一種風能深水曝氣太陽能表面耕水式增氧的裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種風能深水曝氣太陽能表面耕水式增氧的裝置，包括風能深水曝氣系統和太陽能表面耕水式增氧系統，其中：所述風能深水曝氣系統包括風輪，及與其相連的轉向器、增速器，風輪將風力動能通過轉向器傳遞給增速器，增速器帶動鼓風機通過排風管連通置于曝氣池內的曝氣管，實現深水曝氣；所述太陽能表面耕水式增氧系統包括太陽能電池板，太陽能電池板連接集成控制系統，所述集成控制系統連接至耕水機；耕水機中的電機的輸出軸連接三片浮板下方的耕水葉片轉動，實現利用太陽能表面耕水增氧。本發明裝置利用風能對深層水體曝氣充氧，利用太陽能進行表面耕水式增氧，解決了當前農村耕水機需要市電而引起的高運行成本問題及現有耕水機深層水體復氧能力不足的問題。
【專利說明】一種風能深水曝氣太陽能表面耕水式增氧的裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種污水處理領域，尤其涉及一種低成本微污染水體增氧裝置。應用于各種中小型污水處理廠厭氧系統后的自然快速增氧及微污染水體的增氧。
【背景技術】
[0002]近年來我國城鎮化發展迅速，生活污水污染環境及湖泊，危害居民生活，破壞生態平衡。尤其中西部小城鎮及新建農村，發展迅速但是污水處理設施配套落后，有的污水廠甚至處于半運行半停止狀態，這是因為污水處理過程中曝氣單元能耗大效率低而導致。
[0003]已公開專利號如CN102642937A《一種利用風能的曝氣增氧系統》涉及到風電機、逆變器等設備，整個系統投資較高，CN102972332《低能耗多功能增氧機》、CN1565995A《一種風力曝氣裝置》雖然解決了能耗問題，但是沒有涉及到深層水體的攪拌問題。
【發明內容】
[0004]本發明目的是提供一種風能深水曝氣太陽能表面耕水式增氧的裝置，在水體增氧動力將由太陽能風能提供，利用風能對深層水體曝氣充氧，利用太陽能進行表面耕水式增氧，解決當前農村耕水機需要市電而引起的高運行成本問題及現有耕水機深層水體復氧能力不足的問題。
[0005]本發明的目的是通過下述技術方案來實現的。
[0006]一種風能深水曝氣太陽能表面耕水式增氧的裝置，包括風能深水曝氣系統和太陽能表面耕水式增氧系統，其中:
[0007]所述風能深水曝氣系統包括風輪，及與其相連的轉向器和增速器，風輪將風力動能通過轉向器傳遞給增速器，增速器帶動鼓風機通過排風管連通置于曝氣池內的曝氣管，實現深水曝氣；
[0008]所述太陽能表面耕水式增氧系統包括太陽能電池板，太陽能電池板連接集成控制系統，所述集成控制系統連接至耕水機；耕水機中的電機的輸出軸連接三片浮板下方的耕水葉片轉動，實現利用太陽能表面耕水增氧。
[0009]進一步地，所述風能深水曝氣系統中，風輪通過支架支撐于曝氣池上方，風輪通過置于支架內的傳動軸與轉向器相連，轉向器輸出端連接增速器，增速器通過緩沖器與彈性聯軸器連接鼓風機，鼓風機連接排風管，排風管末端通曝氣管至曝氣池內。
[0010]進一步地，所述風輪包括連接在傳動軸軸壁上的固定桿，固定桿端部連接有與其垂直設置的風葉輪，所述風葉輪為弧線形，其中部連接在固定桿端部，兩端部弧線與風葉輪中部水平切線夾角為I?3°。
[0011]進一步地，所述增速器采用逆裝減速器實現，將減速器的輸出端接轉向器，轉向器通過齒輪嚙合，其輸入端連接傳動軸，轉向器輸出端通過蝸旋齒輪與蝸旋小齒輪嚙合。
[0012]進一步地,所述蝸旋齒輪與蝸旋小齒輪傳動比η = 5?70。
[0013]進一步地，所述太陽能表面耕水式增氧系統中，耕水機包括互呈120°分布的三片浮板，以及固定在三片相交浮板中心的電機，電機的輸出軸連接耕水傳動桿，耕水傳動桿連接三片浮板沿其旋轉。
[0014]進一步地，所述三片浮板端部下方均設有耕水葉片，耕水葉片高為25-35cm，長為40_60cm。
[0015]進一步地，所述單體浮板為葉片狀，葉片根部為設有開孔的圓弧狀，葉片臂為錐體狀,臂長 100-120cm。
[0016]進一步地，所述電機上表面設有保護罩，保護罩直徑為40-50cm。
[0017]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
[0018]1、采用太陽能風能供能，可長期穩定運行，成本低廉。
[0019]2、采用深水曝氣、表面耕水的方式對污水進行增氧，復氧效率高。
[0020]3、采用風葉輪的結構安裝優勢，葉輪與豎直線偏角I?3°，最大程度利用風能給水池曝氣。
[0021]4、風能曝氣機應用于整個好氧池，太陽能耕水增氧機可以根據需要設置單組或多組，位置靈活多變。
[0022]5、通過轉向器和增速器高效利用風光能量，結合風葉輪角度的安裝優勢，水上水下同時給水體增氧，受氣象條件限制較小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明主體結構示意圖。
[0024]圖2是本發明風葉輪仰視圖。
[0025]圖3是本發明增速器示意圖。
[0026]圖4是本發明耕水機主體示意圖。
[0027]圖5是本發明浮板與耕水葉片示意圖。
[0028]圖中:1_太陽能電池板；2_集成控制系統；3_耕水機主體；4_風葉輪；5_傳動軸；6-支架；7_增速器；8_鼓風機；9_排風管；10_曝氣管；11_電機；12-保護罩；13-耕水葉片；14-耕水傳動桿；15_浮板；16-渦旋小齒輪；17渦旋齒輪；18-緩沖器；19-彈性聯動軸；20-固定桿；21轉向器。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖及實施例對本發明做進一步說明。
[0030]如圖1所示，本發明的風能深水曝氣太陽能表面耕水式增氧的裝置，包括風能深水曝氣系統和太陽能表面耕水式增氧系統，其中:
[0031]風能深水曝氣系統包括風力系統、增速系統、鼓風系統和增氧系統。風力系統包括風輪4、支架6和傳動軸5。增速系統包括轉向器21、逆裝減速器(增速器)7、緩沖器18和彈性聯動軸19 (見圖5)。鼓風系統包括鼓風機8和排風管9。增氧系統包括曝氣管10。
[0032]其中，風能深水曝氣系統包括通過支架6支撐于曝氣池上方的風輪4，風輪4通過置于支架6內的傳動軸5與轉向器21相連，轉向器21與增速器7相連，增速器7通過緩沖器18與彈性聯軸器19連接鼓風機8，鼓風機8連接排風管9，排風管9末端通曝氣管10至曝氣池內。
[0033]如圖2所示，風輪4包括連接在傳動軸5軸壁上的固定桿20，固定桿20端部連接有與其垂直設置的風葉輪，所述風葉輪為弧線形，其中部連接在固定桿20端部，兩端部弧線與風葉輪中部水平切線夾角為I?3°。整體裝置由支架6固定在地面上，風葉輪采用改進的安裝方式，葉輪與豎直地面線有一定的偏角，極大限度利用結構的安裝優勢將風能轉化為機械能。
[0034]本裝置的緩沖器18，其輸出端采用齒輪為蝸旋式齒輪。鼓風機葉輪采用開式鼓風輪。
[0035]如圖3所示，增速系統采用逆裝的減速器作為增速器，將減速器的輸出端接轉向器21，轉向器21通過齒輪嚙合，其輸入端連接傳動軸5，轉向器21的輸出端通過蝸旋齒輪17與蝸旋小齒輪16嚙合，蝸旋齒輪17與蝸旋小齒輪16傳動比η = 5?70。
[0036]配以緩沖器18和彈性聯動軸19，彈性聯動軸連接增速系統和鼓風機。
[0037]太陽能表面耕水式增氧系統包括太陽能電池板1，太陽能電池板I連接集成控制系統2，太陽能電池板產生的直流電經集成控制系統向耕水機3供電，同時耕水機3開始工作，中試用太陽能板供能量為100W。
[0038]如圖4、圖5所示，耕水機3包括互呈120°分布的三片浮板15，以及固定在三片相交浮板15中心的電機11,電機11的輸出軸延伸至三片浮板15中心的下端,通過電機11的輸出軸連接耕水傳動桿14。各浮板15端部下方均設有耕水葉片13。電機11上表面設有保護罩12，保護罩12對電機起到保護作用，保護罩12直徑為40cm。
[0039]耕水機3由浮板15產生的浮力漂浮在水面上，浮板15周圍通過固定繩索固定位置。耕水機3得到集成控制系統2供電后，由電機11帶動I浮板15開始轉動，水面部分浮板15帶動耕水葉片13轉動，對水體表面進行攪拌，提高水體表面的復氧能力。單個浮板臂長100cm，耕水葉片13高30cm，長50cm。
[0040]本發明的原理是:
[0041]風能深水曝氣系統中，風葉輪在風力作用下帶動傳動軸5轉動，傳動軸5將風力動能通過轉向器21傳遞給增速器7，增速器7的齒輪轉速達到200r/min帶動鼓風機8的鼓風輪給排風管9鼓氣，排風管內安裝閥門保證管內氣流單向流動，停止鼓氣時閥門自動關閉。排風管內氣流通過分布管到達曝氣管10，實現水體增氧。
[0042]同時，太陽能表面耕水式增氧系統中，耕水機3由浮板15產生的浮力漂浮在水面上，浮板15周圍通過固定繩索固定位置。耕水機3得到集成控制系統2供電后，由電機11帶動浮板15開始轉動,水面部分浮板15帶動耕水葉片13轉動，對水體表面進行攪拌，提高水體表面的復氧能力。單個浮板臂長100cm,耕水葉片13高30cm,長50cm。耕水機3下部擾流系統通過傳動桿14帶動，將水體下部的污水通過風能深水曝氣系統的曝氣管10引導至水體表面，再由表面耕水部分對其進行復氧，使不同深度的水體進行均勻混合充氧，提高污水充氧效率。
[0043]通過現場實測，本裝置風能深水曝氣系統啟動風速1.5m/s，對比傳統風力發電效率=風葉輪0.4*發電機0.9*逆變器0.95*鼓風機0.8，省去了風力發電過程，總效率提高11%。
[0044]本裝置的集成控制系統由逆變器、控制器和蓄電池組成，太陽能電池板產生的直流電由逆變器轉化為交流電儲存在蓄電池中，由控制器控制蓄電池向耕水機供電。
[0045]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的【具體實施方式】僅限于此，對于本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本發明由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。
【權利要求】
1.一種風能深水曝氣太陽能表面耕水式增氧的裝置，其特征在于:包括風能深水曝氣系統和太陽能表面耕水式增氧系統，其中: 所述風能深水曝氣系統包括風輪(4)，及與其相連的轉向器(21)和增速器(7)，風輪(4)通過轉向器(21)將風力動能傳遞給增速器(7)，增速器(7)帶動鼓風機(8)通過排風管(9)連通置于曝氣池內的曝氣管(10)，實現深水曝氣； 所述太陽能表面耕水式增氧系統包括太陽能電池板(I)，太陽能電池板(I)連接集成控制系統⑵，所述集成控制系統⑵連接至耕水機(3);耕水機(3)中的電機(11)的輸出軸連接三片浮板(15)下方的耕水葉片(13)轉動，實現利用太陽能表面耕水增氧。
2.根據權利要求1所述的風能深水曝氣太陽能表面耕水式增氧的裝置，其特征在于:所述風能深水曝氣系統中，風輪(4)通過支架(6)支撐于曝氣池上方，風輪(4)通過置于支架(6)內的傳動軸(5)與轉向器(21)相連，轉向器輸出端連接增速器(7)，增速器(7)通過緩沖器(18)與彈性聯軸器(19)連接鼓風機(8)，鼓風機(8)連接排風管(9)，排風管(9)末端通曝氣管(10)至曝氣池內。
3.根據權利要求1所述的風能深水曝氣太陽能表面耕水式增氧的裝置，其特征在于:所述風輪(4)包括連接在傳動軸(5)軸壁上的固定桿(20)，固定桿(20)端部連接有與其垂直設置的風葉輪，所述風葉輪為弧線形，其中部連接在固定桿(20)端部，兩端部弧線與風葉輪中部水平切線夾角為I?3°。
4.根據權利要求1所述的風能深水曝氣太陽能表面耕水式增氧的裝置，其特征在于:所述增速器采用逆裝減速器實現，將減速器的輸出端連接轉向器(21)，轉向器(21)通過齒輪嚙合，其輸入端連接傳動軸(5)，輸出端通過蝸旋齒輪(17)與蝸旋小齒輪(16)嚙合。
5.根據權利要求4所述的風能深水曝氣太陽能表面耕水式增氧的裝置，其特征在于:所述蝸旋齒輪(17)與蝸旋小齒輪(16)傳動比η = 5?70。
6.根據權利要求1所述的風能深水曝氣太陽能表面耕水式增氧的裝置，其特征在于:所述太陽能表面耕水式增氧系統中，耕水機(3)包括互呈120°分布的三片浮板(15)，以及固定在三片相交浮板(15)中心的電機(11),電機(11)的輸出軸連接耕水傳動桿(14),耕水傳動桿(14)連接三片浮板(15)沿其旋轉。
7.根據權利要求6所述的風能深水曝氣太陽能表面耕水式增氧的裝置，其特征在于:所述三片浮板(15)端部下方均設有耕水葉片(13)，耕水葉片(13)高為25-35cm，長為40_60cm。
8.根據權利要求6所述的風能深水曝氣太陽能表面耕水式增氧的裝置，其特征在于:所述單體浮板(15)為葉片狀，葉片根部為設有開孔的圓弧狀，葉片臂為錐體狀，臂長100_120cm。
9.根據權利要求1所述的風能深水曝氣太陽能表面耕水式增氧的裝置，其特征在于:所述電機(11)上表面設有保護罩(12),保護罩(12)直徑為40-50cm。
【文檔編號】C02F3/02GK104230019SQ201410464940
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月12日 優先權日:2014年9月12日
【發明者】孫長順, 薛旭東, 王西鋒, 張振文, 董雯, 王麗香, 王曉濤, 李英杰 申請人:陜西省環境科學研究院