一种河床底泥的生态循环利用装置的制作方法

1.本发明涉及河床生态技术领域，具体涉及一种河床底泥的生态循环利用装置。


背景技术：

2.河床底泥通常是黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，经过长时间物理、化学及生物等作用及水体传输而沉积于水体底部所形成，当水域受到污染后，水中部分污染物可通过沉淀或颗粒物吸附而蓄存在底泥中，适当条件下重新释放，成为二次污染源,这种污染称为底泥污染，河流水体中的悬浮物、溶解物质、底泥和水生生物以及其组成部分间的相互作用对水质都会形成相应程度的影响。
3.目前对河床底泥直接进行挖取，提取出来后进行利用，但其使用的船只作为载体设备，不便于应用在较小的河道中，且其对河床底部河泥进行的抽取会对河床的生态稳定性造成破坏，同时在抽取底泥作业的过程中，会造成河道的局部污染，增加了底泥中的杂物沿着河道流体散布污染的状况，且底泥在河床中的低溶氧状态，不便于其中好氧微生物的分解活动，使水体中的有机物在厌氧条件下进一步转化，降低了河道的水体质量。
4.现有技术中也出现了一些关于河床底泥的生态循环利用的技术方案，如申请号为cn2016108391197的一项中国专利公开了是一种河床底泥生态循环利用船，包括船体，船体具有推进驱动结构，船体的尾部甲板上设有竖向设置的丝杆升降槽架，丝杆升降槽架的槽内部设有丝杆、升降横臂和升降电机。升降横臂的中部设有升降支杆，升降支杆的下部设有河泥收集筒，河泥收集筒上设有铲泥片安装支架和铲泥片，河泥收集筒的上端设有吸泥软管，吸泥软管连接着淤泥输送管，淤泥输送管连接着淤泥搅拌桶，淤泥搅拌桶的上部设有洒泥泵，洒泥泵的出泥端连接有洒泥管道，淤泥搅拌桶内设有搅拌结构，搅拌结构通过离合器连接船体自身的推进驱动结构；该技术方案将河道河床上的底泥淤泥收刮吸收到船体上来，在再经过搅拌后，再将其洒回到河水的上层，均衡的吸咐喷出底部厌氧层的污泥和污水，转换为浮游植物和浮游动物的营养源，大大降低了水质生态修复的成本，也达成了水生态自我修复的效果；但是该方案中所述使用的船体设备，不便于使用在较小的河道中，且其对河床底部河泥进行的吸取会对河床的生态稳定性造成破坏，难以在河床底部达到生态平衡的效果。
5.鉴于此，为了克服上述技术问题，据此本发明提出了一种河床底泥的生态循环利用装置，采用了特殊的河床底泥的生态循环利用机构，解决了上述技术问题。


技术实现要素：

6.为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种河床底泥的生态循环利用装置，通过设置在悬浮模块中的折杆，配合循环模块中的水车板，来控制浮台与锚架在对河床底泥进行循环时的状态转换，将底泥转移至曝气网中，便于其中微生物的代谢，对底泥中的有机物进行分解，并在完成对底泥的循环后将其沉积会河床中，降低水体的化学需氧量，促进河床部位水生植物的生长，维持河床的生态平衡，从而提升了河床底泥的生态循环利用装置
的运行效果。
7.本发明所述的一种河床底泥的生态循环利用装置，包括悬浮模块、循环模块和控制器；所述悬浮模块用于将其定位在河床中，悬浮模块还用于承载循环模块在河床中的运行；所述控制器用于调节悬浮模块和循环模块的运行；所述悬浮模块包括浮台、锚架和折杆；所述浮台的底部设置有驱动浆，浮台的内部安装有循环电池；所述浮台和锚架间设有相连的折杆，折杆通过改变其伸缩状态控制浮台与锚架间的距离；所述锚架的底部设置有矛头，锚架通过矛头伸入底泥在河床中进行定位；所述循环模块包括采集筒、曝气网和泥浆管；所述采集筒安装在锚架中，采集筒中设有转动的水车板；所述水车板的转轴固定在采集筒的端部上，水车板的表面与河床中的流体方向相垂直；所述泥浆管的底端与采集筒中的吸口相连通，泥浆管的顶端与浮台上的曝气网相通；所述泥浆管在浮台的下方还设有滤清盘，滤清盘上安装有潜水泵；所述潜水泵通过滤清盘向泥浆管的顶部泵水，使泥浆管底部的吸口产生负压，将采集筒部位被水车板搅起的底泥抽取到曝气网中；
8.现有技术中，常通过对河床的底泥直接进行挖取，将其中的污物祛除，但其使用的船只作为载体设备，不便于应用在较小的河道中，且其对河床底部河泥进行的抽取会对河床的生态稳定性造成破坏，同时在抽取底泥作业的过程中，会造成河道的局部污染，增加了底泥中的杂物沿着河道流体散步污染的状况，且底泥在河床中的低溶氧状态，不便于其中好氧微生物的分解活动，使水体中的有机物在厌氧条件下进一步转化，降低了河道的水体质量；
9.因此，本发明通过设置的浮台和锚架对进行河床底泥循环利用，通过启动控制器使驱动浆带动浮台定位至河床中进行底泥处理的相应位置，然后伸长折杆使锚架的矛头插入至底泥中，完成浮台的定位，接着通过安装在锚架中的采集筒，与其中的水车板相配合，同时河道流体的运动促进了裸露在采集筒上半部的水车板进行转动，降低了水车板运行对循环电池的能量消耗，在锚架区域被水车板搅起的底泥，在泥浆管上的潜水泵产生的负压作用下，经吸口转移至浮台上的曝气网中，并将其中过量吸附的流体从滤清盘中排出，随着底泥的清搅，通过调节折杆的伸长量，将浮台部件升起于河道水体的液面，使其提供的浮力经折杆转化为对锚架的重力，配合锚架部位吸收的底泥，使锚架进一步深入至河床的底泥内部，将底泥经泥浆管循环至曝气网上，促进底泥中微生物的分解活动，并在完成锚架区域底泥的循环利用后，通过收起折杆并使浮台完全浸入水体中，曝气网上分解的底泥重新浸入沉积到河床中，同时使锚架从河床的底部脱离，再转移至所需的位置；本发明利用了设置在悬浮模块中的折杆，配合循环模块中的水车板，来控制浮台与锚架在对河床底泥进行循环时的状态转换，将底泥转移至曝气网中，便于其中微生物的代谢，对底泥中的有机物进行分解，并在完成对底泥的循环后将其沉积会河床中，降低水体的化学需氧量，促进河床部位水生植物的生长，维持河床的生态平衡，从而提升了河床底泥的生态循环利用装置的运行效果。
10.优选的，所述折杆上还设有桨叶，桨叶的端部通过设置的变向柱铰接安装在折杆上；所述变向柱的末端设置有翼片，翼片使变向柱上的桨叶轴向与河道中的水体流向相平行；所述桨叶将水流作用的动力转化为电能储存在循环电池中；工作时，将河床底泥转移到浮台上的曝气网上，达到循环利用的目的；通过设置在折杆中的桨叶，在曝气网上底泥的微生物进行反应时，利用河床中的水流驱动折杆上的桨叶转动起来，向浮台的循环电池中补
充电能，增强其运行时长，并通过设置在变向柱末端的翼片来引导桨叶在水体中的姿态，使锚架和浮台在不同河道中的水体状态下，利用伸缩变化的折杆，使桨叶能够保持对河道中流体能量的转化，从而维持了河床底泥的生态循环利用装置的运行效果。
11.优选的，所述变向柱上还设有同轴套管，同轴套管与桨叶的端部固定连接；所述同轴套管的端部还设置有环箍，同轴套管通过环箍将翼片和桨叶围拢起来；工作时，折杆会受河道中的流体作用产生晃动；通过设置在变向柱上的同轴套管，使桨叶在运转过程中带动同轴套管旋转起来，继而驱动围拢在翼片和桨叶上的环箍产生相同的转动，使得同轴套管产生的转动惯量，增强了折杆上变向柱部位在的稳定性，且围拢在桨叶和翼片周向上的环箍，能够削弱其受河道水体的湍流影响，进一步维持桨叶运转的稳定性，从而提升了河床底泥的生态循环利用装置的运行效果。
12.优选的，所述水车板的端部边缘还设有弧形的锤体，锤体表面安装有锥状的凸齿；所述凸齿在锤体上的轨迹沿水车板的回转表面倾斜分布，凸齿与锤体内部的齿座间还安装有弹簧；工作时，转动的水车板伸入至河床底泥中将其搅起，产生的反作用力会经水车板所处的采集筒传递至锚架上；通过设置在水车板边缘的锤体，配合其上的锥状凸齿，对接触到的底泥进行松动，便于水车板将底泥搅散开并被吸入到泥浆管底部的吸口中，同时安装在凸齿与锤体齿座间的弹簧，用于缓冲凸齿在底泥中受到的过量阻力，且在锤体在水车板的转动下脱离底泥后，利用弹簧将凸齿充锤体的底座中略微弹起，把凸齿与锤体连接缝隙处附着的底泥清理掉，确保凸齿在锤体表面的锥状造型，维持对底泥的清理，并减小了水车板转动接触到底泥时受到的阻力，增强了对锚架区域底泥的循环效率，从而提升了河床底泥的生态循环利用装置的运行效果。
13.优选的，所述锤体上还设置有边齿，边齿转动安装锤体的端面位置，边齿在自重作用下的偏转超出采集筒的侧壁；所述边齿在锤体转入采集筒的内部后，边齿与采集筒的侧壁相碰撞并贴合在其内壁表面；工作时，采集筒随锚架伸入定位在底泥中，随着水车板在采集筒中的转动，会造成底泥被挤压到锤体的边缘；通过设置在锤体端面转动的边齿，使其处在偏转超出采集筒侧壁的位置，当边齿随水车板的转动进入到采集筒内部后，利用边齿受采集筒侧壁干涉产生的偏转，碰撞采集筒并造成振动，使采集筒侧壁上底泥产生松动，并配合沿采集筒内壁划过的边齿，将被挤压附着的底泥刮离开来，从而提升了河床底泥的生态循环利用装置的运行效果。
14.优选的，所述曝气网上还设有耙齿，耙齿的端部安装在曝气网两侧的驱动轨上，耙齿将曝气网上的底泥平铺开来；所述耙齿的端部上还安装有回转马达，回转马达用于调节耙齿与曝气网间的角度；工作时，从泥浆管顶端泵出的底泥会堆积在曝气网上的局部区域；通过设置的耙齿沿着驱动轨往复移动，将曝气网上堆积的底泥铺散开来，并根据底泥的状态，利用回转马达调节耙齿的倾角，改变耙齿与曝气网间的距离，使耙齿在往复移动的过程中逐步将底泥铺散开来，保持曝气网上的底泥处于均匀散步的状态，便于底泥中好氧微生物进行的代谢反应，从而提升了河床底泥的生态循环利用装置的运行效果。
15.本发明的有益效果如下：
16.1.本发明通过设置在悬浮模块中的折杆，配合循环模块中的水车板，来控制浮台与锚架在对河床底泥进行循环时的状态转换，将底泥转移至曝气网中，便于其中微生物的代谢，对底泥中的有机物进行分解，并在完成对底泥的循环后将其沉积会河床中，降低水体
的化学需氧量，促进河床部位水生植物的生长，维持河床的生态平衡。
17.2.本发明通过设置在折杆中的桨叶，利用河床中的水流驱动折杆上的桨叶转动起来，向浮台的循环电池中补充电能，增强其运行时长；设置在变向柱上的同轴套管，产生的转动惯量，增强了折杆上变向柱部位在的稳定性。
18.3.本发明通过设置在水车板边缘的锤体，配合其上的锥状凸齿，增强了对锚架区域底泥的循环效率；设置在锤体端面转动的边齿，使其沿采集筒内壁划过的边齿，将被挤压附着的底泥刮离开来；设置的耙齿沿着驱动轨往复移动，将曝气网上堆积的底泥铺散开来，便于底泥中好氧微生物进行的代谢反应。
附图说明
19.下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
20.图1是本发明中河床底泥生态循环利用装置俯视角度的立体图；
21.图2是本发明中河床底泥生态循环利用装置仰视角度的立体图；
22.图3是本发明中凸齿部件的立体图；
23.图4是图1中a处的局部放大图；
24.图5是图2中b处的局部放大图；
25.图中：浮台1、驱动浆11、锚架2、矛头21、折杆3、桨叶31、变向柱32、翼片33、同轴套管34、环箍35、采集筒4、吸口41、曝气网5、耙齿51、驱动轨52、回转马达53、泥浆管6、滤清盘61、潜水泵62、水车板7、锤体71、凸齿72、弹簧73、边齿74。
具体实施方式
26.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
27.如图1至图5所示，本发明所述的一种河床底泥的生态循环利用装置，包括悬浮模块、循环模块和控制器；所述悬浮模块用于将其定位在河床中，悬浮模块还用于承载循环模块在河床中的运行；所述控制器用于调节悬浮模块和循环模块的运行；所述悬浮模块包括浮台1、锚架2和折杆3；所述浮台1的底部设置有驱动浆11，浮台1的内部安装有循环电池；所述浮台1和锚架2间设有相连的折杆3，折杆3通过改变其伸缩状态控制浮台1与锚架2间的距离；所述锚架2的底部设置有矛头21，锚架2通过矛头21伸入底泥在河床中进行定位；所述循环模块包括采集筒4、曝气网5和泥浆管6；所述采集筒4安装在锚架2中，采集筒4中设有转动的水车板7；所述水车板7的转轴固定在采集筒4的端部上，水车板7的表面与河床中的流体方向相垂直；所述泥浆管6的底端与采集筒4中的吸口41相连通，泥浆管6的顶端与浮台1上的曝气网5相通；所述泥浆管6在浮台1的下方还设有滤清盘61，滤清盘61上安装有潜水泵62；所述潜水泵62通过滤清盘61向泥浆管6的顶部泵水，使泥浆管6底部的吸口41产生负压，将采集筒4部位被水车板7搅起的底泥抽取到曝气网5中；
28.现有技术中，常通过对河床的底泥直接进行挖取，将其中的污物祛除，但其使用的船只作为载体设备，不便于应用在较小的河道中，且其对河床底部河泥进行的抽取会对河床的生态稳定性造成破坏，同时在抽取底泥作业的过程中，会造成河道的局部污染，增加了底泥中的杂物沿着河道流体散步污染的状况，且底泥在河床中的低溶氧状态，不便于其中
好氧微生物的分解活动，使水体中的有机物在厌氧条件下进一步转化，降低了河道的水体质量；
29.因此，本发明通过设置的浮台1和锚架2对进行河床底泥循环利用，通过启动控制器使驱动浆11带动浮台1定位至河床中进行底泥处理的相应位置，然后伸长折杆3使锚架2的矛头21插入至底泥中，完成浮台1的定位，接着通过安装在锚架2中的采集筒4，与其中的水车板7相配合，同时河道流体的运动促进了裸露在采集筒4上半部的水车板7进行转动，降低了水车板7运行对循环电池的能量消耗，在锚架2区域被水车板7搅起的底泥，在泥浆管6上的潜水泵62产生的负压作用下，经吸口41转移至浮台1上的曝气网5中，并将其中过量吸附的流体从滤清盘61中排出，随着底泥的清搅，通过调节折杆3的伸长量，将浮台1部件升起于河道水体的液面，使其提供的浮力经折杆3转化为对锚架2的重力，配合锚架2部位吸收的底泥，使锚架2进一步深入至河床的底泥内部，将底泥经泥浆管6循环至曝气网5上，促进底泥中微生物的分解活动，并在完成锚架2区域底泥的循环利用后，通过收起折杆3并使浮台1完全浸入水体中，曝气网5上分解的底泥重新浸入沉积到河床中，同时使锚架2从河床的底部脱离，再转移至所需的位置；本发明利用了设置在悬浮模块中的折杆3，配合循环模块中的水车板7，来控制浮台1与锚架2在对河床底泥进行循环时的状态转换，将底泥转移至曝气网5中，便于其中微生物的代谢，对底泥中的有机物进行分解，并在完成对底泥的循环后将其沉积会河床中，降低水体的化学需氧量，促进河床部位水生植物的生长，维持河床的生态平衡，从而提升了河床底泥的生态循环利用装置的运行效果。
30.作为本发明的一种实施方式，所述折杆3上还设有桨叶31，桨叶31的端部通过设置的变向柱32铰接安装在折杆3上；所述变向柱32的末端设置有翼片33，翼片33使变向柱32上的桨叶31轴向与河道中的水体流向相平行；所述桨叶31将水流作用的动力转化为电能储存在循环电池中；工作时，将河床底泥转移到浮台1上的曝气网5上，达到循环利用的目的；通过设置在折杆3中的桨叶31，在曝气网5上底泥的微生物进行反应时，利用河床中的水流驱动折杆3上的桨叶31转动起来，向浮台1的循环电池中补充电能，增强其运行时长，并通过设置在变向柱32末端的翼片33来引导桨叶31在水体中的姿态，使锚架2和浮台1在不同河道中的水体状态下，利用伸缩变化的折杆3，使桨叶31能够保持对河道中流体能量的转化，从而维持了河床底泥的生态循环利用装置的运行效果。
31.作为本发明的一种实施方式，所述变向柱32上还设有同轴套管34，同轴套管34与桨叶31的端部固定连接；所述同轴套管34的端部还设置有环箍35，同轴套管34通过环箍35将翼片33和桨叶31围拢起来；工作时，折杆3会受河道中的流体作用产生晃动；通过设置在变向柱32上的同轴套管34，使桨叶31在运转过程中带动同轴套管34旋转起来，继而驱动围拢在翼片33和桨叶31上的环箍35产生相同的转动，使得同轴套管34产生的转动惯量，增强了折杆3上变向柱32部位在的稳定性，且围拢在桨叶31和翼片33周向上的环箍35，能够削弱其受河道水体的湍流影响，进一步维持桨叶31运转的稳定性，从而提升了河床底泥的生态循环利用装置的运行效果。
32.作为本发明的一种实施方式，所述水车板7的端部边缘还设有弧形的锤体71，锤体71表面安装有锥状的凸齿72；所述凸齿72在锤体71上的轨迹沿水车板7的回转表面倾斜分布，凸齿72与锤体71内部的齿座间还安装有弹簧73；工作时，转动的水车板7伸入至河床底泥中将其搅起，产生的反作用力会经水车板7所处的采集筒4传递至锚架2上；通过设置在水
车板7边缘的锤体71，配合其上的锥状凸齿72，对接触到的底泥进行松动，便于水车板7将底泥搅散开并被吸入到泥浆管6底部的吸口41中，同时安装在凸齿72与锤体71齿座间的弹簧73，用于缓冲凸齿72在底泥中受到的过量阻力，且在锤体71在水车板7的转动下脱离底泥后，利用弹簧73将凸齿72充锤体71的底座中略微弹起，把凸齿72与锤体71连接缝隙处附着的底泥清理掉，确保凸齿72在锤体71表面的锥状造型，维持对底泥的清理，并减小了水车板7转动接触到底泥时受到的阻力，增强了对锚架2区域底泥的循环效率，从而提升了河床底泥的生态循环利用装置的运行效果。
33.作为本发明的一种实施方式，所述锤体71上还设置有边齿74，边齿74转动安装锤体71的端面位置，边齿74在自重作用下的偏转超出采集筒4的侧壁；所述边齿74在锤体71转入采集筒4的内部后，边齿74与采集筒4的侧壁相碰撞并贴合在其内壁表面；工作时，采集筒4随锚架2伸入定位在底泥中，随着水车板7在采集筒4中的转动，会造成底泥被挤压到锤体71的边缘；通过设置在锤体71端面转动的边齿74，使其处在偏转超出采集筒4侧壁的位置，当边齿74随水车板7的转动进入到采集筒4内部后，利用边齿74受采集筒4侧壁干涉产生的偏转，碰撞采集筒4并造成振动，使采集筒4侧壁上底泥产生松动，并配合沿采集筒4内壁划过的边齿74，将被挤压附着的底泥刮离开来，从而提升了河床底泥的生态循环利用装置的运行效果。
34.作为本发明的一种实施方式，所述曝气网5上还设有耙齿51，耙齿51的端部安装在曝气网5两侧的驱动轨52上，耙齿51将曝气网5上的底泥平铺开来；所述耙齿51的端部上还安装有回转马达53，回转马达53用于调节耙齿51与曝气网5间的角度；工作时，从泥浆管6顶端泵出的底泥会堆积在曝气网5上的局部区域；通过设置的耙齿51沿着驱动轨52往复移动，将曝气网5上堆积的底泥铺散开来，并根据底泥的状态，利用回转马达53调节耙齿51的倾角，改变耙齿51与曝气网5间的距离，使耙齿51在往复移动的过程中逐步将底泥铺散开来，保持曝气网5上的底泥处于均匀散步的状态，便于底泥中好氧微生物进行的代谢反应，从而提升了河床底泥的生态循环利用装置的运行效果。
35.工作时，通过设置的浮台1和锚架2对进行河床底泥循环利用，通过启动控制器使驱动浆11带动浮台1定位至河床中进行底泥处理的相应位置，然后伸长折杆3使锚架2的矛头21插入至底泥中，完成浮台1的定位，接着通过安装在锚架2中的采集筒4，与其中的水车板7相配合，同时河道流体的运动促进了裸露在采集筒4上半部的水车板7进行转动，降低了水车板7运行对循环电池的能量消耗，在锚架2区域被水车板7搅起的底泥，在泥浆管6上的潜水泵62产生的负压作用下，经吸口41转移至浮台1上的曝气网5中，并将其中过量吸附的流体从滤清盘61中排出，随着底泥的清搅，通过调节折杆3的伸长量，将浮台1部件升起于河道水体的液面，使其提供的浮力经折杆3转化为对锚架2的重力，配合锚架2部位吸收的底泥，使锚架2进一步深入至河床的底泥内部，将底泥经泥浆管6循环至曝气网5上，促进底泥中微生物的分解活动，并在完成锚架2区域底泥的循环利用后，通过收起折杆3并使浮台1完全浸入水体中，曝气网5上分解的底泥重新浸入沉积到河床中，同时使锚架2从河床的底部脱离，再转移至所需的位置；设置在折杆3中的桨叶31，利用河床中的水流驱动折杆3上的桨叶31转动起来，向浮台1的循环电池中补充电能，并通过设置在变向柱32末端的翼片33来引导桨叶31在水体中的姿态，使桨叶31能够保持对河道中流体能量的转化；设置在变向柱32上的同轴套管34，使桨叶31在运转过程中带动同轴套管34旋转起来，继而驱动围拢在翼片
33和桨叶31上的环箍35产生相同的转动，使得同轴套管34产生的转动惯量，增强了折杆3上变向柱32部位在的稳定性，且围拢在桨叶31和翼片33周向上的环箍35，能够削弱其受河道水体的湍流影响；设置在水车板7边缘的锤体71，配合其上的锥状凸齿72，对接触到的底泥进行松动，同时安装在凸齿72与锤体71齿座间的弹簧73，用于缓冲凸齿72在底泥中受到的过量阻力，并利用弹簧73将凸齿72充锤体71的底座中略微弹起，把凸齿72与锤体71连接缝隙处附着的底泥清理掉，确保凸齿72在锤体71表面的锥状造型，维持对底泥的清理；当边齿74随水车板7的转动进入到采集筒4内部后，利用边齿74受采集筒4侧壁干涉产生的偏转，碰撞采集筒4并造成振动，使采集筒4侧壁上底泥产生松动，并配合沿采集筒4内壁划过的边齿74，将被挤压附着的底泥刮离开来；设置的耙齿51沿着驱动轨52往复移动，利用回转马达53调节耙齿51的倾角，改变耙齿51与曝气网5间的距离，使耙齿51在往复移动的过程中逐步将底泥铺散开来，保持曝气网5上的底泥处于均匀散步的状态。
36.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。