公布日：2023.06.02
申请日：2023.03.27
分类号：C02F7/00(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种用于污水处理的推进式曝气设备，包括浮力可调式漂浮装置、推进装置、随动式曝气装置、自动采样装置和环保供电装置，推进装置设于浮力可调式漂浮装置的侧端及底部，随动式曝气装置贯穿浮力可调式漂浮装置且设于下方水体内，随动式曝气装置随浮力可调式漂浮装置的浮力调节实现升降曝气效果，自动采样装置位于浮力可调式漂浮装置的一侧上。本发明属于污水处理技术领域，具体是提供了一种实现曝气的移动化效果，且在浮力可调作用下，实现了垂直方向小范围曝气的变动，提高了灵活度与曝气效果，随后预先将水样进行提取与采集，方便了后续的相对静态采样，对采样结果与准确性产生较少影响的用于污水处理的推进式曝气设备。
权利要求书
1.一种用于污水处理的推进式曝气设备，其特征在于：包括浮力可调式漂浮装置(1)、推进装置(2)、随动式曝气装置(3)、自动采样装置(4)和环保供电装置(5)，所述推进装置(2)设于浮力可调式漂浮装置(1)的侧端以及浮力可调式漂浮装置(1)的底部，所述浮力可调式漂浮装置(1)的顶部两外侧分别向外延伸设有水平设置的采样支撑台(6)和曝气支撑台(7)，所述自动采样装置(4)设于采样支撑台(6)上，且所述自动采样装置(4)、采样支撑台(6)的底部均与下方水体相连通，所述随动式曝气装置(3)设于曝气支撑台(7)上，且所述随动式曝气装置(3)的另一端贯穿浮力可调式漂浮装置(1)且设于下方水体内，所述随动式曝气装置(3)随浮力可调式漂浮装置(1)的浮力调节实现升降曝气效果，所述环保供电装置(5)设于采样支撑台(6)与曝气支撑台(7)之间，且所述环保供电装置(5)为浮力可调式漂浮装置(1)、推进装置(2)、随动式曝气装置(3)、自动采样装置(4)供电；所述浮力可调式漂浮装置(1)包括漂浮板(8)、漂浮管(9)、横向连接件(10)和浮力可调气囊组件(11)，所述漂浮管(9)沿平面均匀分布，所述横向连接件(10)连接设于相邻所述漂浮管(9)之间，且所述漂浮板(8)设于两外侧漂浮管(9)的外侧处，所述浮力可调气囊组件(11)可形变设于漂浮管(9)内，且所述浮力可调气囊组件(11)与漂浮管(9)的连接处密封连接；所述浮力可调气囊组件(11)包括充气电机(12)、主动转盘(13)、偏心转轴(14)、驱动固定板(15)、连杆(16)、充气泵(17)、活塞杆(18)、充气伸缩管(19)、充气气囊(20)和限位件(21)，所述漂浮管(9)的内底部设有电机支架，所述充气电机(12)设于电机支架上，所述主动转盘(13)可旋转设于漂浮管(9)的侧壁上，所述充气电机(12)的输出轴与主动转盘(13)的中心处相连接，所述偏心转轴(14)偏心且垂直设于主动转盘(13)上，所述驱动固定板(15)垂直连接设于漂浮管(9)内，所述充气泵(17)水平安装设于驱动固定板(15)上，所述活塞杆(18)沿水平方向往复设于充气泵(17)的打气端，所述连杆(16)与偏心转轴(14)的自由端相连接，所述连杆(16)连接活塞杆(18)伸缩设于充气泵(17)内，所述漂浮管(9)的两侧开口设置，所述漂浮管(9)的开口处设有伸缩滑道，所述充气气囊(20)滑动设于伸缩滑道内，且所述限位件(21)设于充气气囊(20)于漂浮管(9)内部的尾端处，所述限位件(21)的直径大于伸缩滑道的直径，所述充气气囊(20)不会完全脱离漂浮管(9)，所述充气伸缩管(19)连通设于充气泵(17)的出气端与充气气囊(20)之间，所述充气伸缩管(19)与驱动固定板(15)的连接处设有密封件(22)；所述漂浮管(9)的底部设有配重腔(23)，所述配重腔(23)为中空材质且底部两侧设有进水口(24)，所述进水口(24)倾斜斜下开口设置，配重腔(23)的设置使得漂浮管(9)在水内或者水面上时，配重腔(23)始终位于底部；所述漂浮管(9)的顶部开设有进气管(25)，所述进气管(25)的高度远高于水平面的高度，所述进气管(25)朝漂浮管(9)内进气；所述自动采样装置(4)包括升降式水样获取组件(26)和移动式水样采集组件(27)，所述升降式水样获取组件(26)设于采样支撑台(6)上，所述移动式水样采集组件(27)设于升降式水样获取组件(26)上；所述升降式水样获取组件(26)包括升降电机(28)、主动蜗杆(29)、从动蜗轮环(30)、驱动齿轮(31)、联动转轴(32)、转轴支座(33)、下铰接支撑杆(34)、上铰接支撑杆(35)和采样盘(36)，所述从动蜗轮环(30)旋转设于采样支撑台(6)的上方，所述从动蜗轮环(30)的中心处开设有上采样孔(60)，所述采样支撑台(6)的中心处设有下采样孔，所述上采样孔(60)与下采样孔相对应设置，所述从动蜗轮环(30)的外周设有蜗轮轮齿，所述采样支撑台(6)于下采样孔的一侧设有电机支架，所述升降电机(28)安装设于电机支架上，所述电机支架的一侧还设有蜗杆支座，所述主动蜗杆(29)旋转设于蜗杆支座之间，所述升降电机(28)的输出轴与主动蜗杆(29)相连接，所述主动蜗杆(29)与从动蜗轮环(30)的蜗轮轮齿相啮合，所述从动蜗轮环(30)于上采样孔(60)的外周均匀设置有转轴支座(33)，所述联动转轴(32)旋转设于转轴支座(33)上，所述驱动齿轮(31)连接设于联动转轴(32)的一侧上，所述从动蜗轮环(30)的顶部圆周处设有直齿轮(61)，所述驱动齿轮(31)的外周轮齿与直齿轮(61)的顶部轮齿相啮合，所述下铰接支撑杆(34)与联动转轴(32)的另一端相铰接，所述上铰接支撑杆(35)与下铰接支撑杆(34)的自由端相铰接，所述上铰接支撑杆(35)与下铰接支撑杆(34)组成角度可变的V形结构，优选方案中，所述驱动齿轮(31)、联动转轴(32)、转轴支座(33)、下铰接支撑杆(34)、上铰接支撑杆(35)均对应设有四组，四组所述上铰接支撑杆(35)的顶部自由端铰接设于采样盘(36)的外周处，所述采样盘(36)具有一定的深度用于盛装水体，且采样盘(36)上设有支撑台架(62)，用于承接移动式水样采集组件(27)。
2.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的推进式曝气设备，其特征在于：所述移动式水样采集组件(27)包括采样仓(63)、上盖(64)、移动桨叶(65)、旋转电机(66)、旋翼杆(67)、气液分离组件(68)、采样泵(77)、连接杆(69)、支腿(70)和取样管(71)，所述采样仓(63)呈顶部开口的中空腔体设置，所述上盖(64)设于采样仓(63)的顶部开口上，所述旋翼杆(67)设于上盖(64)的四角处，所述旋转电机(66)设于旋翼杆(67)一端，且所述移动桨叶(65)设于旋转电机(66)的输出轴上，所述支腿(70)对称连接设于采样仓(63)的底部，支腿(70)设于支撑台架(62)上起到支撑作用，所述气液分离组件(68)连通设于采样仓(63)的底部，所述采样泵(77)设于采样仓(63)内，所述取样管(71)连通设于气液分离组件(68)的底部一侧，所述取样管(71)设有多组相连通，所述取样管(71)与采样盘(36)内的水体相连通，相邻所述取样管(71)之间设有连接杆(69)支撑，所述气液分离组件(68)采用旋流分离器实现气液的分离效果，气体通过旋向头向上排入采样仓(63)内，液体向下位于气液分离组件(68)的底部，且所述气液分离组件(68)的底部设有出液孔(76)，所述出液孔(76)处设有塞盖。
3.根据权利要求2所述的一种用于污水处理的推进式曝气设备，其特征在于：所述采样仓(63)内设有分隔板(72)、采样管(73)、处理器(74)和无线通信器(75)，所述分隔板(72)设于采样仓(63)内部，所述采样泵(77)、处理器(74)和无线通信器(75)设于分隔板(72)上，所述采样管(73)设于采样仓(63)内，所述采样泵(77)与采样管(73)相连通。
4.根据权利要求3所述的一种用于污水处理的推进式曝气设备，其特征在于：所述推进装置(2)包括侧端推进组件(37)和底部推进组件(38)，所述侧端推进组件(37)设于漂浮板(8)的侧端，所述底部推进组件(38)设于漂浮管(9)的底部，所述底部推进组件(38)包括电机固定件(39)、无刷电机(40)、防护壳(41)和螺旋桨(42)，所述电机固定件(39)连接设于漂浮管(9)的底部，所述无刷电机(40)固定设于电机固定件(39)的底部，所述防护壳(41)设于电机固定件(39)的另一侧底部，所述螺旋桨(42)旋转设于防护壳(41)内，所述无刷电机(40)的输出轴设于螺旋桨(42)的中心处；所述侧端推进组件(37)包括对称设于漂浮板(8)两侧的螺旋侧桨(52)，且位于同一侧漂浮板(8)外部的所述螺旋侧桨(52)之间通过传动带(43)传动，且所述螺旋侧桨(52)的中心处电连接设有驱动件。
5.根据权利要求4所述的一种用于污水处理的推进式曝气设备，其特征在于：所述随动式曝气装置(3)包括中空柱(44)、供气管道(45)、气体分配分管(46)、曝气元件(47)和鼓风机(48)，所述中空柱(44)垂直设于漂浮板(8)的底部，且所述中空柱(44)通过下法兰盘(50)与浮力可调式漂浮装置(1)相连接，所述鼓风机(48)设于曝气支撑台(7)上，所述供气管道(45)的一端与鼓风机(48)的出风端相连通，所述供气管道(45)的另一端通过上法兰盘(49)与下法兰盘(50)法兰连接，所述中空柱(44)的底部设有气体加压室(51)，所述气体分配分管(46)沿气体加压室(51)的外周处均匀分布设置，所述曝气元件(47)安装设于气体分配分管(46)的尾端。
6.根据权利要求5所述的一种用于污水处理的推进式曝气设备，其特征在于：所述环保供电装置(5)包括太阳能电池(59)板(54)、支撑杆一(55)、支撑杆二(56)、支撑收纳座(57)、光伏充电控制器(58)和电池(59)，所述支撑杆一(55)、支撑杆二(56)分别垂直连接设于漂浮板(8)的两侧上，且所述支撑杆一(55)的长度长于支撑杆二(56)的长度，所述太阳能电池(59)板(54)呈倾斜状连接设于支撑杆一(55)与支撑杆二(56)的顶部之间，所述支撑收纳座(57)设于太阳能电池(59)板(54)的内底部与漂浮板(8)的一侧之间，所述支撑收纳座(57)内部中空设置且外部开设有散热孔，所述电池(59)和光伏充电控制器(58)设于支撑收纳座(57)内，所述光伏充电控制器(58)电连接设于太阳能电池(59)板(54)与电池(59)之间，所述电池(59)为整体设备供电。
7.根据权利要求6所述的一种用于污水处理的推进式曝气设备，其特征在于：所述传动带(43)为防水传动带(43)，所述防护壳(41)为PU管；所述曝气元件(47)采用气泡发生器的形式，将引入到所述气泡发生器中的气体转换成多个气泡；所述中空柱(44)关于两侧漂浮板(8)对称设置，所述供气管道(45)呈Y形设置，所述随动式曝气装置(3)对称设于漂浮板(8)的底部两侧处。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种在浮力可调式漂浮装置的浮力可调作用下，实现了垂直方向小范围曝气的变动，在推进装置的作用下，实现了曝气的移动化效果，提高了灵活度与曝气效果，在自动采样装置的作用下，预先将水样进行提取与采集，方便了后续的相对静态采样，对采样结果与准确性产生较少影响的用于污水处理的推进式曝气设备。
本发明采取的技术方案如下：本发明一种用于污水处理的推进式曝气设备，包括浮力可调式漂浮装置、推进装置、随动式曝气装置、自动采样装置和环保供电装置，所述推进装置设于浮力可调式漂浮装置的侧端以及浮力可调式漂浮装置的底部，所述浮力可调式漂浮装置的顶部两外侧分别向外延伸设有水平设置的采样支撑台和曝气支撑台，所述自动采样装置设于采样支撑台上，且所述自动采样装置、采样支撑台的底部均与下面的水体相连通，所述随动式曝气装置设于曝气支撑台上，且所述随动式曝气装置的另一端贯穿浮力可调式漂浮装置且设于下方水体内，所述随动式曝气装置随浮力可调式漂浮装置的浮力调节实现升降曝气效果，所述环保供电装置设于采样支撑台与曝气支撑台之间，且所述环保供电装置为浮力可调式漂浮装置、推进装置、随动式曝气装置、自动采样装置供电。
作为进一步阐述的方案，所述浮力可调式漂浮装置包括漂浮板、漂浮管、横向连接件和浮力可调气囊组件，所述漂浮管沿平面均匀分布，所述横向连接件连接设于相邻所述漂浮管之间，且所述漂浮板设于两外侧漂浮管的外侧处，所述浮力可调气囊组件可形变设于漂浮管内，且所述浮力可调气囊组件与漂浮管的连接处密封连接；所述浮力可调气囊组件包括充气电机、主动转盘、偏心转轴、驱动固定板、连杆、充气泵、活塞杆、充气伸缩管、充气气囊和限位件，所述漂浮管的内底部设有电机支架，所述充气电机设于电机支架上，所述主动转盘可旋转设于漂浮管的侧壁上，所述充气电机的输出轴与主动转盘的中心处相连接，所述偏心转轴偏心且垂直设于主动转盘上，所述驱动固定板垂直连接设于漂浮管内，所述充气泵水平安装设于驱动固定板上，所述活塞杆沿水平方向往复设于充气泵的打气端，所述连杆与偏心转轴的自由端相连接，所述连杆连接活塞杆伸缩设于充气泵内，所述漂浮管的两侧开口设置，所述漂浮管的开口处设有伸缩滑道，所述充气气囊滑动设于伸缩滑道内，且所述限位件设于充气气囊于漂浮管内部的尾端处，所述限位件的直径大于伸缩滑道的直径，起到限位效果，充气气囊不会脱离漂浮管，所述充气伸缩管连通设于充气泵的出气端与充气气囊之间，所述充气伸缩管与驱动固定板的连接处设有密封件，起到两侧所述驱动固定板之间防水进入的效果。
在本方案中，所述漂浮管的底部设有配重腔，所述配重腔为中空材质且底部两侧设有进水口，所述进水口倾斜斜下开口设置，配重腔的设置使得漂浮管在水内或者水面上时，配重腔始终位于底部，起到配重的效果；所述漂浮管的顶部开设有进气管，所述进气管的高度远高于水平面的高度，起到朝漂浮管内进气的作用。
在本方案中，所述自动采样装置包括升降式水样获取组件和移动式水样采集组件，所述升降式水样获取组件设于采样支撑台上，所述移动式水样采集组件设于升降式水样获取组件上；所述升降式水样获取组件包括升降电机、主动蜗杆、从动蜗轮环、驱动齿轮、联动转轴、转轴支座、下铰接支撑杆、上铰接支撑杆和采样盘，所述从动蜗轮环旋转设于采样支撑台的上方，所述从动蜗轮环的中心处开设有上采样孔，所述采样支撑台的中心处设有下采样孔，所述上采样孔与下采样孔相对应设置，所述从动蜗轮环的外周设有蜗轮轮齿，所述采样支撑台于下采样孔的一侧设有电机支架，所述升降电机安装设于电机支架上，所述电机支架的一侧还设有蜗杆支座，所述主动蜗杆旋转设于蜗杆支座之间，所述升降电机的输出轴与主动蜗杆相连接，所述主动蜗杆与从动蜗轮环的蜗轮轮齿相啮合，所述从动蜗轮环于上采样孔的外周均匀设置有转轴支座，所述联动转轴旋转设于转轴支座上，所述驱动齿轮连接设于联动转轴的一侧上，所述从动蜗轮环的顶部圆周处设有直齿轮，所述驱动齿轮的外周轮齿与直齿轮的顶部轮齿相啮合，所述下铰接支撑杆与联动转轴的另一端相铰接，所述上铰接支撑杆与下铰接支撑杆的自由端相铰接，所述上铰接支撑杆与下铰接支撑杆组成角度可变的V形结构，优选方案中，所述驱动齿轮、联动转轴、转轴支座、下铰接支撑杆、上铰接支撑杆均对应设有四组，四组所述上铰接支撑杆的顶部自由端铰接设于采样盘的外周处，所述采样盘具有一定的深度用于盛装水体，且采样盘上设有支撑台架，用于承接无人机使用，方便移动式取样的效果。
作为进一步阐述的技术方案，所述移动式水样采集组件包括采样仓、上盖、移动桨叶、旋转电机、旋翼杆、气液分离组件、采样泵、连接杆、支腿和取样管，所述采样仓呈顶部开口的中空腔体设置，所述上盖设于采样仓的顶部开口上，所述旋翼杆设于上盖的四角处，所述旋转电机设于旋翼杆一端，且所述移动桨叶设于旋转电机的输出轴上，所述支腿对称连接设于采样仓的底部，支腿设于支撑台架上起到支撑作用，所述气液分离组件连通设于采样仓的底部，所述采样泵设于采样仓内，所述取样管连通设于气液分离组件的底部一侧，所述取样管设有多组相连通，所述取样管与采样盘内的水体相连通，相邻所述取样管之间设有连接杆支撑，所述气液分离组件采用现有技术中的旋流分离器实现气液的分离效果，气体向上排入采样仓内，液体向下位于气液分离组件的底部，优选方案中，所述气液分离组件的底部设有出液孔，所述出液孔处设有塞盖。
进一步方案中，所述采样仓内设有分隔板、采样管、处理器和无线通信器，所述分隔板设于采样仓内部，所述采样泵、处理器和无线通信器设于分隔板上，所述采样管设于采样仓内，所述采样泵与采样管相连通，在本方案中，采样仓内还设有定位器、蓄电池等现有设备，本方案中不做过多赘述，可以实现远程操作的效果。
进一步地，所述推进装置包括侧端推进组件和底部推进组件，所述侧端推进组件设于漂浮板的侧端，所述底部推进组件设于漂浮管的底部，所述底部推进组件包括电机固定件、无刷电机、防护壳和螺旋桨，所述电机固定件连接设于漂浮管的底部，所述无刷电机固定设于电机固定件的底部，所述防护壳设于电机固定件的另一侧底部，所述螺旋桨旋转设于防护壳内，所述无刷电机的输出轴设于螺旋桨的中心处；所述侧端推进组件包括对称设于漂浮板两侧的螺旋侧桨，且位于同一侧漂浮板外部的所述螺旋侧桨之间通过传动带传动，且所述螺旋侧桨的中心处电连接设有驱动件。
作为优选方案，所述传动带为防水传动带，所述防护壳为PU管。
进一步地，所述随动式曝气装置包括中空柱、供气管道、气体分配分管、曝气元件和鼓风机，所述中空柱垂直设于漂浮板的底部，且所述中空柱通过下法兰盘与浮力可调式漂浮装置相连接，所述鼓风机设于曝气支撑台上，所述供气管道的一端与鼓风机的出风端相连通，所述供气管道的另一端通过上法兰盘与下法兰盘法兰连接，所述中空柱的底部设有气体加压室，所述气体分配分管沿气体加压室的外周处均匀分布设置，所述曝气元件安装设于气体分配分管的尾端。
作为进一步阐述的方案，所述曝气元件采用气泡发生器的形式，适于将引入到所述气泡发生器中的气体转换成多个气泡，从而实现曝气的效果。
优选方案中，所述中空柱关于两侧漂浮板对称设置，所述供气管道呈Y形设置，所述随动式曝气装置对称设于漂浮板的底部两侧处。
作为优选方案，所述环保供电装置包括太阳能电池板、支撑杆一、支撑杆二、支撑收纳座、光伏充电控制器和电池，所述支撑杆一、支撑杆二分别垂直连接设于漂浮板的两侧上，且所述支撑杆一的长度长于支撑杆二的长度，所述太阳能电池板呈倾斜状连接设于支撑杆一与支撑杆二的顶部之间，所述支撑收纳座设于太阳能电池板的内底部与漂浮板的一侧之间，所述支撑收纳座内部中空设置且外部开设有散热孔，所述电池和光伏充电控制器设于支撑收纳座内，所述光伏充电控制器电连接设于太阳能电池板与电池之间，所述电池为整体设备供电。
采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案一种用于污水处理的推进式曝气设备，通过浮力可调式漂浮装置的浮力可调作用下，实现了垂直方向小范围曝气的变动，在推进装置的作用下，实现了曝气的移动化效果，提高了灵活度与曝气效果，在自动采样装置的作用下，预先将水样进行提取与采集，方便了后续的相对静态采样，对采样结果与准确性产生较少影响，而环保供电装置的设置，则是增加了整体结构的环保性能，可为整体设备进行供电。
（发明人：陈宇瑾;张维坊;仇光行;李春雷;郑有为;丁邦宏）
