申請日2010.07.26

　　公開(公告)日2010.12.15

　　IPC分類號C02F3/12; F03D1/00; F03D9/00

　　摘要

　　本發(fā)明所涉及的聚風(fēng)增壓風(fēng)能光能水處理裝置，從上部聚風(fēng)罩的聚風(fēng)口到下部的風(fēng)力輸送水平管末端的空氣擴(kuò)散裝置，形成聚風(fēng)增壓的風(fēng)能利用通道，直接利用風(fēng)能和光能的自然能源進(jìn)行水處理。聚風(fēng)罩將風(fēng)能集聚，風(fēng)力增壓狹管和風(fēng)力輸送管道將風(fēng)力增壓，勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置在風(fēng)力大時(shí)向外部輸出電能，光電轉(zhuǎn)換裝置通過光伏電池不斷將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能并存儲于電能存儲自控裝置內(nèi)為水處理提供輔助能源，保障足夠的風(fēng)力經(jīng)風(fēng)力輸送管道繼續(xù)進(jìn)入曝氣水處理裝置的水中，持續(xù)進(jìn)行水的攪拌、充氧、浮選等過程。本裝置的水處理設(shè)施一次性投入長期使用，可極大降低水處理設(shè)施的運(yùn)行費(fèi)用，有利于水污染防治，具有節(jié)約資源、低碳環(huán)保的多種功效。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種聚風(fēng)增壓風(fēng)能光能水處理裝置，其特征在于，由上部聚風(fēng)裝置和下部固定支撐裝置組成，上部聚風(fēng)裝置包括聚風(fēng)罩(1)、勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置(4)、異徑彎管(6)，下部固定支撐裝置包括風(fēng)力增壓狹管(13)、風(fēng)力輸送管道、電能存儲自控裝置(18)、固定支撐架(15)、光電轉(zhuǎn)換裝置(16);聚風(fēng)罩(1)位于整個(gè)裝置的頂部，聚風(fēng)罩(1)內(nèi)設(shè)置勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置(4)，勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置(4)的外部有風(fēng)葉(5)，聚風(fēng)罩(1)后端連接異徑彎管(6)，異徑彎管(6)下部連接的雙法蘭短管(10)連接固定支撐裝置上部風(fēng)力增壓狹管(13)外部的雙法蘭短管(14)，風(fēng)力增壓狹管(13)上部連接的法蘭短管(11)套在雙法蘭短管(10)內(nèi);風(fēng)力增壓狹管(13)連接風(fēng)力輸送管道的風(fēng)力輸送垂直管(17)，風(fēng)力輸送垂直管(17)接連風(fēng)力輸送水平管(19)，風(fēng)力輸送水平管(19)與曝氣水處理裝置(22)連通，從上部聚風(fēng)罩(1)的聚風(fēng)口到下部的風(fēng)力輸送水平管(19)的末端，形成聚風(fēng)增壓的風(fēng)能利用通道。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚風(fēng)增壓風(fēng)能光能水處理裝置，其特征在于，位于整個(gè)裝置頂部的聚風(fēng)罩(1)呈喇叭狀，聚風(fēng)罩(1)前端的聚風(fēng)口設(shè)置有防護(hù)格網(wǎng)(2)。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚風(fēng)增壓風(fēng)能光能水處理裝置，其特征在于，勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置(4)固定在聚風(fēng)罩(1)內(nèi)的井字架(3)上，勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置(4)的外部有風(fēng)葉(5)。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚風(fēng)增壓風(fēng)能光能水處理裝置，其特征在于，聚風(fēng)罩(1)后端連接的異徑彎管(6)背部設(shè)置風(fēng)向三角翼(9)，風(fēng)向三角翼(9)的平衡連接桿(8)固定在異徑彎管(6)的背部側(cè)壁上。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚風(fēng)增壓風(fēng)能光能水處理裝置，其特征在于，異徑彎管(6)背部上端設(shè)置重力泄風(fēng)裝置(7)，重力泄風(fēng)裝置(7)由扣在異徑彎管(6)背部上端通風(fēng)口上的凹形片構(gòu)成，凹形片上側(cè)由活動鉸鏈連接在異徑彎管(6)的側(cè)壁上。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚風(fēng)增壓風(fēng)能光能水處理裝置，其特征在于，風(fēng)力增壓狹管(13)上部連接的法蘭短管(11)與異徑彎管(6)下部連接的雙法蘭短管(10)之間設(shè)置環(huán)形滑動軸承(12)，使上部聚風(fēng)裝置在下部固定支撐裝置上轉(zhuǎn)動。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚風(fēng)增壓風(fēng)能光能水處理裝置，其特征在于，風(fēng)力增壓狹管(13)為上端管口內(nèi)徑大、下端管口內(nèi)徑小的錐臺形管，上端管口連接法蘭短管(11)，下端管口連接風(fēng)力輸送垂直管(17)的上端。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚風(fēng)增壓風(fēng)能光能水處理裝置，其特征在于，風(fēng)力輸送水平管(19)通入曝氣水處理裝置22中的一端設(shè)置空氣擴(kuò)散裝置(24)。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚風(fēng)增壓風(fēng)能光能水處理裝置，其特征在于，光電轉(zhuǎn)換裝置(16)設(shè)置在固定支撐架(15)上，與固定支撐架(15)下部的電能存儲自控裝置(18)電纜連接，電能存儲自控裝置(18)與上部聚風(fēng)罩(1)內(nèi)勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置(4)的發(fā)電電動轉(zhuǎn)換裝置電纜連接。

　　說明書

　　聚風(fēng)增壓風(fēng)能光能水處理裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及水處理裝置，特別是涉及利用風(fēng)能、光能自然能的水處理裝置。

　　背景技術(shù)

　　在鐵路、市政水處理工藝中，活性污泥法是一種應(yīng)用最廣泛的耗氧生化水處理技術(shù)，而曝氣則是好氧生化處理工藝中的重要環(huán)節(jié)。曝氣的作用是向水處理設(shè)施的水中充氧，在曝氣區(qū)內(nèi)產(chǎn)生足夠的混合作用和水循環(huán)流動，產(chǎn)生并維持有效的氣水接觸，使泥、水、氣三者充分混合，保持污水內(nèi)微生物、底物、溶解氧狀態(tài)平衡，在生物氧化作用不斷消耗氧氣的情況下保持水中一定的溶解氧濃度，保證微生物生化作用所需的溶解氧，并使水中的生物固體處于懸浮狀態(tài)，為微生物降解有機(jī)物提供有利的生化反應(yīng)條件。

　　現(xiàn)有技術(shù)采用的曝氣方法有鼓風(fēng)曝氣、機(jī)械曝氣、射流曝氣以及多方法聯(lián)合使用的混合曝氣。

　　鼓風(fēng)曝氣是由電動機(jī)驅(qū)動的鼓風(fēng)機(jī)通過送風(fēng)管鼓風(fēng)進(jìn)入曝氣池內(nèi)，使空氣中的氧更多地進(jìn)入水中，增加水中溶解氧含量。

　　機(jī)械曝氣利用裝設(shè)在曝氣池內(nèi)葉輪的轉(zhuǎn)動，劇烈地?cái)噭映貎?nèi)的水面，使池內(nèi)的水循環(huán)流動，不斷變化和更新液面并產(chǎn)生強(qiáng)烈水躍，從而使空氣中的氧與水滴或水氣界面充分接觸并傳入液相中去。

　　射流曝氣是通過水射流泵將空氣吸入，使空氣與水充分混合并增加水中溶解氧含量。

　　常用的曝氣設(shè)備有：轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)，轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)，立式表曝機(jī)，射流曝氣機(jī)，離心曝氣機(jī)等。

　　不論上述哪種曝氣方法和應(yīng)用哪種曝氣裝置都需要大量電能，使曝氣成為好氧生化處理系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用最高的工藝環(huán)節(jié)，曝氣充氧電耗一般占總動力消耗的60%～70%。因此，曝氣設(shè)備的選擇和改進(jìn)是曝氣技術(shù)運(yùn)行成本控制和經(jīng)濟(jì)效益提高的關(guān)健。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對上述現(xiàn)有的水處理曝氣過程存在耗電量大、運(yùn)行成本高的問題，本發(fā)明推出聚風(fēng)增壓風(fēng)能光能水處理裝置，其目的在于，直接利用風(fēng)能和光能的自然能源，實(shí)現(xiàn)水?dāng)嚢�、充氧、浮選過程，完成耗氧水處理曝氣，以克服水處理設(shè)施完全依賴電力資源，減輕水處理企業(yè)面臨的能耗高和運(yùn)行費(fèi)用大的困難局面。

　　本發(fā)明涉及的聚風(fēng)增壓風(fēng)能光能水處理裝置呈立式結(jié)構(gòu)，由上部聚風(fēng)裝置和下部固定支撐裝置組成。上部聚風(fēng)裝置包括聚風(fēng)罩、勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置、異徑彎管、重力泄風(fēng)裝置、風(fēng)向三角翼。下部固定支撐裝置包括風(fēng)力增壓狹管、風(fēng)力輸送管道、固定支撐架、光電轉(zhuǎn)換裝置、電能存儲自控裝置。

　　上部聚風(fēng)裝置和下部固定支撐裝置通過套管連接，并通過套管間的環(huán)形滑動軸承將上部聚風(fēng)裝置重載傳遞到下部固定支撐裝置。

　　聚風(fēng)罩位于整個(gè)裝置的頂部，呈喇叭狀，聚風(fēng)罩前端的聚風(fēng)口設(shè)置有格網(wǎng)。聚風(fēng)罩內(nèi)設(shè)置勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置，勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置包括定子動子耦合勵磁線圈、風(fēng)速離心開關(guān)、發(fā)電電動轉(zhuǎn)換裝置和設(shè)置在外部的風(fēng)葉。風(fēng)葉的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接動子耦合勵磁線圈的轉(zhuǎn)軸，風(fēng)速離心開關(guān)設(shè)置在風(fēng)葉的轉(zhuǎn)軸上，風(fēng)速離心開關(guān)的活動電刷連接發(fā)電電動轉(zhuǎn)換裝置。勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置在風(fēng)速離心開關(guān)的不同連接狀態(tài)下，可以進(jìn)入電動機(jī)工作狀態(tài)或者進(jìn)入發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)軸快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)速離心開關(guān)通過發(fā)電電動轉(zhuǎn)換裝置使勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置進(jìn)入發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)，向外部輸出電能;當(dāng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)軸慢速旋轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)速離心開關(guān)通過發(fā)電電動轉(zhuǎn)換裝置使勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置進(jìn)入電動機(jī)工作狀態(tài)，接收外部輸入的電能，使風(fēng)葉轉(zhuǎn)速加快。

　　聚風(fēng)罩后端由法蘭連接異徑彎管，異徑彎管背部設(shè)置風(fēng)向三角翼，異徑彎管背部上端設(shè)置重力泄風(fēng)裝置。重力泄風(fēng)裝置由扣在異徑彎管背部上端通風(fēng)口上的凹形片構(gòu)成，凹形片上側(cè)由活動鉸鏈連接在異徑彎管的側(cè)壁上。

　　下部固定支撐裝置的固定支撐架將風(fēng)力增壓狹管、風(fēng)力輸送管道固定設(shè)置在曝氣水處理裝置近旁，風(fēng)力輸送管道與曝氣水處理裝置連通。

　　風(fēng)力增壓狹管設(shè)置在固定支撐裝置上部雙法蘭短管內(nèi)，固定支撐裝置上部的雙法蘭短管與上部聚風(fēng)裝置的異徑彎管下部的雙法蘭短管聯(lián)接。風(fēng)力增壓狹管上部連接的法蘭短管套在異徑彎管下部連接的雙法蘭短管內(nèi)，從而形成上部聚風(fēng)裝置和下部固定支撐裝置連接的套管，套管間的環(huán)形滑動軸承將上部聚風(fēng)裝置重載傳遞到下部固定支撐裝置。

　　風(fēng)力增壓狹管上部內(nèi)徑大，下部內(nèi)徑小，內(nèi)徑小的下端連接風(fēng)力輸送管的風(fēng)力輸送垂直管。風(fēng)力輸送垂直管的另一端連接風(fēng)力輸送水平管，風(fēng)力輸送水平管通入曝氣水處理裝置中，從而使風(fēng)力輸送管道與曝氣水處理裝置連通。風(fēng)力輸送水平管通入曝氣水處理裝置中的一端設(shè)置空氣擴(kuò)散裝置，空氣擴(kuò)散裝置為帶噴氣孔的短管。

　　光電轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置在固定支撐架上，與固定支撐架下部的電能存儲自控裝置電纜連接。電能存儲自控裝置與上部聚風(fēng)罩內(nèi)勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置的發(fā)電電動轉(zhuǎn)換裝置電纜連接，還與曝氣水處理裝置中設(shè)置的綜合檢測裝置電纜連接。綜合檢測裝置為多傳感器測量裝置，測量曝氣水處理裝置中的溶解氧、風(fēng)壓、pH值等。

　　本發(fā)明所涉及的聚風(fēng)增壓風(fēng)能光能水處理裝置，從上部聚風(fēng)罩的聚風(fēng)口到下部的風(fēng)力輸送水平管末端的空氣擴(kuò)散裝置，形成聚風(fēng)增壓的風(fēng)能利用通道。自然風(fēng)從聚風(fēng)罩的聚風(fēng)口進(jìn)入，帶動風(fēng)葉轉(zhuǎn)動，并經(jīng)喇叭狀的聚風(fēng)罩、異徑彎管、風(fēng)力增壓狹管，得到聚風(fēng)和增壓，然后經(jīng)風(fēng)力輸送垂直管、風(fēng)力輸送水平管以及風(fēng)力輸送水平管末端的空氣擴(kuò)散裝置進(jìn)入曝氣水處理裝置的水中，進(jìn)行水的攪拌、充氧、浮選等過程。同時(shí)，異徑彎管背部設(shè)置的風(fēng)向三角翼隨風(fēng)移動，使異徑彎管前部聚風(fēng)罩的聚風(fēng)口保持便于聚風(fēng)的迎風(fēng)狀態(tài)。

　　在自然風(fēng)的風(fēng)速增大，風(fēng)力達(dá)到或超過水處理需要的風(fēng)壓，溶解氧滿足要求時(shí)，勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置的快速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)葉轉(zhuǎn)軸使風(fēng)速離心開關(guān)通過發(fā)電電動轉(zhuǎn)換裝置將勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置推入發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)。在自然風(fēng)繼續(xù)經(jīng)風(fēng)力輸送管道進(jìn)入曝氣水處理裝置的同時(shí)，勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置將部分風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能輸入電能存儲自控裝置。

　　在自然風(fēng)的風(fēng)速特大時(shí)，從聚風(fēng)罩進(jìn)入的風(fēng)吹開異徑彎管背部上端的重力泄風(fēng)裝置，使快速吹動的風(fēng)從異徑彎管背部通風(fēng)口部分地卸掉，減低風(fēng)壓，避免裝置在強(qiáng)風(fēng)中受損。

　　在自然風(fēng)的風(fēng)速小或無風(fēng)力時(shí)，風(fēng)速離心開關(guān)通過發(fā)電電動轉(zhuǎn)換裝置將勵磁風(fēng)力增壓發(fā)電裝置推入電動機(jī)工作狀態(tài)，風(fēng)葉的旋轉(zhuǎn)使鼓風(fēng)經(jīng)風(fēng)力輸送管道繼續(xù)進(jìn)入曝氣水處理裝置的水中。進(jìn)行水的攪拌、充氧、浮選等過程。

　　另外，設(shè)置在固定支撐架上的光電轉(zhuǎn)換裝置，通過光伏電池不斷將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能并存儲于電能存儲自控裝置內(nèi)，為水處理提供輔助能源，保障足夠的風(fēng)力經(jīng)風(fēng)力輸送管道繼續(xù)進(jìn)入曝氣水處理裝置的水中，持續(xù)進(jìn)行水的攪拌、充氧、浮選等過程。

　　本發(fā)明綜合利用風(fēng)能、光能等自然能源，水處理設(shè)施一次性投入長期使用，可極大的降低水處理設(shè)施的運(yùn)行費(fèi)用，具有節(jié)約資源、低碳環(huán)保、有利水污染防治的多種功效。