一种可控缓释型水质净化药物投放器的制作方法

本发明涉及一种可控缓释型水质净化药物投放器，属于水环境保护技术领域。

背景技术：

随着我国工业化的飞速发展和农业集约化程度的大幅度提高，大量污染物和有害物质直接排入河流、湖泊等水体，由此导致的水环境污染问题越发受到人们的重视。其中，非点源污染由于涉及范围广、控制难度大、污染种类多，已成为影响水环境质量的最重要污染源，如化肥农药随雨水径流的排放、禽畜粪便和生活污水的不合理处置、工业废弃物的泄露等。这些污染对水体的影响是多方面的，如化肥农药进入水体会逐渐促进藻类和浮游生物的生长，具有长期性和潜伏性；而有毒工业废弃物等物质会在短时间内对下游造成危害，具有突发性和严重性。随着现代化建设进程的不断推进，水环境污染治理成为现代社会面临和亟待解决的重要问题之一。

目前水体净化方法有很多种，人们采用较多的是建设人工湿地、构建生态浮岛等方法，这些方法通过植物和微生物对水体中的污染物进行净化处理，具有净化水体和提高城市景观的双重功能；然而这些技术工程建设和净化周期较长，无法适用于污染水体的应急处理；对于部分区域的突发性水污染事件，人们往往还是通过直接投加化学试剂进行处理。但是，污染物释放是一个持续的过程，而水体净化药物往往在几个小时内就释放结束，并在水流作用下迅速流向下游，因此药物不能持续地对水体进行净化、药物的处理时间和处理范围十分有限、水体的净化效率较低。同时，未被充分利用的化学试剂逐渐累积，可能会对地表水、甚至地下水造成污染。近年来，人们开展了一系列研究，旨在减缓净化药物的释放速度、提高水体净化效率，采用的方法大多是将水体净化药物与化学缓释剂混合。然而，部分化学缓释剂的成本较高、合成条件较为严苛、易造成环境的二次污染，如纳米材料包裹剂的应用。同时，合成药物放置入水体后，受到泥沙等因素影响较大，药物的释放时间也无法得到准确的定量控制。最近，部分学者开始聚焦于药物释放装置的制作与改进，如安装定时启闭装置、采用内外压力补偿装置，这些方法效果较好，但是成本较高、安装复杂或在自然水体中易遭受损坏。因此，目前亟需一种能控制药物释放速率的药物缓释投放器，它应具备制作简单、净化效率高、适应性强且易于操作管理的特点，这类装置在应急处理水体污染的同时能大幅度提高药物的净化效率，这无疑对水环境保护及污染控制有着重要意义。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种可控缓释型水质净化药物投放器，使得内部填装的水质净化药芯在水体中缓慢溶解释放，从而达到对水体进行长效稳定净化的作用。

为达到上述目的，本发明提供一种可控缓释型水质净化药物投放器，包括筒体、若干个药芯和用于给筒体提供动能的驱动机构；所述筒体为透水结构，所述筒体固定连接渠床，所述筒体中设置若干个所述药芯，所述驱动机构固定连接所述筒体。

优先地，所述筒体包括外筒和内筒；所述内筒、所述外筒外形均为圆柱体，所述外筒套设在所述内筒上，所述内筒、所述外筒上均开设若干个相互配合的栅格。

优先地，包括内筒端盖、两个外筒端盖、两个法兰盘和若干个紧固螺栓；所述外筒与所述内筒同轴设置，所述外筒的上底面、下底面分别开设有第一敞口、第二敞口，所述内筒的上底面开设有第三敞口，所述内筒端盖螺纹连接所述第三敞口；所述外筒的两端均分别套设并固定连接一所述法兰盘，两个外筒端盖分别通过若干个所述紧固螺栓固定连接一所述法兰盘。

优先地，所述驱动机构包括调速电机、联轴器、两个轴承和两个转轴；两个所述转轴包括左转轴和右转轴，两个轴承包括左轴承和右轴承，所述左轴承、所述右轴承分别固定设置在两个所述外筒端盖的轴心处，所述左轴承转动连接所述左转轴的左端，所述左转轴的右端固定连接所述内筒端盖，所述右轴承转动连接所述右转轴的右端，所述右转轴的左端固定连接所述内筒的下底面；所述调速电机的输出轴通过所述联轴器固定连接一所述转轴。

优先地，包括支撑架，所述支撑架为U型，所述支撑架的两端横向向外延伸，所述支撑架的底端开设有一配合所述调速电机输出轴的圆孔，所述支撑架的两端固定连接一所述外筒端盖，所述调速电机输出轴穿过所述圆孔。

优先地，包括若干个撑脚，若干个所述撑脚的上端均分别固定连接所述外筒的侧壁，若干个所述撑脚的下端均固定连接渠床。

优先地，包括若干个提环，若干个所述提环对称地固定连接两个所述法兰盘。

优先地，所述药芯外形为球体，所述药芯的直径为5-7cm；所述药芯的成分包括水处理药剂、秸秆末、粉煤灰和硬脂酸，所述水处理药剂、所述秸秆末、所述粉煤灰和所述硬脂酸重量占比为5:3:6:1，所述药芯在所述转笼中的填放体积为所述转笼容积的2/3-3/4。

优先地，所述水处理药剂至少包括COD降解去除剂、氨氮去除剂、除磷剂、杀菌灭藻剂其中的一种，药剂形态为粉末状。

本发明所达到的有益效果：

（1）本发明具有药剂释放速度稳定可控、作用效果佳且持续时间长、生产成本低等优点，适用于各种水体条件; 本发明采用带有透水栅格的内外筒结构，通过内外筒的相对旋转来实现内筒与外部水体的间歇性连通，从而使得筒内装填的药芯缓慢的溶解并向外稳定的释放，以达到对周围水体中的污染物的长效稳定净化作用，该方法中药芯的溶解释放速度稳定，实施效果显著；

（2）通过调节内筒的旋转速度，可以方便的调节药芯的溶解速度，从而控制药物向水体中的释放速度，本装置控制方法简单，控制精度高，可以适应不同污染程度的水体净化要求；

（3）本发明中内筒中所装填的药芯随着内筒的旋转在不断的相互摩擦和翻转，这有利于药芯中有效成分的溶解与释放，从而保证本装置在使用期间保持稳定的释放速度；

（4）本发明所采用的双筒间歇开启结构可有效的防止外部水流对筒内药芯的直接冲击，可在不同流速水体条件下正常使用，应用范围广；

（5）针对不同水体污染物种类及浓度情况，本装置内可装填不同种类或剂量的药芯，并通过调节内筒转速来调节药芯释放速度，已达到最佳的水质净化效果，具有较好的通用性和普适性；

（6）本发明结构简单、维护方便、成本低、起效快，同时搬运及布设方便，有利于各类污染水体的快速应急治理。

附图说明

图1是本发明的剖面图；

图2是本发明中A-A向的截面图；

图3是本发明中内筒的结构图；

图4是本发明中外筒的结构图。

附图中标记含义，1-水面；2-提环；3-外筒；4-内筒；5-药芯；6-支撑架；7-联轴器；8-调速电机；9-渠床；10-撑脚；11-轴承；12-转轴；13-内筒端盖；14-外筒端盖；15-紧固螺栓；16-水流方向；17-栅格；18-螺纹；19-螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供一种可控缓释型水质净化药物投放器，包括筒体、若干个药芯5和用于给筒体提供动能的驱动机构；筒体为透水结构，所述筒体固定连接渠床，筒体中设置若干个药芯5，驱动机构固定连接筒体。

进一步地，本发明中筒体包括外筒3和内筒4；所述内筒4为一端开口的中空圆筒，采用2mm厚不锈钢板制成，长度为2m，外径0.6m；所述外筒3为两端开口的中空圆筒，采用2mm厚不锈钢板制成，长度为2.1m；外筒3套设在内筒4上，所述内筒4与外筒3间的转动间隙为1-2 mm，以保证内外筒间的密闭性；如图3-图4所示，内筒4、外筒3上均开设若干个相互配合的栅格17，内筒4和外筒3上开设的透水栅格17尺寸均为长×宽=1.8m×2cm。

进一步地，本发明中包括内筒端盖13、两个外筒端盖14、两个法兰盘和若干个紧固螺栓15；外筒3与内筒4同轴设置，外筒3的上底面、下底面分别开设有第一敞口、第二敞口，内筒4的上底面开设有第三敞口，内筒端盖13螺纹连接第三敞口；外筒3的两端均分别套设并固定连接一法兰盘，两个外筒端盖14分别通过若干个紧固螺栓15固定连接一法兰盘。

进一步地，本发明中驱动机构包括调速电机8、联轴器7、两个轴承11和两个转轴12；两个转轴12包括左转轴和右转轴，两个轴承11包括左轴承和右轴承，两个外筒端盖14轴心均开设有通孔，左轴承、右轴承分别固定设置在两个外筒端盖14的通孔处，左轴承转动连接左转轴的左端，左转轴的右端固定连接内筒端盖13，右轴承转动连接右转轴的右端，右转轴的左端固定连接内筒4的下底面；调速电机8的输出轴通过联轴器7固定连接右转轴。

进一步地，本发明中包括支撑架6，支撑架6为U型，支撑架6的两端横向向外延伸，支撑架6的底端开设有一配合调速电机8输出轴的圆孔，支撑架6的两端固定连接外筒3右侧的外筒端盖14，调速电机8输出轴穿过圆孔。

进一步地，如图2所示，本发明中包括两个撑脚10，两个撑脚10的上端均分别固定连接外筒3的侧壁，两个撑脚10的下端均分别固定连接渠床9。

进一步地，本发明中包括两个提环2，两个提环2对称地固定连接两个法兰盘，方便装置的搬运。

进一步地，所述药芯5为实心球体，直径为5~7cm，其成分包括水处理药剂、秸秆末、粉煤灰和硬脂酸，按重量比5:3:6:1的均匀混合后采用220℃热模压成形。药芯5在内筒4中的填放体积为内筒4容积的2/3~3/4，以使得内筒4旋转过程中药芯5可翻动。所述水处理药剂至少包括COD降解去除剂、氨氮去除剂、除磷剂、杀菌灭藻剂中的一种，药剂形态为粉末状，COD降解去除剂、氨氮去除剂、除磷剂、杀菌灭藻剂均为现有技术市售产品。

本发明的工作过程及原理：

根据目标水域中污染物浓度及持续时间计算出所需投加有效药物总量及缓释时间，再根据需投加药芯5总量决定本装置的布设数量。首先将药芯5装填入内筒4内，拧紧内筒端盖13封闭内筒4，然后安装好外筒端盖14。将本装置放置于待处理水域底部，并根据药物释放时间设定调速电机8的转速，布设时应尽量将使得转轴12与水流方向16垂直，以获得较好的释放效果。开启调速电机8带动内筒4绕转轴12旋转，在转动过程中，内筒4和外筒3壁面的所开设的透水栅格17会间歇性重合，从而使的内筒4与外部水体间歇性连通。在运行过程中，药芯5在内筒4内发生持续、缓慢的溶解，在内筒4内形成高浓度的药剂溶液，药芯5的溶解速度会随着筒内药物浓度的升高而减慢，同时，筒内的高浓度药剂溶液也随着内筒4的转动缓慢的向外界水体释放。本装置在工作过程中单位时间内的药物释放量维持恒定，所释放的药物可持续与水体中的污染物发生化学反应，对受污染水体进行持续稳定的净化。当到达预定缓释时间或需要中途添加药芯5时，关闭调速电机8，通过提环2即可从水中取出本装置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。