申请日2015.02.16
公开(公告)日2016.08.24
IPC分类号E02B9/00; C02F3/34; H02S10/12; H02S40/38
摘要
本发明公开了一种应用于生态水库的抽水蓄能水电站及其污水处理方法，抽水蓄能水电站包括坡体、下水库及上水库，上水库与下水库之间分别设有抽水管及泄水道，抽水管上设有组合抽水泵，泄水道上设有涡轮发电机，上水库的底端设有曝气器，上水库的周围设有砼挡墙，砼挡墙的上端设有风力发电机，砼挡墙的上端设有太阳能电板。采用如下步骤处理污水：(a)施工准备;(b)测量放线;(c)基坑开挖;(d)抽水管施工;(e)泄水道施工;(f)浇筑坡体基础(g)整坡施工;(h)栽种植被;(i)开挖下水库;(j)开挖上水库;(k)引水;(l)抽水;(m)泄水。本发明不仅通过能量转化产出电能，而且化死水为活水，改善水质。
权利要求书
1.一种应用于生态水库的抽水蓄能水电站，包括坡体、下水库及上水库，所述坡体的上端设有上水库，所述坡体的下端设有下水库，所述上水库与所述下水库之间分别设有抽水管及泄水道，所述抽水管设于所述坡体内，所述抽水管上设有组合抽水泵，所述泄水道上设有涡轮发电机，其特征在于：所述组合抽水泵包括固定器及抽水泵，所述固定器上设有安装孔，所述安装孔与所述抽水泵相匹配;所述固定器上设有钳臂，所述钳臂位于所述安装孔的上方及下方，所述钳臂包括左钳臂及右钳臂，所述左钳臂与所述右钳臂相互配合，所述左钳臂与所述右钳臂之间形成有钳口，所述钳口与所述抽水泵相匹配，所述左钳臂与所述右钳臂上均设有螺孔，所述螺孔相互配合，所述螺孔内连接有螺栓，所述抽水泵包括进水口与出水口，所述进水口上连接有进水管，所述进水管均连接有所述抽水管，所述出水口上连接有出水管，所述出水管均连接所述抽水管，所述出水管上设有电磁单向阀，所述上水库的底端设有曝气器，所述上水库的周围设有砼挡墙，所述砼挡墙的上端设有风力发电机，所述砼挡墙的上端设有太阳能电板，所述风力发电机与所述太阳能电板间隔排列;所述风力发电机连接有风力蓄电池，所述风力蓄电池安装于所述砼挡墙内，所述风力蓄电池连接所述组合抽水泵，所述太阳能电板连接有太阳能蓄电池，所述太阳能蓄电池安装于所述砼挡墙内，所述太阳能蓄电池连接所述组合抽水泵，所述风力蓄电池与所述太阳能蓄电池相互串联，所述抽水管与所述上水库的连接处设有第一闸门，所述泄水道与所述上水库的连接处设有第二闸门，所述泄水道内设有滤网，所述滤网紧贴所述上水库设置。
2.根据权利要求1所述一种应用于生态水库的抽水蓄能水电站，其特征在于：所述风力发电机包括底座及发电机体，所述发电机体连接于所述底座的上端，所述发电机体的下端设有遥感转盘，所述遥感转盘活动连接所述底座。
3.利用如权利要求1所述应用于生态水库的抽水蓄能水电站的污水处理方法，首先对所述坡体进行基础施工，从而建立坡体基础，其特征在于包括如下步骤：
(a)在基础施工期间，在所述坡体内预埋所述抽水管及所述组合抽水泵，然后在所述坡体内建立所述泄水道，并在所述泄水道内安装所述涡轮发电机;
(b)基础施工完成后，首先在所述坡体上铺设土工布，然后进行土方回填，土方回填的材料采用基础施工时开挖得到的土方;接着在所述坡体表面撒播植物种子并养护;
(c)在养护植物种子同时对所述下水库进行施工，首先建立大坝，然后将所述抽水管的下端通过所述大坝接入所述下水库内，接着将所述泄水道的下端通过所述大坝连通所述下水库;
(d)待所述下水库施工完成后，对所述上水库进行施工，施工顺序包括首先开挖所述上水库，得到所述上水库的开挖槽;然后在所述开挖槽的槽底凿孔，接着通过该孔将所述抽水管的上端接入所述开挖槽内，将所述泄水道的上端连接所述开挖槽，在所述开挖槽的槽底铺设所述曝气器;开挖槽施工完成后，在所述开挖槽的四周建立所述砼挡墙，在所述砼挡墙施工期间，将所述砼挡墙的上部设置成中空，预先将所述太阳能蓄电池与所述风力蓄电池放入所述砼挡墙内，并将所述太阳能蓄电池与所述风力蓄电池均连接所述组合抽水泵;待所述砼挡墙施工完成后，在所述砼挡墙的上端分别安装所述太阳能电板与所述风力发电机，将所述太阳能电板连接所述太阳能蓄电池，将所述风力发电机连接所述风力蓄电池，建成所述抽水蓄能水电站;
(e)待所述抽水蓄能水电站建成后，将水引入所述下水库中，引水至所述下水库的设计水位范围内;
(f)所述下水库引水完成后，首先启动所述太阳能电板及所述风力发电机，风能与太阳能逐渐转化为电能储存于所述风力蓄电池与所述太阳能蓄电池内;接着工作人员控制所述风力蓄电池与所述太阳能蓄电池接通所述组合抽水泵，并开启第一闸门，所述组合抽水泵工作，将所述下水库的水抽至所述上水库;待水位达到所述上水库设计水位范围内后，关闭所述组合抽水泵及所述第一闸门，开启所述曝气器，对所述上水库的水曝气12-18h;
(g)曝气完后，关闭所述曝气器并开启第二闸门，上水库的水经泄水道下泄至所述下水库，水下泄过程中与带动所述涡轮发电机旋转，并最终重新返回所述下水库中，待所有的水下泄完成后，关闭第二闸门;重复所述步骤(f)与所述步骤(g)。
4.根据权利要求3所述应用于生态水库的抽水蓄能水电站的污水处理方法，其特征在于：所述坡体的基础施工包括如下过程：首先对所述坡体进行测量放线，然后根据测量放线开挖基坑，对开挖后的基坑浇筑混凝土并对混凝土进行养护。
5.根据权利要求3所述应用于生态水库的抽水蓄能水电站的污水处理方法，其特征在于：所述步骤(a)中预埋所述抽水管及所述组合抽水泵包括如下过程：首先在所述坡体内开挖第一孔洞，开挖所述第一孔洞完成后，在所述第一孔洞内建立模板并浇筑混凝土，最后将所述抽水管与所述组合抽水泵安装于所述第一孔洞内;所述步骤(a)中在所述坡体内建立所述泄水道包括如下过程：首先在所述坡体内开挖第二孔洞，开挖所述第二孔洞完成后，在所述第二孔洞内建立模板并浇筑混凝土，最后将所述涡轮发电机放入所述第二孔洞，得到泄水道。
6.根据权利要求3所述应用于生态水库的抽水蓄能水电站的污水处理方法，其特征在于：所述步骤(c)中所述下水库施工包括如下过程：首先进行大坝施工，在大坝施工位置开挖土方至平整，验收合格后，浇筑混凝土得到所述下水库的大坝;然后在所述大坝内开设抽水管接入孔及泄水孔，接着将所述抽水管的下端接入所述抽水管接入孔，并将所述抽水管连接至所述下水库内，将所述泄水道的下端与所述泄水孔连接;待所述下水库的大坝施工完成后，开挖溢洪道及灌溉隧洞，所述溢洪道和所述灌溉隧洞同时施工。
7.根据权利要求3所述应用于生态水库的抽水蓄能水电站的污水处理方法，其特征在于：所述步骤(d)中所述上水库开挖包括如下过程：采用挖掘机开挖至设计深度;开挖完成后，人工清理所述开挖槽;所述开挖槽验收合格后，在所述开挖槽的底部建立模板，然后浇筑混凝土并养护。
说明书
一种应用于生态水库的抽水蓄能水电站及其污水处理方法
技术领域
本发明涉及生态水库领域，尤其是涉及一种应用于生态水库的抽水蓄能水电站及其污水处理方法。
背景技术
生态水库主要指将生态学原理应用于水库建设管理中，建设生态结构合理，且能够以食物链/网为载体的生态流(物质循环、能量流动和信息传递，)高效运行的库区生态系统，使该生态水库不仅具有环保的功能，而且在促进水循环同时实现能量转化。进而实现水库供水，水库防洪、水库供能及水库环保等多种功能的协调统一。
抽水蓄能水电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。又称蓄能式水电站。它可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压。
现有技术中未将生态水库与抽水蓄能水电站相互结合使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于生态水库的抽水蓄能水电站及其污水处理方法，将抽水蓄能水电站投入到生态水库中使用，一方面通过能量转化产出电能，实现发电功能;另一方面水库中的水时而位于高处，时而位于低处，处于不断流动的状态，增加了水动力，化死水为活水，能够改善水质。
为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种应用于生态水库的抽水蓄能水电站，包括坡体、下水库及上水库，坡体的上端设有上水库，坡体的下端设有下水库，上水库与下水库之间分别设有抽水管及泄水道，抽水管设于坡体内，抽水管上设有组合抽水泵，泄水道设于坡体内，泄水道上设有涡轮发电机，其特征在于：上水库的底端设有曝气器，上水库的周围设有砼挡墙，砼挡墙的上端设有风力发电机，砼挡墙的上端设有太阳能电板，风力发电机与太阳能电板间隔排列;风力发电机连接有风力蓄电池，风力蓄电池安装于砼挡墙内，风力蓄电池连接组合抽水泵，太阳能电板连接有太阳能蓄电池，太阳能蓄电池安装于砼挡墙内，太阳能蓄电池连接组合抽水泵，风力蓄电池与太阳能蓄电池相互串联。
进一步，抽水管与上水库的连接处设有第一闸门，泄水道与上水库的连接处设有第二闸门，泄水道内设有滤网，滤网紧贴上水库设置。第一闸门与第二闸门用于控制抽水管及泄水道，增加操作简便性;滤网则用于过滤颗粒状杂质，改善水质。
进一步，组合抽水泵包括固定器及抽水泵，固定器上设有安装孔，安装孔与抽水泵相匹配;固定器上设有钳臂，钳臂位于安装孔的上方及下方，钳臂包括左钳臂及右钳臂，左钳臂与右钳臂相互配合，左钳臂与右钳臂之间形成有钳口，钳口与抽水泵相匹配，左钳臂与右钳臂上均设有螺孔，螺孔相互配合，螺孔内连接有螺栓。固定抽水泵，避免抽水泵发生不必要的移动。
进一步，抽水泵包括进水口与出水口，进水口上连接有进水管，进水管均连接有抽水管，出水口上连接有出水管，出水管均连接抽水管，出水管上设有电磁单向阀。上述结构实现能够任意选取一个或多个抽水泵投入使用，灵活性强。
进一步，风力发电机包括底座及发电机体，发电机体连接于底座的上端，发电机体的下端设有遥感转盘，遥感转盘活动连接底座。通过遥感转盘能够远程控制风力发电机朝向，显著提高了发电效率。
一种应用于生态水库的抽水蓄能水电站的污水处理方法，首先对坡体进行基础施工，从而建立坡体基础，其特征在于包括如下步骤：
(a)在基础施工期间，在坡体内预埋抽水管及组合抽水泵，然后在坡体内建立泄水道，并在泄水道内安装涡轮发电机;
(b)基础施工完成后，首先在坡体上铺设土工布，然后进行土方回填，土方回填的材料采用基础施工时开挖得到的土方;接着在坡体表面撒播植物种子并养护;
(c)在养护植物种子同时对下水库进行施工，首先建立大坝，然后将抽水管的下端通过大坝接入下水库内，接着将泄水道的下端通过大坝连通下水库;
(d)待下水库施工完成后，对上水库进行施工，施工顺序包括首先开挖上水库，得到上水库的开挖槽;然后在开挖槽的槽底凿孔，接着通过该孔将抽水管的上端接入开挖槽内，将泄水道的上端连接开挖槽，在开挖槽的槽底铺设曝气器;开挖槽施工完成后，在开挖槽的四周建立砼挡墙，在砼挡墙施工期间，将砼挡墙的上部设置成中空，预先将太阳能蓄电池与风力蓄电池放入砼挡墙内，并将太阳能蓄电池与风力蓄电池均连接组合抽水泵;待砼挡墙施工完成后，在砼挡墙的上端分别安装太阳能电板与风力发电机，将太阳能电板连接太阳能蓄电池，将风力发电机连接风力蓄电池。
(e)待抽水蓄能水电站建成后，将水引入下水库中，引水至下水库的设计水位范围内;
(f)下水库引水完成后，首先启动太阳能电板及风力发电机，风能与太阳能逐渐转化为电能储存于风力蓄电池与太阳能蓄电池内;接着工作人员控制风力蓄电池与太阳能蓄电池接通组合抽水泵，并开启第一闸门，组合抽水泵工作，将下水库的水抽至上水库;待水位达到上水库设计水位范围内后，关闭组合抽水泵及第一闸门，开启曝气器，对上水库的水曝气12-18h;
(g)曝气完后，关闭曝气器并开启第二闸门，上水库的水经泄水道下泄至下水库，水下泄过程中与带动涡轮发电机旋转，并最终重新返回下水库中，待所有的水下泄完成后，关闭第二闸门;重复步骤(f)与步骤(g)。
优选后，坡体的基础施工包括如下过程：首先对坡体进行测量放线，然后根据测量放线开挖基坑，对开挖后的基坑浇筑混凝土并对混凝土进行养护。
优选后，步骤(a)中预埋抽水管及组合抽水泵包括如下过程：首先在坡体内开挖第一孔洞，开挖第一孔洞完成后，在第一孔洞内建立模板并浇筑混凝土，最后将抽水管与组合抽水泵安装于第一孔洞内;步骤(a)中在坡体内建立泄水道包括如下过程：首先在坡体内开挖第二孔洞，开挖第二孔洞完成后，在第二孔洞内建立模板并浇筑混凝土，最后将涡轮发电机放入第二孔洞，得到泄水道。
优选后，步骤(c)中下水库施工包括如下过程：首先进行大坝施工，在大坝施工位置开挖土方至平整，验收合格后，浇筑混凝土得到下水库的大坝;然后在大坝内开设抽水管接入孔及泄水孔，接着将抽水管的下端接入抽水管接入孔，并将抽水管连接至下水库内，将泄水道的下端与泄水孔连接;待下水库的大坝施工完成后，开挖溢洪道及灌溉隧洞，溢洪道和灌溉隧洞同时施工。
优选后，步骤(d)中上水库开挖包括如下过程：采用挖掘机开挖至设计深度;开挖完成后，人工清理开挖槽;开挖槽验收合格后，在开挖槽的底部建立模板，然后浇筑混凝土并养护。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
一种应用于生态水库的抽水蓄能水电站及其污水处理方法，将抽水蓄能水电站投入到生态水库中使用，一方面通过能量转化产出电能，实现发电功能;另一方面水库中的水时而位于高处，时而位于低处，处于不断流动的状态，增加了水动力，化死水为活水，能够改善水质。
1、借助组合抽水泵将下水库的水抽至上水库，再借助涡轮发电机将水向下流动的势能转化为电能，该电能传输至电网，可用于附近居民的日常用电。不仅减轻了用电压力，而且该发电方式可循环使用，节能环保，具有巨大的社会效益。同时由于该过程，水库中的水可不断发生未知变化，化死水为活水，该过程能够明显改善水质。
2、曝气器增加了上水库中水的溶解氧，从而保证上水库内微生物在充足溶解氧条件下，对水中的有机物氧化分解，从而实现去污。同时，曝气还能防止上水库内的悬浮体下沉，增加了上水库内有机物、微生物及溶解氧的接触概率，从而加强了去污能力。
3、上水库设置于坡体的上端，能够接收阳光直接照射，进一步加强了去污能力。
4、风力发电机与太阳能电板均能够发电，产生电能后储存于风力蓄电池与太阳能蓄电池内，该部分电提供给抽水泵，因而抽水泵能够将下水库的水抽至上水库。上述方法将风能与太阳能转化为电能后提供给抽水泵，节能环保，降低了水电站的工作成本，符合可持续发展的施工理念。
5、本发明结合了生态护坡，不仅可以防止水土流失，而且外形美观。
