一种水体曝气系统

1.本发明属于隔膜水泵技术领域，具体的涉及到一种利用波浪能对水体进行曝气的水体曝气系统。


背景技术：

2.所谓曝气是指将空气中的氧气强制向液体中转移的过程，其直接目的是使水体中获得足够多的溶解氧。曝气主要应用在以下三个领域：污水处理。在污水、废水处理过程中，曝气净化水体的原理是：通过增加水体中溶解氧的含量，微生物可以更好的利用溶解氧对水体中的有机物进行氧化分解。据统计，污水处理厂进行曝气所需的能耗占总能耗的60%以上，可见低耗能的曝气装置具有重大的经济价值和社会效益。
3.水产养殖。在水产养殖行业中，曝气装置被广泛适用的原因是：通过增加水中溶解氧的含量，一方面，可以在确保水中的鱼类不会缺氧的条件下增加养殖密度，降低养殖成本，另一方面，也能抑制养鱼塘中厌氧菌的生长，改善水质条件，为鱼类提供更好的养殖环境，以避免不必要的经济损失。据统计，中国水产养殖产量占全世界的70%，淡海水水产养殖面积约1亿亩，这间接证明了水产养殖行业的曝气装置耗能之大。
4.河道治理。中国60%以上的河道、湖泊有不同程度的污染，对其进行治理的最根本有效和必不可少手段之一就是通过曝气装置向水中增氧，通过增加水体溶氧量，恢复水体的自净能力和生态功能，改善水质。但由于现有曝气装置具有较高的能耗和运行成本，从一定意义上来讲，高能耗限制了水体曝气增氧工艺在该领域的应用和普及，减缓了水体治理的步伐。
5.目前，现有水体曝气装置大致分为水面曝气装置和水下曝气装置二类。水下曝气装置又分为微孔曝气式增氧机和射流式曝气增氧机。水面曝气装置一般是通过搅动浅层水体，增加水体和空气的接触面使空气中的氧气进入水中。微孔曝气式增氧机是用空压机或鼓风机将压力空气经送到安装在水中的曝气器，再从曝气器的微孔中以小气泡的形式排入水中。射流式曝气增氧机是把空气吸入或压入高速水流中在水下进行喷射。
6.上述现有水体曝气装置曝气功能良好，但其具有以下缺点：（1）现有的曝气装置中常用的驱动工作部件为电动机，由于目前水体曝气的行业依赖性较高且适用范围较为广泛，因此通过电动机驱动曝气装置电力损耗量过高，不利于节约资源；（2）现有的水下曝气装置需要预先将其安装在水体底部，因此在对其进行安装前需要对水体整体进行排空，施工难度较大、耗费成本高，且不能用于大面积离岸远的水域，此外，由于曝气会带动泥沙，这会容易造成水体底部的管道堵塞，因此故障率较高、维护困难；（3）现有的曝气装置由于对于有线电力输送的依赖，位置相对较为固定，可移动性较差，因此对水体整体曝气效果不理想。
7.基于以上缺陷和不足，有必要对现有曝气装置予以改进。


技术实现要素：

8.本发明主要解决的技术问题是提供一种利用波浪能对水体进行曝气的水体曝气系统。
9.为实现上述目的，本发明提供了一种水体曝气系统，包括隔膜水泵和用于连接隔膜水泵的管道装置，所述隔膜水泵包括通过波浪驱动隔膜水泵工作的动力机构，以及用于支撑隔膜水泵漂浮在水面上的浮力装置，所述动力机构包括设置在隔膜水泵内部的活塞装置，以及与所述活塞装置转动连接的杠杆装置。
10.现有隔膜水泵主要通过电动气缸带动隔膜的往复运动以实现其对水体运输的功能，但是由于曝气装置目前适用领域广泛，因此在多领域长期进行使用耗能较高，不利于节约资源；其次，基于现有隔膜水泵对于电力的依赖会导致其位置相对固定，移动性较差，所以在曝气的过程中，曝气范围较为局限，对水体的整体曝气效果不理想；再次，现有隔膜水泵还存在安装施工难度大、成本高、维护困难等问题。
11.本发明的一种水体曝气系统则另辟蹊径，为解决现有技术对于电力的需求问题，结合本系统的应用环境，通过设置动力机构充分利用水体起伏的波浪能，以波浪能对隔膜水泵进行驱动，实现零电能耗，节约了资源，同时，可以促进水体环境治理，有利于建设节约资源型和环境友好型社会，此外，本发明结构简单，便于制作，无需预先在水体表面或水底铺设管道装置，安装简单、成本较低且便于维护。
12.作为优选，所述隔膜水泵包括壳体、固定安装在壳体内部的隔膜和与所述壳体下端贯通连接的t型管。
13.本发明的隔膜水泵通过设置壳体、隔膜和t型管实现其对于水体的存储、吸取及运输的功能，设备简单、便于制作。
14.作为进一步优选，所述t型管包括进水口和出水口，所述进水口设有第一单向阀，所述出水口设有第二单向阀。
15.本发明通过在t型管上设置单向阀，可以有效控制水体流向，防止水体回流，曝气效率较高。
16.作为进一步优选，所述活塞装置包括与所述壳体固定连接的活塞筒，以及与所述隔膜连接的推拉杆，所述活塞筒与推拉杆滑动连接。
17.本发明通过活塞装置的推拉杆可以实现隔膜的上下运动，进而使得水体沿着t型管流动，结构简单、制作方便。
18.作为进一步优选，所述杠杆装置包括杠杆，所述杠杆一端与所述推拉杆转动连接，所述杠杆另一端连接有浮体，所述杠杆装置还包括位于杠杆两端之间的支点，所述支点转动连接有支杆，所述支杆另一端固定连接于所述隔膜水泵表面。
19.本发明利用在水体表面的壳体与浮体因波浪引起的高度差，通过杠杆装置的杠杆撬动推拉杆进行上下运动，进一步带动隔膜上下移动，以实现隔膜水泵的曝气功能，杠杆装置与活塞装置之间配合紧密，运作可靠性高。
20.作为进一步优选，所述支点到浮体一端的距离大于支点到推拉杆一端的距离。
21.通过上述技术方案，本发明的浮体可以更加轻易的撬起推拉杆，波浪能利用率较
高。
22.作为进一步优选，所述浮力装置包括位于所述壳体表面的气囊。
23.本发明在壳体表面设置气囊，一方面可以在将所述进水口置于水中的同时，避免隔膜水泵因其自身重力原因而沉入水中，造成设备曝气不能，另一方面也可以用于优化壳体与浮体之间的高低位置关系，提高曝气效率。
24.作为进一步优选，所述隔膜水泵还设有悬挂于所述壳体下方的重锤。
25.通过上述技术方案，可以有效防止隔膜水泵发生倾倒，增加了隔膜水泵运行的稳定性，设备运行安全性较高。
26.作为进一步优选，所述管道装置包括与所述出水口一端贯通连接的支管，以及用于并联支管的总管。
27.通过上述技术方案，本发明可以有效汇集多个隔膜水泵的水流，以便加大水量，曝气效率更高。
28.作为进一步优选，所述支管上还设有止回阀。
29.通过上述技术方案，本发明可以防止进入到支管、总管的水体再次回流至t型管。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明解决了现有技术对于电力的需求问题，充分利用水体的波浪能对曝气装置进行驱动，实现零电能耗，有利于节约资源，且从一定意义上可以加速水体的保护进程；（2）本发明摆脱了传统曝气装置对于电力输送的需求，在运行过程中可自由漂浮在水面上，可移动性较高，因此在其漂浮曝气的过程中，对水体整体曝气效果较好，可以适用于大面积水体曝气；（3）本发明无需对水体附近预先进行管道安装，设备简单、制作方便、成本较低，且维修方便。
附图说明
31.图1为本发明的一种水体曝气系统的隔膜水泵的结构示意图；图2为本发明的一种水体曝气系统的构成原理图。
32.附图标号说明：管道装置100；支管110；总管120；止回阀130；隔膜水泵200；壳体210；隔膜220；t型管230；进水口231；第一单向阀232；出水口233；第二单向阀234；腔体240；动力机构300；活塞装置310；活塞筒311；推拉杆312；杠杆装置320；杠杆321；支点322；浮体323；支杆324；气囊400；重锤500。
具体实施方式
33.下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
34.实施例
请参阅图1至图2，本发明的一种水体曝气系统，包括若干隔膜水泵200和用于连接隔膜水泵200的管道装置100。
35.所述隔膜水泵200包括壳体210，所述壳体210内表面固定安装有一隔膜220，所述隔膜220下表面与壳体210形成一腔体240，壳体210上表面固定安装有一活塞装置310，活塞装置310包括与所述隔膜220固定连接的推拉杆312，以及固定于所述壳体210表面的活塞筒311，所述活塞筒311与推拉杆312滑动连接。具体的，推拉杆312的上下运动可以带动隔膜220上下移动，从而引起腔体240的增大或缩小，以实现隔膜水泵200对于水体的吸取及排放的功能。
36.所述隔膜水泵200还包括一杠杆装置320，所述杠杆装置320包括一杠杆321，所述杠杆321的一端与推拉杆312转动连接，所述杠杆321另一端连接有一浮体323，所述浮体323的重量适宜，以保证浮体323既可以随波浪的起伏而上下浮动，又可以有足够的重量实现对推拉杆312的带动作用，所述杠杆321两端之间还设有一支点322，所述支点322上还设有一与所述杠杆321转动连接的支杆324，所述支杆324另一端固定于所述隔膜水泵200表面。具体的，浮体323与隔膜水泵200被放置在水体上，水面在有风情况下，水体会产生起伏的波浪，由于浮体323与壳体210之间存在一定的距离，所以在水面上两者的位置存在一定的高度差，且该高度差随着波浪而动态变化，当浮体323逐渐低于壳体210时，杠杆321通过支点322以撬动推拉杆312向上运动，当浮体323逐渐高于壳体210时，杠杆321通过支点322以推动推拉杆312向下运动。此外，为方便浮体323对推拉杆312进行撬动，在本实施例中，支点322距离浮体323一端的距离比支点322距离推拉杆312一端的距离大。
37.所述壳体210下端贯通连接有一t型管230，所述t型管230设有进水口231和出水口233，为控制水体在t型管230内沿一个方向进行流动，防止水体回流，所述进水口231和出水口233分别设有第一单向阀232、第二单向阀234。具体的，当隔膜220受到推拉杆312的牵引而向上移动时，水体从t型管230的进水口231被吸入，此时第一单向阀232处于开启状态，第二单向阀234处于闭合状态，当隔膜220收到推拉杆312的推动而向下移动时，水体从t型管230的出水口233压出，此时第一单向阀232处于闭合状态，第二单向阀234处于开启状态。
38.所述隔膜水泵200还包括一固定于壳体210周边的气囊400，所述气囊400可以保证隔膜水泵200浮于水面，避免隔膜水泵200因为自身重力原因导致其下沉而造成曝气不能。
39.此外，本实施例中，隔膜水泵200还包括一垂挂于壳体210下方的重锤500，通过在壳体210上下方分别设置气囊400和重锤500使得壳体210可以一直处于平稳垂直于水面的运行标准状态，减少恶劣环境对于隔膜水泵200曝气的影响，增加隔膜水泵200运行的稳定性、安全性。
40.所述管道装置100包括一方向朝上的总管120，所述总管120上并联有若干支管110，所述支管110的另一端与隔膜水泵200的出水口233贯通连接，为充分利用波浪能进行曝气，增加空气与水体的接触面积，本实施例中的隔膜水泵设置为7个，此外，为防止水体回流，所述支管110上还设置有止回阀130。
41.本实施例具体使用过程如下：将水体曝气系统置于水体之上，浮体323与壳体210随水体的波浪起伏而产生动态的高度差，当浮体323逐渐低于壳体210时，浮体323通过杠杆321及支点322撬动推拉杆312向上运动，推拉杆312向上运动会带动隔膜220向上弯曲，腔体240空间变大，此时第一单向
阀232处于打开状态，第二单向阀234处于关闭状态，止回阀130处于关闭状态，水体从t型管230的进水口231一端被吸入。当浮体323逐渐高于壳体210时，浮体323通过杠杆321及支点322带动推拉杆312向下运动，以推动隔膜220向下弯曲，腔体240空间变小，此时第一单向阀232处于关闭状态，第二单向阀234处于打开状态，止回阀130处于打开状态，位于腔体240及t型管230内部的水体从t型管230的出水口233一端被压入支管110，经支管110汇总的水体通过总管120向上喷出，增加了水体与空气之间的接触面积，实现了利用波浪造成的动态位置差以驱动隔膜水泵的曝气操作。
42.以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。