[实用新型]一种水体风能复氧装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及环保类水质净化技术领域，具体涉及一种水体风能复氧装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，环境污染形势日益严峻，城市河流、湖泊等自然水体不同程度地受到污染，特别是中小型水体长期处于富营养化状态，甚至出现黑臭现象，严重影响了居民生活和城市环境，制约了生态型城市建设。城市污染水体均表现出共同的现象，即溶解氧含量过低，甚至趋近于零，其根本原因是水中污染物引起异养微生物大量生长繁殖，造成水体的耗氧速率大于复氧速率，耗尽了水体中的溶解氧，使好氧微生物逐渐失去生长优势，厌氧微生物占据主导，水体呈现厌氧状态，有机污染物被厌氧微生物分解生成甲烷、氨气、硫化氢等物质，水体散发异味，水质变差。

提高水体溶解氧含量的最直接措施是采用人工向水体充入空气的方法，弥补自然复氧的不足，加速水体复氧过程，以提高水体的溶解氧水平，恢复和增强水体中好氧微生物的活力，使水体中的污染物得以净化，改善水体的环境质量，尽快恢复水体生态系统。

目前，国内外河、湖复氧技术方法主要分为动力型和工程型。动力型复氧主要是向水中充空气和向水中充纯氧的曝气系统。包括鼓风机-微孔布气管曝气系统、纯氧-微孔管曝气系统、纯氧-混流增压系统、叶轮吸气推流式曝气器、水下射流曝气设备等。工程型复氧主要包括采用不同形式的水工建筑物、水土建筑物溢流坝面加糙、接触氧化透水堤坝、跌水曝气充氧等水力学方法。

纯氧曝气制氧设备在工程投资中比例很大，设备运行成本也很高，普适性较差。在空气曝气系统中，鼓风机-微孔布气管曝气系统的氧转移效率可达25-35％(水深5米)，被广泛运用于城市生活污水与工业废水的好氧生化处理中，其布气管安装工程量较大，水平定位施工精度要求高，损坏后维修困难，低水位曝气动力不足，鼓风机房占地面积大，噪声大，投资费用较大。

叶轮吸气推流式曝气器，其工作原理是通过在水下高速旋转的叶轮在进气通道中形成负压，空气通过进气孔进入水中，但运行噪音大，叶轮易被堵塞缠绕，影响航运。

水下射流曝气设备。其利用潜水泵降水吸入增压从泵体高速推出，设置在出水导管上的水射器将空气吸入，气-水混合液经水力混合切割后进入水体，但维修麻烦，噪音较大。

结构型复氧方式中的水工泄水建筑物对耗氧性污染河流中溶解氧的恢复有明显作用，其通常可分为自由溢流复氧和闸下出流复氧两种情况。但在自由溢流复氧和闸下出流复氧这两种情况下，泄水建筑物上游溶解氧一般不会很低，经过自由溢流复氧和闸下出流复氧作用，下游溶解氧较高，甚至会出现超饱和的状态。

溢流坝面加糙。增加水体紊动作用，能够增加水中溶解氧含量，在溢流坝面上设置人工加糙物后，水体紊动加剧，空气被卷吸进入水体形成溶解氧在橡胶坝面上粘贴有阶梯情况下，当水流遇到阶梯时，与阶梯强烈碰撞，使水体表面产生大小不等的旋涡，同时引起水面变形，增大水气界面比表面积，并且旋涡大小与水面变形程度取决于水体的紊动特性。由于水体紊动旋涡的作用，会使界面附近气体被卷吸进入水体内部，造成界面处气体浓度远大于水体内部的溶解氧浓度，形成表面气体富集层，气体富集层中的一部分氧气会与水体作用形成溶解氧，然后向水下扩散，而另一部分未形成溶解氧的气体会被重新释放回到大气中，由于这一相互过程的作用，使氧亏水体溶解氧浓度不断补充，增加了水体溶解氧。

接触氧化透水堤。在河道中间沿水流方向建一条可透水的隔堤(即用多孔材料砌筑的接触氧化透水堤)，将河隔成两条，并在两条河的上下游端建闸，通过闸门的操作，使隔堤两侧产生水位差。即开启上游一侧和下游另一侧的闸门，关闭另两个闸门，使一侧河道水流通过接触氧化透水堤流向另一侧，进行水质净化。然后，依次变化闸门的开闭组合，使水流改变透水方向。

跌水曝气充氧是使水体从高处多级跌落自然复氧，以满足接触氧化池对溶解氧的需求。利用相邻两接触氧化池间的高差，使水在跌落过程中与空气接触进行充氧，单池中设隔板，水从隔板一侧流入，穿过隔板底部从另一侧流出。

综上，传统的动力复氧效率高，但运行时主要面临如下问题：高能耗，易产生二次污染，影响水温，产生噪声等。运行成本昂贵，移动性差，设备维护繁琐不便。而工程型复氧方法能耗和效率相对较低，但工程造价昂贵，占地面积大，对地形地势要求较高，尤其是如何对已有构筑物进行改造难度和局限性较大。因此，如何经济、节能、有效的增加水中溶解氧含量，并不产生二次污染，是地表水水质改善的关键问题。

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