[发明专利]风力直驱循环曝气设备

说明书

技术领域

本发明涉及环境工程科学领域的一种设备，具体的说是一种风力直驱循环曝气设备。 

背景技术

随着我国工农业生产的发展，水体污染问题日趋严重，水体中的溶解氧（DO）的含量下降，造成了许多环境问题。水体中的DO含量是衡量水体水质状况的一个重要指标，水中DO是维持水生生态平衡和有机物进行分解的条件。DO含量不足将直接威胁到水中生物的生长；若DO耗尽，则水中有机物将在厌氧条件下产生分解，使水质发臭。水体中的DO主要来源于水和气之间的物理作用过程，亦即大气复氧。然而，众多学者在研究高速水流通过泄水建筑物的时候如闸，堰等水流的强烈紊动和掺气会使水体的溶解氧量有明显的提高，有时候甚至出现超饱和现象。随着人们对气泡复氧的深入研究，各类气泡曝气技术应用在环境工程中。如臭氧曝气，空压机曝气等各式各样的设备，现有的充氧设备共同特点： 

（1）搅动水体，如中国专利申请“一种垂直轴风力曝气机”（公告号CN102225810A）借助表面叶片拨动水体增加水气接触面积，增加水体溶解氧向下层水体扩散。 

（2）将水分散为小水滴，喷入气相，增大气水接触面积，提高溶解溶解氧含量。如中国专利申请“气压水汽自控曝气机”。 

（3）负压吸气，令气泡分散为微气泡压入水中。如“风力水体充氧机”中国专利申请（授权公告号CN 2501877Y），充分利用微气泡在水体中的溶解原理增大水体溶解氧含量。 

一些传统的增氧方式有，水泵远距离抽送复氧，大型风轮搅动复氧，水 流跌坎阶梯流等设备。近年来随着环境科学技术的不断发展，越来越多的充氧设备被应用在实践中，如，武汉科技大学经过四年的努力，研发的“太阳能湖水净化技术及设备”并在武汉市部分湖泊应用，“一种风光互补曝气充氧机的控制保护装置”在实践中效果很好。众多曝气充氧设备或多或少存在一些缺陷或不足，主要是： 

（1）曝气不充分。旨在依靠风力实现水体表层曝气，未能考虑底部水体的对流交换充氧，未能改变深层水体总溶解氧含量。 

（2）充氧面积小。目前众多工艺设备仅考虑设备作用范围之内水体的复氧量，未能满足大面积水体复氧和水体上下层循环。 

（3）能耗大，操作复杂。一些设备依靠外在电力，柴油发电机等外在能源，忽视了自然资源风能，装置基本结构复杂不易操作。还有采用一些设备风电互补的方式，不仅投资大而且操作极其复杂。 

（4）效果不佳，不易管理。依靠表层曝气，忽略深层水体，在本质上不可能达到改善水体，净化水质的目的。 

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种多功能的风力直驱循环曝气设备。 

为了实现上述任务，本发明采取如下技术解决方案： 

一种风力直驱循环曝气设备，其特征在于，包括竖向传力轴，在竖向传力轴由上至下依次安装有风轮，小齿轮转换装置、动力连接系统、产气囊、浮伐系统、大齿轮转换装置和固定块，其中，小齿轮转换装置外端有与动力连接系统连接的N字形钢条，大齿轮转换装置包括齿轮箱，齿轮箱中有主齿轮和副齿轮，主齿轮与副齿轮相啮合，主齿轮与竖向传力轴相连接，副齿轮与横向传力轴连接，在横向传力轴两端，安装有一对叶片方向相反的推流叶轮，齿轮箱表面安装微曝气头。 

本发明的风力直驱循环曝气设备，与目前开发和使用的同类设备相比， 具有以下多方面的创新和优点： 

（1）曝气充分。通过产气囊将空气压入底部缺氧态水体，旋转的推流叶轮将大气泡破碎，均匀分布气泡与水体接触，充分增加汽水接触面积，提高曝气效果。 

（2）浅层水体充氧接触面积大。通过风轮将浅层水体向表层水体流动的相反方向搅动。充分考虑风力的影响，通过方向相反安装的推流叶轮，将底部上升的汽水混合水体向表层水体相反方向推流，增加未饱和水体与表层饱和水体的充分接触。 

（3）结构简单，造价低。充分考虑自然能源风力，通过风轮积聚动能，带动竖向传力轴，从而搅动水体，不仅节省资源，而且环保。装置构造简单，操作容易，不需人为高频率的察看。 

(4）结构紧凑，便于安装。适用于一些湖泊，景观湖河道等，不仅外观漂亮，而且容易装饰成湖泊的美化构筑物，材料要求低，便于组装携带。 

（5）充分利用自然能源。将风能转化为动能用于推动水流。 

（6）气泡复氧效果好。将空气输送到底部，旋转的推流叶轮将大气泡破碎，均匀分布到周围水体，汽水接触面积大，富氧率高。 

附图说明

图1是本发明的风力直驱循环充氧设备结构示意图。