富營養(yǎng)狀態(tài)，具備水華爆發(fā)的基本條件(王琳等，2010) [3];西安市城區(qū)7個景觀水體中5個達到V類水質(zhì)，其余2個水體富營養(yǎng)化嚴重(王云中等，2010 ) [4]。發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺點和不足人工景觀湖的湖水水質(zhì)無法持續(xù)保持良好，補水水源污染負荷控制不當(dāng)，致使人工景觀湖降低或失去景觀功能，甚至影響城市生態(tài)系統(tǒng)和周邊水域水環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種用于人工景觀湖的既能加速水流又能曝氣充氧的裝置，該裝置加大了湖區(qū)局部水體流動性、提高了水體復(fù)氧率和水質(zhì)。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種用于人工景觀湖的水流加速曝氣裝置，包括浮板，所述浮板上設(shè)置有太陽能電池板，所述浮板下部與主箱相連；所述主箱的兩側(cè)設(shè)置有進水管和出水管；所述主箱內(nèi)設(shè)置有動力部件；所述主箱的中間頂部位置設(shè)置有進氣管，所述進氣管貫穿所述浮板；所述水流加速曝氣裝置根據(jù)人工景觀湖局部水域水流和水質(zhì)狀況，確定安裝位置，由索錨固定漂浮于湖面；所述太陽能電池板吸收太陽能并轉(zhuǎn)換為電能，將所述電能傳輸至動力部件，所述動力部件轉(zhuǎn)動并形成負壓，所述進水管的水被吸入，通過所述動力部件實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換；所述進氣管吸入空氣，空氣和水混合后通過所述出水管排入湖中。所述動力部件包括電機和葉輪，所述電機接收所述電能帶動所述葉輪轉(zhuǎn)動，所述葉輪的中心形成負壓；同時，所述進水管的水被吸入，當(dāng)水體達到所述葉輪的外周時，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換；所述葉輪做功后，流速增大，通過所述進氣管吸入空氣，空氣和水混合后通過所述出水管排入湖中。所述太陽能電池板呈蓮花狀，根據(jù)人工景觀湖所在地區(qū)的太陽直射角調(diào)整開啟角
度?！に鲞M水管處設(shè)攔污柵；通過所述攔污柵實現(xiàn)了對水體中雜物的攔截。本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是該裝置綜合利用太陽能電池技術(shù)和曝氣技術(shù)，使湖區(qū)局部水域在靜水時能夠通過人工機械方式增加水體流動性、提高復(fù)氧率，流動促進了水體污染物的對流交換和稀釋，曝氣充氧加快了水體復(fù)氧，有利于增強水體自凈能力，加快污染物的降解，改善水體水質(zhì)，促進水生生態(tài)系統(tǒng)保持良好。


圖I為本發(fā)明提供的水流加速曝氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的水流加速曝氣裝置的側(cè)視圖；圖3為本發(fā)明提供的水流加速曝氣裝置的俯視圖；圖4為本發(fā)明提供的水流加速曝氣裝置的安裝示意圖。附圖中所列部件列表如下所示I :太陽能電池板；2 :浮板；3 :進水管； 4 :主箱；5:動力部件； 6:進氣管；7:出水管； 5-1:電機；5-2:葉輪；3-1 :攔污柵。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下根據(jù)一般認識，人工景觀湖中水體經(jīng)過長期靜置后，易變黑、發(fā)臭，失去景觀功能，因此需要定期更替湖中水體，此更替時期稱為換水期。換水期水體流動性較強，依靠水動力將水體更替。然而，一般的人工景觀湖換水條件受水源限制，換水周期和每次換水時間有限，大部分時間處于非換水期，即靜水期。在靜水期水流常處于靜置狀態(tài)，流動性較弱。以往的湖泊等水域的水質(zhì)保持措施，通常是單一的水力循環(huán)和自然跌水曝氣，尚未見水力循環(huán)與曝氣技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用。因此，針對人工景觀湖的水力特點，本發(fā)明實施例提供了一種用于人工景觀湖的水流加速曝氣裝置，該裝置依據(jù)水力學(xué)原理，綜合利用太陽能電池技術(shù)和曝氣技術(shù)，使湖區(qū)局部水域在靜水時能夠通過人工機械方式增加水體流動性、提高復(fù)氧率，流動促進了水體污染物的對流交換和稀釋，曝氣充氧加快了水體復(fù)氧，有利于增強水體自凈能力，加快污染物的降解，改善水體水質(zhì)，促進水生生態(tài)系統(tǒng)保持良好。請參見圖I-圖4，一種用于人工景觀湖的水流加速曝氣裝置，包括浮板2，浮板2上設(shè)置有太陽能電池板1，浮板2下部與主箱4相連；主箱4的兩側(cè)設(shè)置有進水管3和出水管7 ;主箱4內(nèi)設(shè)置有動力部件5 ;主箱4的中間頂部位置設(shè)置有進氣管6，進氣管6貫穿浮板2 ;水流加速曝氣裝置根據(jù)人工景觀湖局部水域水流和水質(zhì)狀況，確定安裝位置，由索錨固定漂浮于湖面；太陽能電池板I吸收太陽能并轉(zhuǎn)換為電能,將電能傳輸至動力部件5，動力部件5轉(zhuǎn)動并形成負壓，進水管3的水被吸入，通過動力部件5實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換；進氣管6吸入空氣，空氣和水混合后通過出水管7排入湖中。 其中，水流加速曝氣裝置的水上部分包括太陽能電池板I、浮板2和進氣管6 ；7jC下部分包括進水管3、主箱4和出水管7，主箱4內(nèi)配有動力部件5，裝置性能參數(shù)列于表I中。其中，動力部件5包括電機5-1和葉輪5-2，電機5_1接收電能帶動葉輪5_2轉(zhuǎn)動，葉輪5-2的中心形成負壓；同時，進水管3的水被吸入，當(dāng)水體達到葉輪5-2的外周時，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換；葉輪5-2做功后，流速增大，通過進氣管6吸入空氣，空氣和水混合后通過出水管7排入湖中。其中，出水管7流出的加速水流將推動周圍水體運動，提高該區(qū)域水體流動性，同時進行水平和垂向的水體交換，促使氧氣充分均勻溶于湖水，抑制厭氧性生物生存，從而有利于保持水質(zhì)良好。其中，該水流加速曝氣裝置的整體尺寸具體為當(dāng)太陽能電池板I展開至150°時，水上部分水平方向最大直徑5100mm，高850mm (含浮板2的水上厚度100mm);水下部分長4500mm,寬1000mm,高840mm (含浮板2的水下厚度200mm);裝置總高1690mm。其中，裝置各部分尺寸具體為太陽能電池板I吸收太陽能為裝置提供能量，電池板呈蓮花狀，分為6瓣，每瓣功率 6KW，長 1500_，面積 I. 48m2，啟閉角度 30。-150°。浮板2上表面直徑2500mm,下表面直徑2000mm,厚度300mm,可根據(jù)太陽能電池板I的重量由不同材質(zhì)構(gòu)成，為其提供足夠的浮力，使之浮于湖面，形如出水芙蓉，給人以美的視覺享受。水流從進水管3流入，進水管3直徑380mm，長1000mm，進水管3處設(shè)攔污柵3_1 ；通過攔污柵3-1實現(xiàn)了對水體中雜物的攔截。主箱4長2500mm，寬1000mm，高640mm，兩側(cè)與進水管3和出水管7連通，中間頂部
位置通過進氣管6與大氣相通。動力部件5由電機5-1和葉輪5-2組成，電機5_1最大輸出功率30KW，葉輪5_2的外徑340mm，內(nèi)徑210mm，軸徑35mm，葉片數(shù)為8片，葉片寬度650mm，葉片出口角(葉片外側(cè)點的切線與軸心連線的夾角)22°，葉輪5-2高速轉(zhuǎn)動，使水體不斷經(jīng)進水管3流入。進氣管6貫穿浮板2，將空氣與主箱4連通，直徑300mm，高400mm。經(jīng)動力部件5做功后，獲得較大流速的水體通過進氣管6將空氣吸入，充分混合形成水氣混合體。
出水管7直徑380mm，長1000mm，水體經(jīng)出出水管7排入湖中。其中，當(dāng)采用上述的規(guī)格尺寸時，水流加速曝氣裝置的進水管3流速l-3m/s，出水管7流速2-4m/s，復(fù)氧率提高80%，流速影響范圍500m。本裝置綜合利用太陽能電池技術(shù)和曝氣技術(shù)，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，通過人工機械方式增加人工景觀湖靜水期局部水域的水體流動性，實現(xiàn)曝氣充氧，有利于水質(zhì)保持。表I裝置性能參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種用于人工景觀湖的水流加速曝氣裝置，其特征在于，包括浮板(2)，所述浮板(2)上設(shè)置有太陽能電池板(I)，所述浮板(2)下部與主箱⑷相連；所述主箱⑷的兩側(cè)設(shè)置有進水管(3)和出水管(7);所述主箱(4)內(nèi)設(shè)置有動カ部件(5);所述主箱(4)的中間頂部位置設(shè)置有進氣管出)，所述進氣管(6)貫穿所述浮板(2);所述水流加速曝氣裝置根據(jù)人工景觀湖局部水域水流和水質(zhì)狀況，確定安裝位置，由索錨固定漂浮于湖面； 所述太陽能電池板(I)吸收太陽能并轉(zhuǎn)換為電能，將所述電能傳輸至動力部件(5)，所述動カ部件(5)轉(zhuǎn)動并形成負壓，所述進水管(3)的水被吸入，通過所述動カ部件(5)實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換；所述進氣管(6)吸入空氣，空氣和水混合后通過所述出水管(7)排入湖中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用于人工景觀湖的水流加速曝氣裝置，其特征在于，所述動カ部件(5)包括電機(5-1)和葉輪(5-2)， 所述電機(5-1)接收所述電能帶動所述葉輪(5-2)轉(zhuǎn)動，所述葉輪(5-2)的中心形成負壓；同時，所述進水管⑶的水被吸入，當(dāng)水體達到所述葉輪(5-2)的外周時，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換；所述葉輪(5-2)做功后，流速増大，通過所述進氣管(6)吸入空氣，空氣和水混合后通過所述出水管(7)排入湖中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用于人工景觀湖的水流加速曝氣裝置，其特征在于，所述太陽能電池板(I)呈蓮花狀，根據(jù)人工景觀湖所在地區(qū)的太陽直射角調(diào)整開啟角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用于人工景觀湖的水流加速曝氣裝置，其特征在于，所述進水管(3)處設(shè)攔污柵(3-1);通過所述攔污柵(3-1)實現(xiàn)了對水體中雜物的攔截。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于人工景觀湖的水流加速曝氣裝置，浮板上設(shè)置有太陽能電池板，浮板下部與主箱相連；主箱的兩側(cè)設(shè)置有進水管和出水管；主箱內(nèi)設(shè)置有動力部件；主箱的中間頂部位置設(shè)置有進氣管，進氣管貫穿浮板；太陽能電池板吸收太陽能并轉(zhuǎn)換為電能，將電能傳輸至動力部件，動力部件轉(zhuǎn)動并形成負壓，進水管的水被吸入，通過動力部件實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換；進氣管吸入空氣，空氣和水混合后通過出水管排入湖中。該裝置綜合利用太陽能電池技術(shù)和曝氣技術(shù)，使湖區(qū)局部水域在靜水時能夠通過人工機械方式增加水體流動性、提高復(fù)氧率，流動促進了水體污染物的對流交換和稀釋，曝氣充氧加快了水體復(fù)氧，有利于增強水體自凈能力，加快了污染物降解，改善了水體水質(zhì)。
文檔編號C02F3/02GK102815800SQ20121028648
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者張晨, 許潔, 高學(xué)平 申請人:天津大學(xué)