一種過水壩面上複合插板的受汙水體增氧裝置的製作方法

2023-06-20 11:20:16 1

專利名稱：一種過水壩面上複合插板的受汙水體增氧裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及環境保護領域，具體地說是環境工程學科中的一種通過特殊設計 的過水壩面溢流增氧修復河道受汙水體的裝置。
背景技術：
近年來，隨著我國社會經濟的飛速發展，城市化進程的加快，人類活動對城市河流 的汙染情勢日益嚴峻，城市河流水質總體上呈惡化趨勢，部分河段甚至出現了季節性和常 年性水體黑臭現象，水體中溶解氧(DO)很低，極大地影響了周邊居民的生活質量和城市景 觀。河流中溶解氧含量是衡量水質狀況的一個重要指標，溶解氧含量的高低直接影響 著水生生物的生長，以及河流中有機汙染物的輸移、擴散和降解能力，進而影響到整個水體 的自淨過程，提高河道水體的溶解氧含量能夠增強好氧菌種群活性，有利於水生動植物生 長，對於消除河道水體黑臭，鈍化河床底泥，減緩底泥汙染物釋放具有良好的效果，是增強 水體自淨能力，改善河流水質的有效措施。目前國內外普遍採用壓氣復氧的方式來提高城市河流溶解氧含量，其技術手段多 樣，主要可歸納為如下幾種(1)純氧增氧技術。目前英國泰晤士河、德國萊因河與我國上 海市的蘇州河應用這項技術給河道增氧，這種方法充氧效率較高，但需向專門制氧工廠購 置液態氧或安裝專門制氧設備制氧，導致成本較高；( 鼓風機-微孔布氣管曝氣技術。上 海市徐匯區上澳塘河道採用了這一曝氣系統，增氧效果良好，但是其布氣管安置在河底，安 裝工程量較大且難以維護，同時也可能對航運產生一定的影響，另外為了降低鼓風機噪聲 的影響，風機房一般設置在地下，從而增加了投資費用。(3)採用旋漿負壓吸氧並隨水射入 河中。韓國漢城的漢江與我國北京的清河體院河段曾應用這項增氧技術，效果較為顯著，但 存在漿葉易被水中漂浮物纏繞堵塞、在水深較小的河流中使用時容易攪動底泥、深水充氧 能力較差，影響航運等問題。(4)水下射流充氧技術。該技術設備安裝簡單，易於維護，但 充氧效率相對較低，並且在適用水深上也受到一定的限制。此外，對於壓氣復氧技術自身而 言，需要配套大功率的專門設備來給河道外加能源供氧，從長期運行角度上看，額外的能源 消耗與運行費用較高，對環境也會產生一定的影響，制約著此類技術的推廣。我國城市河流流量普遍較小，通常沿河分段建設有壩、堰等過水建築物，攔蓄水 流，提高河床水位，滿足旅遊、通航等目的。當河道水流溢過壩、堰等過水建築物時，將會與 空氣發生卷吸摻混，使水體中溶解氧含量增加，這已為工程實踐所證實。如果能夠對城市河 道過水壩面進行插板加糙設計與改造，以充分利用河道水流的機械能，使水流溢過複合插 板的壩面時，夾帶更多的空氣進入水體，從而能夠有效地提高過壩水體的溶解氧含量，將是 一種節能、綠色的河道復氧方法。此外，當水流溢過插板壩面，水花晶瑩跳躍，富於動韻，也 可為城市建設增添一道優美的風景。然而，這方面的設計與運用迄今尚鮮見報導。發明內容本實用新型的目的在於提供一種特殊設計的過水壩面上複合插板的受汙水體增 氧裝置。具體地說是在溢流壩過水壩面上布設垂直於壩面的插板，通過改變過壩水流流態 來增強壩面水體的復氧能力，這樣無需另外安裝供能、充氧設施，即可達到給河道復氧，改 善河流水質的目的。—種過水壩面上複合插板的受汙水體增氧裝置，該裝置是在溢流壩1的過水壩面 2上，每隔相同的寬度，順著過壩水流方向以等間距布設垂直於壩面的插板3，其中插板3 的壩面突出部分呈正方形，相鄰插板3間橫向距離與插板寬度相同，通常為0. 24m到0. 8m ； 上、下各層插板3間的壩面縱向曲線距離為插板3寬度的1.5倍；插板3的寬厚比為10 1。上述的插板3上、下各層的排列布置方式為平行式排列布置或相互交錯式排列布置。上述的插板3用混凝土預製板或PVC板製成。將本發明裝置垂直於河道水流方向布置，一方面起到攔蓄水流，提高河床水位的 作用，另一方面當水流經過壩面下洩時，插板擾動過壩水流，使水體劇烈紊動甚至發生破 碎、分離，從而提高了壩面水體的摻氣能力，增加水體中的水氣界面面積，有效提高下遊河 流的溶解氧濃度。本實用新型的優點和積極效果是①該增氧裝置結構簡單，外形美觀，易於維護，管理方便，無需另外安裝向河道供 能與充氧的設備，可節約大量能源，投資及運行成本相對低廉，適用於我國城市中小型受汙 河流的增氧，具有良好的工程應用前景。②該裝置的增氧方法能夠充分利用河流本身所蘊含的機械能，使水流溢過複合插 板的過水壩面時，受到插板擾動而發生劇烈紊動甚至破碎、分離，從而夾帶更多的空氣進入 水體，能夠顯著提高過壩水流的溶解氧含量，並可以實現長期不間斷的河道自動增氧。

圖1是一種過水壩面上複合插板的受汙水體增氧裝置的示意圖其中(a)為本發明的側視圖，(b)為平行式插板布置示意圖，(C)為交叉式插板布 置示意圖。圖2是不同形式溢流壩復氧能力對比試驗布置圖。圖3是試驗壩面坐標尺寸圖其中(a)為光滑壩面，(b)為複合插板壩面。附圖標記1-溢流壩，2-過水壩面，3-插板。
具體實施方式
現結合附圖對本實用新型實施方式作進一步說明。實施例1一種過水壩面上複合平行式插板的受汙水體增氧裝置及其增氧方法。具體實施方 式是在圖1中，插板3通過壩面鑽孔粘貼手段，安裝在溢流壩1的過水壩面2上。插板3 由PVC板材製成，尺寸為0. 8mX0. 5mX0. 05m(長X寬X厚)；插板3插入過水壩面2的 深度為0. :3m，壩面突出部分尺寸為0. 5mX0. 5mX0.05m(長X寬X厚)。插板3垂直於過水壩面2布設，其中，沿溢流壩寬方向以等間距的形式共布設40列插板，相鄰插板間橫向距 離與插板寬度相同，為0. 5m;順過壩水流方向以等間距連續排列(平行式)的形式共布設7 層插板，上、下兩層插板間的縱向壩面曲線距離是插板寬度的1. 5倍，為0. 75m。將複合插板的溢流壩垂直於河道水流方向布置，當河水流到壩前，由於溢流壩的 攔蓄作用，水面線不斷抬高，當水流溢過壩面下洩時，受到壩面插板的阻隔與擾動，水體發 生劇烈紊動甚至破碎、分離，從而顯著提高了壩面水體的摻氣能力，加大水體中的水氣界面 面積，增強了溢流壩過水壩面的復氧效率，有效提高下遊河流的溶解氧濃度。實施例2一種過水壩面上複合交叉式插板的受汙水體增氧裝置及其增氧方法。在具體實施 方式當中，插板3在順過壩水流方向上，以等間距相互交錯(交叉式)的形式進行布設，其 餘同實施例1。實施例3我們設計了三種形式的溢流壩進行復氧能力對比實驗，提出本發明的實驗依據1、光滑壩面溢流壩2、複合平行式插板壩面溢流壩3、複合交叉式插板壩面溢流壩不同形式溢流壩復氧能力對比實驗在室內進行。整個試驗設備總長度為400. 0cm， 包括進水系統(壩前水渠)，試驗過水壩面，出水系統(尾水渠)，試驗布置見圖2。試驗過水 壩面部分採用有機玻璃製作，其餘部分採用PVC板材製作。溢流壩跌水高度為80. 0cm，過水 寬度為20. 0cm，光滑壩面與平行式、交叉式插板型壩面的坐標尺寸見圖3，其中插板壩面突 出部分的尺度為2. OcmX 2. OcmXO. 2cm，上、下兩層插板間的壩面縱向曲線距離為3. Ocm, 是插板寬度的1.5倍。試驗前將壩上水體溶解氧濃度維持在2. 0 3. Omg/1，經過水渠後水流從試驗壩 面跌落進入尾水渠出水。試驗在壩前1. Ocm處和壩後90. Ocm處(圖2中@標記處)分別 設置監測斷面，採用HACH公司生產的HQ LD0TMHQ30d可攜式溶解氧測定儀，對水體中的溶
解氧含量實施同步量測。採用過壩水流的氧虧恢復率r來表徵過水壩面的復氧能力
卜-I2式中C1是壩前溶解氧濃度，C2是壩後溶解氧濃度，Cs是相應溫度下的飽和溶解氧 濃度，單位均為mg/1。根據溢流壩上、下遊水體溶解氧濃度實時同步量測數據統計分析，得出不同流量 下光滑型、平行式插板型與交叉式插板型過水壩面氧虧恢復率如表1所示，對比結果表明， 在實驗室條件下，當過水流量一致時，平行式與交叉式插板型過水壩面復氧能力明顯高於 光滑型過水壩面，複合插板過水壩面的氧虧恢復率可達光滑壩面的1. 93 2. 01倍，過壩水 流溶解氧含量可提升至6. 5mg/l以上(溶解氧飽和濃度在10. 41 10. 61之間)，可以達到 《地表水環境質量標準》(GB3838-20(^) II類標準要求。表1不同過水壩面形態氧虧恢復率
5[0038]
權利要求1.一種過水壩面上複合插板的受汙水體增氧裝置，其特徵在於該裝置是在溢流壩(1) 的過水壩面( 及插板C3)所構成，其中溢水壩(1)高80cm，過水寬度20cm，過水壩面 (2)呈圓弧形，插板C3)分層垂直插在過水壩面上，插板突出部分的尺寸長X寬X厚為 2. OcmX2. OcmXO. 2cm，相鄰插板(3)間橫向距離與插板寬度相同，上、下各層插板(3)間的 壩面縱向曲線距離為插板(3)寬度的1. 5倍。
2.根據權利要求1所述的增氧裝置，其特徵在於所述的插板(3)上、下各層的排列布置 方式為平行式排列布置或相互交錯式排列布置。
3.根據權利要求1所述的增氧裝置，其特徵在於所述的插板C3)用混凝土預製板或 PVC板製成。
專利摘要一種過水壩面上複合插板的受汙水體增氧裝置，屬於環境保護領域。在溢流壩過水壩面上，每間隔相同寬度，沿著水流方向布設垂直於壩面的平行式或交叉式插板。相鄰插板間橫向距離與插板寬度相同，根據實際河寬來確定，一般不超過0.24m～0.8m；插板沿水流方向上的布設原則為上、下兩層插板間的壩面縱向曲線距離為壩面插板突出深度的1.5倍。插板的寬厚比為10∶1。將複合插板的溢流壩垂直於河道水流方向布置，當水流經過壩面下洩時，插板擾動過壩水流，使水體劇烈紊動甚至發生破碎、分離，從而大大提高了壩面水體的摻氣能力，增加水體中的水氣界面面積，有效提高下遊河流的溶解氧濃度，從而實現長期不間斷的下遊河道受汙水體的自動增氧。
文檔編號C02F7/00GK201901616SQ20102028416
公開日2011年7月20日 申請日期2010年8月6日 優先權日2010年8月6日
發明者劉曉東, 華祖林, 季麗君, 褚克堅, 顧莉 申請人:河海大學