一种水面可移动型太阳能电池驱动水力空化污水处理装置

1.本实用新型涉及一种水面可移动型太阳能电池驱动水力空化污水处理装置，属于基于水力空化效用的水污染控制和治理技术领域。


背景技术：

2.我国是世界上水库数量最多的国家，在温带、寒温带、热带、亚热带均有广泛的分布。截至2018年底，我国共有水库98400座，总库容8997亿m3，包括732座大型水库、3934座中型水库和94129座小型水库，水库总蓄水量相当于淡水湖泊的2倍。2018年我国水利部共选取了1129座大中小型水库进行水质监测，全年水质为ⅰ～ⅲ类的有986座，ⅳ～
ⅴ
类共114座，劣
ⅴ
类共29座。其次对1097座水库进行营养程度调查，结果显示：764座水库为中度营养，333座水库严重富营养化。水库污染的主要污染源使生活污水、工业废水以及农业废水，其中含有大量的有机物，这些有机物造成了水体富营养化。
3.目前在处理水库污染的问题上，主要采用的方法是控制污染源，封存水库，依靠水库的自然修复能力进行污染治理。同时在水库水体中培植水生植物群落, 水生植物根区为微生物提供了附着生长表面，对吸附和降解污水中污染物起重要作用，水生植物生长过程中大量吸收水中有机物，有效降低水体富营养化营养源。但是如果水库的受污染情况比较严重，其修复周期也会很漫长。采用人为治理方案，例如添加化学试剂，治理效果好，但是会产生二次污染且消耗巨大的人力物力。因此，亟待开发一种绿色、无二次污染以及投资小的水库污水治理技术。
4.水力空化作为一种高级氧化技术用于降解有机污染物是一种很有前途的方法。在水力空化的过程中，被处理的污水通过孔板等水力空化器时，液体的流速突然增大。当流速增大时，液体内部的压力减小。当压力低于液体的饱和蒸汽压时，在收缩区溶液的内部会形成气核。这些气核随着压力的进一步降低而逐渐变大，形成大量空化泡。当液体流过孔板后，压力逐渐恢复。此时空化气泡被不断恢复的压力压缩，最终坍塌。这一过程中在极短的时间间隔内释放大量的能量，产生局部高温和高压。在这些极端条件下，水分子分裂成具有强氧化性的物质，如羟基自由基和超氧自由基。这些具有强氧化性的自由基分子有利于降解有机污染物。水力空化降解污染物具有，无二次污染的巨大优势，将其与太阳能电池板技术结合，可以实现能源循环，克服能耗高的问题。


技术实现要素：

5.为了解决受污染水库自然修复进程缓慢的问题，本实用新型提出了一种水面可移动型太阳能电池驱动水力空化污水处理装置。
6.为了实现上述目的本实用新型采取的技术方案为：一种水面可移动型太阳能电池驱动水力空化污水处理装置，浮筒漂浮于水面上，浮筒上安装有水泵，水泵的进水口与进水管道连接，其出水口与孔板型水力空化器管道连接，伞型太阳能电池板通过电缆与水泵以及储能器连接。
7.该装置处理水库污水的方法,包括以下步骤：将该装置放置于受污染的水库中，白天，伞太阳能电池板将太阳能转化为电能，通过电缆带动水泵工作，同时将剩余电能储存在储能器中。水泵将污水抽入装置，水库污水流经孔板型水力空化器，进行水力空化降解后，返回水库。处理后的污水在经过出水口排出的同时，使装置产生向前的动力。该装置在整个水库中自由移动，处理水库各个区域的污水。夜间，储能器利用白天储存的电能带动水泵工作，实现装置的昼夜工作。
8.优选地，上述的设备，所述太阳能电池板为伞状，其每个面的倾斜角为45～60度。
9.优选地，上述的设备，所述太阳能电池板的面积为6～8 m2。
10.优选地，上述的设备，所述水泵的功率为2～4 kw，进水流量为45～60 m3/h。
11.优选地，上述的设备，所述浮筒的形状为圆形，该圆的半径为2～3 m。
12.优选地，上述的设备，所述储能器，其能储存剩余的电能。
13.优选地，上述的设备，所述进水管的管内径为30～40 mm，出水管的管内径为15～20 mm。
14.优选地，上述的设备，所述进水管的长度为5～8 m，入水深度为2～4 m。
15.优选地，上述的设备，所述孔板型水力空化器通孔的直径为1～3 mm，孔板厚度为2～6 mm。
16.优选地，上述的设备，所述孔板型水力空化器制有通孔1～100个。
17.优选地，上述的设备，所述浮筒5的四周上通过螺栓安装4个金属配重，每个配重150～300 kg。
18.优选地，上述的设备，所述装置的移动速度为0.5～1m/min，处理速度为2～3m2/min。
19.本实用新型的优势：1.该装置将太阳能转化为电能，实现了能源的自给，不需要额外能源，便于日常的管理。
20.2.装置配有储能器，能够储存日间剩余电能，实现装置的昼夜工作。
21.3.该装置放置于受污染的水库中，配合水库大自然净化能力，大幅度提升了水库的修复速度。
22.4.该装置放置于水面上，解决了传统水处理设备体积大，占地面积大的缺陷。5.该装置可以在水库水面上自由移动，可以处理水库各个区域的污水。
23.6.该装置制作简单，便于后期维修管理。
附图说明
24.图1为本发明装置的侧视图。
25.图中，1.太阳能电池板，2.电缆，3.支架，4.水泵，5.储能器，6.浮筒，7.进水口，8.孔板型水力空化器，9.出水口。
具体实施方式
26.下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步详细说明
27.如图1所示，本实用新型提供了一种水面可移动型太阳能电池驱动水力空化污水处理装置，包括两个部分：动力系统部分、空化系统部分，动力系统包括太阳能电池板1、电
缆2、储能器5，伞型太阳能电池板1通过支架3固定在浮筒6上。伞型太阳能电池板1通过电缆2与水泵4和储能器5连接。空化系统部分包括进水口7、水泵4、孔板型水力空化器8，出水口9。水泵4通过螺栓固定在浮筒6上，水泵4的进水口与进水管道连接，出水口与出水管道连接。孔板型水力空化器8通过法兰安装在出水管道中。
28.工作时，将该装置放置于受污染的水库中，该装置的太阳能电池板1将太阳能转化为电能，通过电缆2带动水泵工作，同时将剩余的电能储存在储能器5中。水泵4将水库污水通过进水口7吸入装置，被处理的污水通过孔板等水力空化器8时，液体的流速突然增大。当流速增大时，液体内部的压力减小。当压力低于液体的饱和蒸汽压时，在收缩区溶液的内部会形成气核。这些气核随着压力的进一步降低而逐渐变大，形成大量空化泡。当液体流过孔板后，压力逐渐恢复。此时空化气泡被不断恢复的压力压缩，最终坍塌。这一过程中在极短的时间间隔内释放大量的能量，产生局部高温和高压。在这些极端条件下，水分子分裂成具有强氧化性的物质，如羟基自由基和超氧自由基。这些具有强氧化性的自由基分子能够降解有机污染物。将处理后的污水通过出水口9排出。污水在向后排出的同时，使该装置向前运动，实现该装置在水面的自由移动，从而处理水库各个部分的污水。夜间，储能器5利用白天储存的电能带动装置工作，实现装置24小时不停歇运转。


技术特征：
1.一种水面可移动型太阳能电池驱动水力空化污水处理装置，其特征在于：浮筒（6）漂浮于水面上，浮筒（6）上安装有水泵（4），水泵（4）的进水口与进水管道连接，水泵（4）出水口与孔板型水力空化器（8）管道连接，伞型太阳能电池板（1）与水泵（4）以及储能器（5）通过电缆（2）连接。2.根据权利要求1所述的一种水面可移动型太阳能电池驱动水力空化污水处理装置，其特征在于：所述太阳能电池板（1）为伞状，其每个面的倾斜角为45～60度，伞型太阳能电池板（1）的面积为6～8 m2。3.根据权利要求1所述的一种水面可移动型太阳能电池驱动水力空化污水处理装置，其特征在于：所述水泵（4）的功率为2～4 kw，进水流量为45～60 m3/h。4.根据权利要求1所述的一种水面可移动型太阳能电池驱动水力空化污水处理装置，其特征在于：所述浮筒（6）的形状为圆形，该圆的半径为2～3 m。5.根据权利要求1所述的一种水面可移动型太阳能电池驱动水力空化污水处理装置，其特征在于：所述进水管的管内径为30～40 mm，长度为5～8 m，入水深度为2～4 m，出水管的管内径为15～20 mm。6.根据权利要求1所述的一种水面可移动型太阳能电池驱动水力空化污水处理装置，其特征在于：所述孔板型水力空化器（8）制有通孔1～100个，通孔的直径为1～3 mm，孔板厚度为2～6 mm。7.根据权利要求1所述的一种水面可移动型太阳能电池驱动水力空化污水处理装置，其特征在于：所述浮筒（6）的四周上通过螺栓安装4个金属配重，每个配重150～300 kg。8.根据权利要求1所述的一种水面可移动型太阳能电池驱动水力空化污水处理装置，其特征在于：所述装置的移动速度为0.5～1m/min，处理速度为2～3m2/min。

技术总结
本实用新型涉及一种水面可移动型太阳能电池驱动水力空化污水处理装置，主要包括太阳能电池板、水泵、储能器、浮筒、孔板型水力空化器，太阳能电池板将太阳能转化为电能，通过电缆驱动水泵工作，同时将剩余电能导入储能器储存，以供装置在夜间工作。水泵将受污染的水抽入装置，污水在通过孔板型水力空化器时，发生水力空化作用，使污水得到净化。处理后的水在排出的同时，使整个装置产生向前的动力，从而向前运动。该装置适用于受污染的大面积水域，例如水库。受污染的水域依靠自然修复，其修复周期漫长。在水库中放入该装置，该装置可以在水库中自由移动，处理水库中不同区域中的污水。配合水域的自然净化能力，能够加快水库的修复进程。修复进程。修复进程。


技术研发人员：房大维 阮迎浩 王君 金泰宇
受保护的技术使用者：辽宁大学
技术研发日：2022.05.11
技术公布日：2022/8/29