申请日2015.02.16
公开(公告)日2015.07.01
IPC分类号E02B3/02; F03B13/26; F03D9/00; E02B7/20
摘要
本发明公开了一种利用风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水装置及方法，包括蓄水闸门和高位蓄水平台，高位蓄水平台上设有高位蓄水池和控制室，蓄水闸门包括第一蓄水闸门、第二蓄水闸门、第三蓄水闸门、第四蓄水闸门和第五蓄水闸门，第五蓄水闸门连接有风力潮汐发电装置,高位蓄水池连接有抽水管，抽水管连接有潮汐蓄水单元。使用该风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水方法的流程为:修建高位蓄水平台和高位蓄水池→安装蓄水闸门→安装风力潮汐发电装置和发电机组→安装潮汐蓄水单元→用风力潮汐发电装置发电储能→用潮汐蓄水单元给高位蓄水池储水→高位蓄水池内的水引到河道上游→处理河道漂浮物→处理河道悬浮物。
权利要求书
1.一种利用风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水装置,包括蓄水闸门和高位 蓄水平台，所述高位蓄水平台上设有高位蓄水池和控制室，其特征在于： 所述蓄水闸门包括第一蓄水闸门、第二蓄水闸门、第三蓄水闸门、第四蓄 水闸门和第五蓄水闸门，所述高位蓄水平台的上端连接所述第一蓄水闸门 和所述第二蓄水闸门，所述高位蓄水平台内连接所述第三蓄水闸门，所述 所述第二蓄水闸门连接所述第三蓄水闸门，所述高位蓄水平台的下端连接 所述第四蓄水闸门和所述第五蓄水闸门，所述第四蓄水闸门和所述第五蓄 水闸门平行设置于河道内，所述第四蓄水闸门和所述第五蓄水闸门形成有 空腔，所述第五蓄水闸门连接有风力潮汐发电装置,所述风力潮汐发电装置 包括发电平台和平台支撑，所述发电平台位于所述平台支撑上，所述发电 平台上设有风力发电机构，所述平台支撑内设有潮汐发电机构，所述风力 发电机构连接所述潮汐发电机构，所述风力发电机构和所述潮汐发电机构 的连接处设有主轴，所述主轴连接有发电机组，所述高位蓄水池连接有抽 水管，所述抽水管上设有抽水泵组和抽水单向阀,所述抽水管连接有潮汐蓄 水单元，所述潮汐蓄水单元包括浮箱支架和固定柱，所述浮箱支架连接所 述固定柱，所述浮箱支架的上端设有有浮箱，所述浮箱的上端设有浮箱进 出水管，所述浮箱进出水管上设有进出水控制阀,所述浮箱支架的下端设有 固定箱体，所述固定箱体内设有活塞体，所述固定箱体连接所述抽水管。
2.根据权利要求1所述一种利用风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水装置，其 特征在于：所述发电机组包括发电机和发电机轴，所述发电机连接所述发 电机轴，所述发电机轴上设有从动齿轮，所述主轴上设有主动齿轮，所述 主动齿轮和所述从动齿轮相匹配。
3.根据权利要求1所述一种利用风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水装置，其 特征在于：所述风力发电机构包括风力旋转连杆和水平连接架，所述风力 旋转连杆连接所述主轴，所述风力旋转连杆上套有旋转套，所述旋转套连 接所述水平连接架，所述水平连接架连接有风力发电轮，所述风力发电轮 之间连接有斜拉绳索,所述风力旋转连杆的下端连接有固定支架，所述固定 支架连接有固定杆。
4.根据权利要求1所述一种利用风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水装置，其 特征在于：所述潮汐发电机构包括潮汐旋转连杆和浮球，所述潮汐旋转连 杆连接所述浮球，所述潮汐旋转连杆上设有齿条段，所述齿条段连接有潮 汐发电轮，所述潮汐发电轮包括第一潮汐发电轮和第二潮汐发电轮，所述 第一潮汐发电轮和第二潮汐发电轮均连接所述发电机轴。
5.根据权利要求4所述一种利用风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水装置，其 特征在于：所述潮汐发电轮包括发电棘轮和发电齿轮，所述发电齿轮呈圆 周排列于所述发电棘轮上，所述发电齿轮与所述齿条段相匹配，所述发电 棘轮的中心设有发电轮芯，所述发电棘轮上设有发电棘爪，所述发电棘爪 呈圆周排列于所述发电棘轮上。
6.根据权利要求1所述一种利用风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水装置，其 特征在于：所述平台支撑包括平台上支撑和平台下支撑，所述平台上支撑 连接所述发电平台，所述平台上支撑和所述平台下支撑之间设有升降柱。
7.根据权利要求1所述一种利用风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水装置，其 特征在于：所述第一蓄水闸门、所述第三蓄水闸门和所述第五蓄水闸门为 封闭的实体结构，所述第二蓄水闸门整体为网状通透结构，所述第四蓄水 闸门底部至中部为实体结构，中部至顶部为网状通透结构。
8.一种如权利要求1所述一种利用风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水装置 进行河道污水处理的方法，其特征在于包括以下步骤:
(1)修建高位蓄水平台和高位蓄水池：第一步先采用抛石施工对河道底部 进行基础处理，然后用土石填筑并压实，最后用混凝土浇筑形成蓄水闸门 基底结构;第二步按照施工设计图纸完成高位蓄水平台和高位蓄水池的修 建;第三步在高位蓄水平台和高位蓄水池之间修建三个进出水口;第四步 在高位蓄水池侧面修建第四个进出水口;
(2)安装蓄水闸门：第一步先安装高位蓄水平台下端的第四蓄水闸门和第 五蓄水闸门;第二步再安装第一蓄水闸门、第二蓄水闸门和第三蓄水闸门;
(3)安装风力潮汐发电装置和发电机组：第一步在第五蓄水闸门上安装发 电平台和平台支撑;第二步先将风潮汐发电机构安装于平台支撑内，然后 在发电平台上安装主轴和发电机组，最后将风力发电机构安装于主轴上， 完成整个风力潮汐发电装置和发电机组的安装;第三步对风力潮汐发电装 置和发电机组的位置进行调试;
(4)安装潮汐蓄水单元：第一步在蓄水闸门的下游靠近入海口的位置下进 行基础处理，然后用土石填筑并压实，最后用混凝土浇筑形成潮汐蓄水单 元基底结构;第二步先将固定柱固定于潮汐蓄水单元基底结构上，然后在 浮箱支架的下端安装固定箱体，浮箱支架的上端安装浮箱，最后将浮箱支 架固定于固定柱上，完成潮汐蓄水单元;
(5)用风力潮汐发电装置发电储能：当潮汛来临时，利用潮汐发电机构发 电储能，海浪和涌浪推动浮球作上下直线运动，推动其中一个潮汐发电轮 顺时针转动，另一个潮汐发电轮就作逆时针转动，此时第一潮汐发电轮和 第二潮汐发电轮带动发电机组运转，持续带动潮汐发电轮工作，为发电提 供动力;风力发电机构在有风的条件下自行带动风力旋转连杆运转，进而 带动主轴作旋转运动，为发电机组带来充足的动力;
(6)用潮汐蓄水单元给高位蓄水池储水：当落潮时，入海口处的河道水位 下降，海水通过浮箱进出水管进入到浮箱内，在活塞体的作用下，固定箱 体内的水的压强增大，最后用抽水泵组将固定箱体内的水经抽水管进入高 位蓄水池内;
(7)高位蓄水池内的水引到河道上游：第一步打开第一蓄水闸门，关闭其 它蓄水闸门，高位蓄水池内的高位水流到上游河道内;第二步当高位蓄水 池内的水位低于20cm时，重新启动抽水泵组将固定箱体内的水抽到高位蓄 水池内，然后继续将高位蓄水池内的水引到上游河道;
(8)处理河道漂浮物：先关闭第一蓄水闸门、第二蓄水闸门和第四蓄水闸 门，打开第三蓄水闸门和第五蓄水闸门，将阻拦在第二蓄水闸门前的漂浮 物捞出，再将高位蓄水池内的漂浮物在第四蓄水闸门上捞出;
(9)处理河道悬浮物：第一步关闭第二蓄水闸门、第三蓄水闸门、第四蓄 水闸门和第五蓄水闸门，打开第一第二蓄水闸门，用发电机组储存的电能 将河道污水抽到高位蓄水池内，水中的悬浮颗粒在高位蓄水池中沉淀形成 沉淀物;第二步开启第二蓄水闸门和第三蓄水闸门，沉淀以后的污水经第 三进出水口流到下游河道。
9.根据权利要求8所述一种河道污水处理的方法，其特征在于：在所述步骤(2) 中，安装蓄水闸门的方法：第一步先安装启闭机，用汽车吊将启闭机吊置 于基底结构上，并将其连接轴也吊至指定安装位置，完成初步吊装，最后 用千斤顶和手拉葫芦将启闭机和连接轴安装完毕;第二步将蓄水闸门用汽 车吊吊置安装位置，然后将蓄水闸门门叶组拼和组焊，最后将组装好的蓄 水闸门按顺序吊入蓄水闸门的门槽内。
说明书
一种利用风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水装置及方法
技术领域
本发明涉及一种利用风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水装置及方法。
背景技术
目前，许多东部沿海城市的环境污染越来越严重，尤其是城市河道污染，已 经严重影响人们的工作和生活，为此人们不得不重视污水的治理。人们往往将 生活污水和工业废水直接或间接的排入城市河道内，使河道成为名副其实的臭 水沟。由于河道水流缓慢，致使大量污泥在水底沉积，而一些垃圾也漂浮在水 体的表面，严重污染了城市污染，影响市容市貌。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水装置 及方法，该装置简单易实现，科学便利，环保无污染，成本低，效率高，很好 地解决了东部沿海城市河道污染的问题。通过设置5个蓄水闸门和高位蓄水池， 调节控制水位的高度和流速，使河道污水经高位蓄水池后排出。通过风力潮汐 发电装置，利用东部沿海城市良好的潮汐能源和风力风力能源发电，其能量利 用途径增多，提高了能量利用率，从而获得较大的能量和效益。而产生的电能 用于控制室和抽水泵组的电耗，节约了能源。通过潮汐蓄水单元，将流入入海 口的河水重新收集到高位蓄水池内，不但可以重新用于风力潮汐发电装置的发 电，而且可以用于综合河道上游的污水，改善水质。除此之外，利用高位的河 水势能，可以冲刷河道底部的污泥，使污泥经第四蓄水闸门和四五蓄水闸门排 到入海口，最后流入大海。
为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种利用风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水装置，包括蓄水闸门和高位 蓄水平台，高位蓄水平台上设有高位蓄水池和控制室，其特征在于：蓄水闸门 包括第一蓄水闸门、第二蓄水闸门、第三蓄水闸门、第四蓄水闸门和第五蓄水 闸门，高位蓄水平台的上端连接第一蓄水闸门和第二蓄水闸门，高位蓄水平台 内连接第三蓄水闸门，第二蓄水闸门连接第三蓄水闸门，高位蓄水平台的下端 连接第四蓄水闸门和第五蓄水闸门，第四蓄水闸门和第五蓄水闸门平行设置于 河道内，第四蓄水闸门和第五蓄水闸门形成有空腔，第五蓄水闸门连接有风力 潮汐发电装置,风力潮汐发电装置包括发电平台和平台支撑，发电平台位于平台 支撑上，发电平台上设有风力发电机构，平台支撑内设有潮汐发电机构，风力 发电机构连接潮汐发电机构，风力发电机构和潮汐发电机构的连接处设有主轴， 主轴连接有发电机组，高位蓄水池连接有抽水管，抽水管上设有抽水泵组和抽 水单向阀,抽水管连接有潮汐蓄水单元，潮汐蓄水单元包括浮箱支架和固定柱， 浮箱支架连接固定柱，浮箱支架的上端设有有浮箱，浮箱的上端设有浮箱进出 水管，浮箱进出水管上设有进出水控制阀,浮箱支架的下端设有固定箱体，固定 箱体内设有活塞体，固定箱体连接抽水管。第一蓄水闸门、第二蓄水闸门和第 三蓄水闸门安装于高位蓄水池底部。通过第一蓄水闸门，使储存于高位蓄水池 的水可以回流到河道上游，不但可以重新用于风力潮汐发电装置的发电，而且 可以用于综合河道上游的污水，改善水质。除此之外，利用其高位的河水势能， 可以冲刷河道上游底部的污泥。通过第二蓄水闸门和第三蓄水闸门可以将流入 高位蓄水池内水上漂浮物进行收集处理，不至于流入河道下游重新污染水体环 境。第四蓄水闸门和第五蓄水闸门安装于高位蓄水平台的下方，平行设置横穿 整条河道，用于阻拦河道污水。通过风力潮汐发电装置，利用东部沿海城市良 好的潮汐能源和风力风力能源发电，其能量利用途径增多，提高了能量利用率， 从而获得最大的能量和效益。而产生的电能用于控制室和抽水泵组的电耗，节 约了能源。通过潮汐蓄水单元，将流入入海口的河水重新收集到高位蓄水池内， 不但可以重新用于风力潮汐发电装置的发电，而且可以用于综合河道上游的污 水，改善水质。使污泥经第四蓄水闸门和四五蓄水闸门排到入海口，最后流入 大海。当落潮时，入海口处的河道水位下降，固定箱体的整体高度下降，浮箱 内储存有增加浮箱质量的海水，使活塞体在浮箱的作用下，作用于固定箱体内， 固定箱体内的水的压强增大。这样在抽水泵组的作用下，足够大的压强使固定 箱体内的水经抽水管源源不断地进入高位蓄水池内。
进一步，发电机组包括发电机和发电机轴，发电机连接发电机轴，发电机 轴上设有从动齿轮，主轴上设有主动齿轮，主动齿轮和从动齿轮相匹配。
进一步，风力发电机构包括风力旋转连杆和水平连接架，风力旋转连杆连 接主轴，风力旋转连杆上套有旋转套，旋转套连接水平连接架，水平连接架连 接有风力发电轮，风力发电轮之间连接有斜拉绳索,风力旋转连杆的下端连接有 固定支架，固定支架连接有固定杆。风力旋转连杆和水平连接架为风力发电机 构的主体框架结构，通过水平连接架上安装的风力发电轮，带动风力旋转连杆 作旋转运动，从而带动主轴的旋转运动，这样发电机组就可以通过发电机轴的 旋转运动发电了。斜拉绳索作用于各个风力发电轮之间，使风力发电轮的旋转 更加平稳。由于风力发电轮采用垂直的风轮结构，只要在有风的情况下风力发 电轮就可以随风转动，不用调节其风力发电轮的角度，从而使机体的结构更加 简单。
进一步，潮汐发电机构包括潮汐旋转连杆和浮球，潮汐旋转连杆连接浮球， 潮汐旋转连杆上设有齿条段，齿条段连接有潮汐发电轮，潮汐发电轮包括第一 潮汐发电轮和第二潮汐发电轮，第一潮汐发电轮和第二潮汐发电轮均连接发电 机轴。当潮汐来临时，由于海浪与海中的涌浪都有起伏的性能，有时涌起的高 度高达数米，这样海浪和涌浪就可以推动浮球作上下直线运动，推动其中一个 潮汐发电轮顺时针转动，则另一个潮汐发电轮就作逆时针转动，这样就可以通 过第一潮汐发电轮和第二潮汐发电轮带动发电机组运转，这样周而复始，为发 电带来动力。
进一步，潮汐发电轮包括发电棘轮和发电齿轮，发电齿轮呈圆周排列于发 电棘轮上，发电齿轮与齿条段相匹配，发电棘轮的中心设有发电轮芯，发电棘 轮上设有发电棘爪，发电棘爪呈圆周排列于发电棘轮上。
进一步，平台支撑包括平台上支撑和平台下支撑，平台上支撑连接发电平 台，平台上支撑和平台下支撑之间设有升降柱。通过升降柱，可以调节发电平 台的高度。当潮汐来临时通过调节发电平台的高度，使潮汐发电机构更加有效 的运转，从而带动发电机组发电。
进一步，第一蓄水闸门、第三蓄水闸门和第五蓄水闸门为封闭的实体结构， 第二蓄水闸门整体为网状通透结构，第四蓄水闸门底部至中部为实体结构，中 部至顶部为网状通透结构。
一种采用上述利用风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水装置进行河道污水 处理的方法，包括如下步骤：
(1)修建高位蓄水平台和高位蓄水池：第一步先采用抛石施工对河道底部 进行基础处理，然后用土石填筑并压实，最后用混凝土浇筑形成蓄水闸门基底 结构;第二步按照施工设计图纸完成高位蓄水平台和高位蓄水池的修建;第三 步在高位蓄水平台和高位蓄水池之间修建三个进出水口;第四步在高位蓄水池 侧面修建第四个进出水口;
(2)安装蓄水闸门：第一步先安装高位蓄水平台下端的第四蓄水闸门和第 五蓄水闸门;第二步再安装第一蓄水闸门、第二蓄水闸门和第三蓄水闸门;
(3)安装风力潮汐发电装置和发电机组：第一步在第五蓄水闸门上安装发 电平台和平台支撑;第二步先将风潮汐发电机构安装于平台支撑内，然后在发 电平台上安装主轴和发电机组，最后将风力发电机构安装于主轴上，完成整个 风力潮汐发电装置和发电机组的安装;第三步对风力潮汐发电装置和发电机组 的位置进行调试;
(4)安装潮汐蓄水单元：第一步在蓄水闸门的下游靠近入海口的位置下进 行基础处理，然后用土石填筑并压实，最后用混凝土浇筑形成潮汐蓄水单元基 底结构;第二步先将固定柱固定于潮汐蓄水单元基底结构上，然后在浮箱支架 的下端安装固定箱体，浮箱支架的上端安装浮箱，最后将浮箱支架固定于固定 柱上，完成潮汐蓄水单元;
(5)用风力潮汐发电装置发电储能：当潮汛来临时，利用潮汐发电机构发 电储能，海浪和涌浪推动浮球作上下直线运动，推动其中一个潮汐发电轮顺时 针转动，另一个潮汐发电轮就作逆时针转动，此时第一潮汐发电轮和第二潮汐 发电轮带动发电机组运转，持续带动潮汐发电轮工作，为发电提供动力;风力 发电机构在有风的条件下自行带动风力旋转连杆运转，进而带动主轴作旋转运 动，为发电机组带来充足的动力;
(6)用潮汐蓄水单元给高位蓄水池储水：当落潮时，入海口处的河道水位 下降，海水通过浮箱进出水管进入到浮箱内，在活塞体的作用下，固定箱体内 的水的压强增大，最后用抽水泵组将固定箱体内的水经抽水管进入高位蓄水池 内;
(7)高位蓄水池内的水引到河道上游：第一步打开第一蓄水闸门，关闭其 它蓄水闸门，高位蓄水池内的高位水流到上游河道内;第二步当高位蓄水池内 的水位低于20cm时，重新启动抽水泵组将固定箱体内的水抽到高位蓄水池内， 然后继续将高位蓄水池内的水引到上游河道;
(8)处理河道漂浮物：先关闭第一蓄水闸门、第二蓄水闸门和第四蓄水闸 门，打开第三蓄水闸门和第五蓄水闸门，将阻拦在第二蓄水闸门前的漂浮物捞 出，再将高位蓄水池内的漂浮物在第四蓄水闸门上捞出;
(9)处理河道悬浮物：第一步关闭第二蓄水闸门、第三蓄水闸门、第四蓄 水闸门和第五蓄水闸门，打开第一第二蓄水闸门，用发电机组储存的电能将河 道污水抽到高位蓄水池内，水中的悬浮颗粒在高位蓄水池中沉淀形成沉淀物; 第二步开启第二蓄水闸门和第三蓄水闸门，沉淀以后的污水经第三进出水口流 到下游河道。
进一步，在步骤(2)中，安装蓄水闸门的方法：第一步先安装启闭机，用 汽车吊将启闭机吊置于基底结构上，并将其连接轴也吊至指定安装位置，完成 初步吊装，最后用千斤顶和手拉葫芦将启闭机和连接轴安装完毕;第二步将蓄 水闸门用汽车吊吊置安装位置，然后将蓄水闸门门叶组拼和组焊，最后将组装 好的蓄水闸门按顺序吊入蓄水闸门的门槽内。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明为一种利用风力潮汐发电蓄水引流处理河道污水装置及方法，该装 置简单易实现，科学便利，环保无污染，成本低，效率高，很好地解决了东部 沿海城市河道污染的问题。第一蓄水闸门、第二蓄水闸门和第三蓄水闸门安装 于高位蓄水池底部。通过第一蓄水闸门，使储存于高位蓄水池的水可以回流到 河道上游，不但可以重新用于风力潮汐发电装置的发电，而且可以用于综合河 道上游的污水，改善水质。除此之外，利用其高位的河水势能，可以冲刷河道 上游底部的污泥。通过第二蓄水闸门和第三蓄水闸门可以将流入高位蓄水池内 水上漂浮物进行收集处理，不至于流入河道下游重新污染水体环境。第四蓄水 闸门和第五蓄水闸门安装于高位蓄水平台的下方，平行设置横穿整条河道，用 于阻拦河道污水。通过风力潮汐发电装置，利用东部沿海城市良好的潮汐能源 和风力风力能源发电，其能量利用途径增多，提高了能量利用率，从而获得最 大的能量和效益。而产生的电能用于控制室和抽水泵组的电耗，节约了能源。 通过潮汐蓄水单元，将流入入海口的河水重新收集到高位蓄水池内，不但可以 重新用于风力潮汐发电装置的发电，而且可以用于综合河道上游的污水，改善 水质。使污泥经第四蓄水闸门和四五蓄水闸门排到入海口，最后流入大海。当 落潮时，入海口处的河道水位下降，固定箱体的整体高度下降，浮箱内储存有 增加浮箱质量的海水，使活塞体在浮箱的作用下，作用于固定箱体内，固定箱 体内的水的压强增大。这样在抽水泵组的作用下，足够大的压强使固定箱体内 的水经抽水管源源不断地进入高位蓄水池内。
风力发电机构通过水平连接架上安装的风力发电轮，带动风力旋转连杆作 旋转运动，从而带动主轴的旋转运动，这样发电机组就可以通过发电机轴的旋 转运动发电了。斜拉绳索作用于各个风力发电轮之间，使风力发电轮的旋转更 加平稳。由于风力发电轮采用垂直的风轮结构，只要在有风的情况下风力发电 轮就可以随风转动，不用调节其风力发电轮的角度，从而使机体的结构更加简 单。当潮汐来临时，由于海浪与海中的涌浪都有起伏的性能，有时涌起的高度 高达数米，这样海浪和涌浪就可以推动浮球作上下直线运动，推动其中一个潮 汐发电轮顺时针转动，则另一个潮汐发电轮就作逆时针转动，这样就可以通过 第一潮汐发电轮和第二潮汐发电轮带动发电机组运转，这样周而复始，为发电 带来动力。
