專利名稱：一種水體風能復氧裝置及其水體復氧方法
技術領域：
本發明涉及環保類水質凈化技術領域，具體涉及一種水體風能復氧裝置及其水體
復氧方法。
背景技術：
隨著我國經濟的快速發展，環境污染形勢日益嚴峻，城市河流、湖泊等自然水體不 同程度地受到污染，特別是中小型水體長期處于富營養化狀態，甚至出現黑臭現象，嚴重影 響了居民生活和城市壞境，制約了生態型城市建設。城市污染水體均表現出共同的現象， 即溶解氧含量過低，甚至趨近于零，其根本原因是水中污染物引起異養微生物大量生長繁 殖，造成水體的耗氧速率大于復氧速率，耗盡了水體中的溶解氧，使好氧微生物逐漸失去生 長優勢，厭氧微生物占據主導，水體呈現厭氧狀態，有機污染物被厭氧微生物分解生成h2S、 CH4, NH3等物質，水體散發異味，水質變差。提高水體溶解氧含量的最直接措施是采用人工向水體充入空氣的方法，彌補自然 復氧的不足，加速水體復氧過程，以提高水體的溶解氧水平，恢復和增強水體中好氧微生物 的活力，使水體中的污染物得以凈化，改善水體的環境質量，盡快恢復水體生態系統。傳統 的充氧方式是在岸邊設置電動鼓風機房，通過管道將空氣引入水體中，達到增氧的目的。用 于充氧的電動鼓風機功率一般都比較大，因此這種充氧方式存在的最大問題是在治理水體 污染的同時，需要消耗大量電能，給污染治理部門帶來沉重負擔，無法達到我國的節能降耗 要求。此外，電動鼓風機，特別是大功率的電動鼓風機，其噪音一般都比較大，會給周圍環境 帶來噪音污染。
發明內容
本發明的目的在于提供一種無動力消耗、無噪音污染、供氧效果好、能源利用效率 高、可美化環境的水體風能復氧裝置，重點解決傳統的充氧方式存在的動力消耗大、噪音污 染嚴重的問題，實現利用自然風力資源有效提高水體溶解氧含量的目的。為了實現上述目的，本發明的技術方案是一種水體風能復氧裝置，包括地上部分 和水下部分，其特征在于地上部分為風能供氧機，包括塔架，塔架上部設有風力機葉片和 尾舵，葉片與空氣壓縮機連接，水下部分為浮動式曝氣裝置，浮動式曝氣裝置包括穿孔管， 穿孔管上設有浮球，空氣壓縮機與穿孔管通過空氣管道連接。根據本發明的一個實施例，塔 架直立在地上，塔架上部一端為水平軸葉片，另一端設置尾舵，葉片通過輪轂與空氣壓縮機 相連，尾舵通過連接桿與空氣壓縮機相連，塔架底部設有出氣口，塔架內設有輸氣管，輸氣 管一端與空氣壓縮機連接，輸氣管另一端與設在塔架底部的出氣口連接，出氣口連接空氣 管道，空氣管道的另外一端與曝氣裝置的穿孔管連通。本發明的目的在于提供一種利用風能綠色能源的水體復氧方法，重點解決傳統水 體復氧技術存在的動力消耗大、噪音污染嚴重的問題，實現水體充氧過程的節能降耗和生 態環保。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是一種水體復氧方法，其特征在于風力機 葉片與空氣壓縮機相連，葉片轉動過程中，帶動壓縮機產生壓縮空氣，壓縮空氣通過輸氣管 輸送至塔架底部，由塔架底部出氣口排出進入空氣管道，最后再進入穿孔管，通過穿孔管的 空氣擴散作用實現對水體的充氧曝氣。本發明主要包括地上部分的風能供氧機和水下部分的浮動式曝氣裝置，兩部分通 過空氣管道相連，在風力帶動下風力機葉片旋轉，驅動空氣壓縮機產生壓縮空氣，壓縮空氣 先進入塔架中的輸氣管，再通過空氣管道輸送至浮動式曝氣裝置，最后通過穿孔管的空氣 擴散作用實現對水體的曝氣充氧。本發明的積極效果體現在水體風能復氧裝置利用自然 風能對水體進行充氧曝氣，節省了電力資源，降低了噪聲，具有節能降耗、降噪效果；水體風 能復氧裝置可提高水體溶解氧含量，改變水體微生態環境，強化水體自凈能力，改善水環境 質量；水體風能復氧裝置直接將風能轉化為壓縮空氣能對水體進行充氧曝氣，減少了能量 損失，能源利用效率高；組團式的水體風能復氧裝置可構成一道亮麗風景線，美化水體景 觀。
圖1為本發明的結構示意2為浮動式曝氣裝置的俯視圖
具體實施例方式如圖所示，一種水體風能復氧裝置，其特征在于地上部分為風能供氧機，包括塔 架1及其上部的風力機葉片2、空氣壓縮機3和尾舵4，水下部分為浮動式曝氣裝置，包括浮 球5和穿孔管6，風能供氧機與曝氣裝置通過空氣管道7連接。塔架1直立在地上，塔架上 部一端為風力機葉片1，風力機葉片1水平安裝，四葉型，葉片1通過輪轂與中間的空氣壓縮 機3相連，塔架1上部另一端設置尾舵4，用于控制葉片方向和轉速，尾舵4通過連接桿與空 氣壓縮機3相連，空氣壓縮機3外部設置機艙罩，塔架1下部設有出氣口 8，出氣口 8連接空 氣管道7，空氣管道7的另外一端連接曝氣裝置。曝氣裝置包括穿孔管6，穿孔管6上方通 過連接桿9與浮球5連接，曝氣裝置的浮球5浮在水面，穿孔管6位于水下0. 8 1. 5m。穿 孔管6表面設有出氣孔10，穿孔管表面出氣孔的孔徑為3 5mm，穿孔管6中心設有空氣通 道(圖中未示出)與出氣孔10連通，連接件9中心也設有空氣通道(圖中未示出)與穿孔 管6的空氣通道連通，連接桿9設有與空氣通道連通的進氣口 11，該進氣口 11通過空氣管 道7連接風能供氧機塔架下部的出氣口 8。在葉片轉動過程中，帶動空氣壓縮機產生壓縮空 氣，壓縮空氣通過塔架中的輸氣管輸送至塔架底部，由塔架底部出氣口排出進入空氣管道， 最后再進入穿孔管，通過穿孔管的空氣擴散作用實現對水體的充氧曝氣。葉片采用高升力 系數、高升阻比翼型，主體部分為薄壁空腹玻璃鋼結構，比金屬材料輕20%以上，實現葉片 的輕量化，葉片在風速2. 5m/s 20m/s范圍內都能轉動做功，穿孔管始終保持在液面以下 0. 8 1. 5m 深。本發明利用風力資源對水體進行充氧曝氣，其具體特征如下1、利用葉片旋轉過程產生的壓縮空氣對水體供氧，無需消耗電力能源，在治理水 體污染的同時，實現了節能降耗，具有顯著的環境效益和社會效益。
2、通過將風能直接轉化為壓縮空氣能，減少了能量損失，提高了能源利用效率。3、風能供氧機的外表面設有熒光層，既可在夜間形成亮麗的視覺效果，又可起到 警示、保護作用。4、機艙罩對葉片產生高效率的氣動性能提供了良好的促進作用，同時保證了空氣 壓縮機能夠長期使用，延長維護周期。5、采用浮動式曝氣裝置，可隨水位變化而上下浮動，使穿孔管始終保持在液面以 下0. 8 1. 5m深。由于連接桿的長度固定，而浮球始終位于水面上，因此，穿孔管始終保持 在液面以下同一深度位置，保證穿孔管出氣口壓力恒定，維持充氧效率穩定。6、水體風能復氧裝置不但本身無噪音污染，組團式的風能復氧裝置可在濱岸帶形 成一道亮麗的風景線，在凈化水體的同時，提高了水體景觀的美學效果。
權利要求
1 一種水體風能復氧裝置，包括地上部分和水下部分，其特征在于地上部分為風能 供氧機，包括塔架，塔架上部設有風力機葉片和尾舵，葉片與空氣壓縮機連接，水下部分為 浮動式曝氣裝置，浮動式曝氣裝置包括穿孔管，穿孔管上設有浮球，空氣壓縮機與穿孔管通 過空氣管道連接。
2.根據權利要求1所述的一種水體風能復氧裝置，其特征在于塔架直立在地上，塔架 上部一端為水平軸葉片，另一端設置尾舵，葉片通過輪轂與空氣壓縮機相連，尾舵通過連接 桿與空氣壓縮機相連，塔架底部設有出氣口，塔架內設有輸氣管，輸氣管一端與空氣壓縮機 連接，輸氣管另一端與設在塔架底部的出氣口連接，出氣口連接空氣管道，空氣管道的另外 一端與曝氣裝置的穿孔管連通。
3.根據權利要求1或2所述的一種水體風能復氧裝置，其特征在于曝氣裝置包括 穿孔管，穿孔管上方通過連接桿與浮球連接，曝氣裝置的浮球浮在水面，穿孔管位于水下 0. 8 1. 5mο
4.根據權利要求2所述的一種水體風能復氧裝置，其特征在于葉片主體部分為薄壁 空腹玻璃鋼結構。
5.一種水體復氧方法，其特征在于風力機葉片與空氣壓縮機相連，葉片轉動過程中，帶 動壓縮機產生壓縮空氣，壓縮空氣通過輸氣管輸送至塔架底部，由塔架底部出 氣口排出進 入空氣管道，最后再進入穿孔管，通過穿孔管的空氣擴散作用實現對水體的充氧曝氣。
6.根據權利要求5所述的水體復氧方法，其特征在于葉片主體部分為薄壁空腹玻璃 鋼結構。
7.根據權利要求5所述的水體復氧方法，其特征在于曝氣裝置的浮球浮在水面，穿孔 管位于水下0. 8 1. 5mο
全文摘要
本發明提供了一種水體風能復氧裝置，其特征在于地上部分為利用自然風能的供氧機，包括塔架及其上部的風力機葉片、空氣壓縮機和尾舵，水下部分為浮動式曝氣裝置，包括浮球和穿孔管，風能供氧機與曝氣裝置通過空氣管道連接。本發明的積極效果體現在水體風能復氧裝置利用自然風能對水體進行充氧曝氣，節省了電力資源、降低了噪聲，具有節能降耗、降噪效果；水體風能復氧裝置可提高水體溶解氧含量，改變水體微生態環境，強化水體自凈能力，改善水環境質量；水體風能復氧裝置直接將風能轉化為空氣壓縮能對水體進行充氧曝氣，減少了能量損失，能源利用效率高；組團式的水體風能復氧裝置可構成一道亮麗風景線，可美化水體景觀。
文檔編號F03D9/00GK102086065SQ200910199888
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月3日 優先權日2009年12月3日
發明者丁玉平, 周研, 張辰, 徐平, 曹龍金, 王國華, 胡建忠, 虞國光, 譚學軍, 陳嫣 申請人:上海爾華杰機電裝備制造有限公司, 上海市政工程設計研究總院, 上海申虹投資發展有限公司