CN105284712A - 一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置，包括连通第一储水罐和第二储水罐的水处理室，第一储水罐与水处理室之间设有水泵，水处理室设有高压脉冲电路，所述高压脉冲电路包括连接有电源和脉冲处理容器的高压脉冲发生器，脉冲处理容器包括地电极板和连接高压脉冲发生器的高压电极板，在所述地电极板和高压电极板之间设有供水流通过的通道。本发明主要应用于水产领域中鱼卵的孵化，名优鱼、特种鱼的成鱼养殖池塘，成虾养殖池塘等养殖水体，通过水泵和脉冲处理容器的配合，能快速达到池塘水的杀菌、杀虫、除藻目的，适应现有不同范围和种类的水产养殖，适用范围广。

Description

一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置

技术领域

本发明是一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置，具体涉及水产领域中对鱼卵孵化、成鱼养殖等池塘水杀菌、除害用的高压脉冲电场杀菌装置，属于水处理设备领域。

背景技术

在现有循环水模式的水产养殖系统中，养殖水体中不可避免地会产生鱼类的排泄物和饵料残渣物，并存在着大量的微生物和有害物质，传统的处理方法是向养殖水体中投放消毒剂，由于消毒剂本身具有毒性，且毒性会富集在水产品体内，因而会对人体健康造成危害。目前，随着我国工业废水处理技术的日益提高，为解决养殖水体的杀菌、除害工作，各种水体净化设施的使用在杀菌消毒和改善水质方面起到了重要作用，例如：臭氧发生器、光催化杀菌除藻器、紫外线杀菌设备和高压脉冲电场杀菌处理装置等等。

专利文献CN103588258A（一种水产养殖的杀菌系统，2014.02.19）公开了集合有离子发生器、高压脉冲发生器或紫外线发生器中至少一种且能改善水产养殖环境的杀菌系统，但由于该杀菌系统作用范围较小，因此，杀菌效果也并不理想。

专利文献CN101147613（液体食品用高压脉冲电场杀菌处理装置，2008.03.26）公开了一种能对液体食品进行高压脉冲电场灭菌的处理装置，解决了现有高电脉冲杀菌装置造价高，技术难度大以及杀菌室结构不合理的问题，但由于现有水产养殖和食品中需要杀灭的细菌种群的组成不同，所需要达到的杀菌效果不同，设计时需要考虑的参数如：脉冲幅值、脉冲周期、脉冲个数、脉冲频率等均不相同，因此，并不适用于现有水产养殖的杀菌处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置，通过高压脉冲电路产生的高压脉冲电场杀灭送入水处理室内的养殖池塘水的细菌等有害杂质，主要应用于水产领域中鱼卵的孵化，名优鱼、特种鱼的成鱼养殖池塘，成虾养殖池塘等，通过水泵和脉冲处理容器的配合，能快速达到池塘水的杀菌、杀虫、除藻目的，适应现有不同范围和种类的水产养殖，适用范围广。

本发明通过下述技术方案实现：一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置，包括连通第一储水罐和第二储水罐的水处理室，第一储水罐与水处理室之间设有水泵，水处理室设有高压脉冲电路，所述高压脉冲电路包括连接有电源和脉冲处理容器的高压脉冲发生器，脉冲处理容器包括地电极板和连接高压脉冲发生器的高压电极板，地电极板接地，在所述地电极板和高压电极板之间设有供水流通过的通道。

本发明中，高压脉冲发生器是水处理室中产生高压脉冲电场用于杀菌的核心部分，可产生10kV以上的脉冲，被加到脉冲处理容器的地电极板和高压电极板上时，能在两电极板之间产生l0kV/cm以上的强电场，能快速的对通过的池塘水进行杀菌，通常情况下，电极板件电场在l0kV/cm，水流速度控制在350L/min～500L/min时，其杀菌效果较好，且能适用于养殖范围为1500～3000cm³的水产养殖。

所述的高压脉冲发生器为IGBT模块、脉冲变压器组成的脉冲发生装置，IGBT模块通过RCD缓冲吸收电路连接电源，脉冲变压器作用在高压电极板上。

在本发明中，IGBT模块和脉冲变压器搭建了一个能产生高压的脉冲发生器，其中IGBT模块构成逆变电路，将电源电压在储能电容（RCD缓冲吸收电路，能吸收、消耗残留余电）的作用下逆变为方波脉冲，该方波脉冲通过一个大变比的脉冲变压器，将脉冲电压升压为高压脉冲，最后将该高压脉冲加在处理室两端（即：地电极板和高压电极板），形成高电压、强电场，对通过的水体进行杀菌。

由于高压脉冲发生器产生的脉冲波形为方波形式，该形式的脉冲可以在较大范围脉宽的时间内以最大电压对微生物持续作用，因此，其达到杀灭效果也是最强的。

在所述脉冲变压器的低压端设有RD磁通复位支路，RD磁通复位支路的作用是为保障脉冲变压器初级端磁通的磁性而设置的，通过RD磁通复位支路能消耗脉冲变压器初级端线圈的残留余电，保持脉冲变压器初级线圈磁性。

本发明中，所述高压电极板的数量至少为一块，所述地电极板的数量至少为两块，高压电极板和地电极板依次交替设置，在每相邻高压电极板和地电极板之间均可产生高压脉冲，本发明至少可产生两个高压脉冲室，每个高压脉冲室均能产生10kV以上的脉冲，结合第一储水罐、水泵、第二储水罐等设备，即可形成一套完整的处理水产养殖水体的杀菌流程，杀菌效果显著。

为保证高压脉冲的产生，所述高压电极板和地电极板平行设置。

为更好的实现本发明，在所述通道的上方和下方均设有隔离高压电极板和地电极板的塑料隔板，如：ABS塑料隔板，所述的脉冲处理容器还包括固定高压电极板、地电极板和塑料隔板的螺杆，如：不锈钢螺杆。

在所述地电极板和高压电极板的外侧还设有绝缘层，在所述的绝缘层上设有与通道连通的水流入口和水流出口，绝缘层可以防止水体外流，避免高压电极板和地电极板出现短路。

在发明中，高压电极板和地电极板可采用不锈钢制作而成，其中，所述两相邻高压电极板和地电极板之间的距离为8～10mm；所述高压电极板和地电极板的厚度均为120～150mm。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明主要应用于水产领域中鱼卵的孵化，名优鱼、特种鱼的成鱼养殖池塘，成虾养殖池塘等，利用高压脉冲电路产生的l0kV/cm以上的强电场，对水体中的细菌、藻类等危害水产养殖的有害物质进行杀灭，实用性强。

（2）本发明通过水泵、脉冲处理容器和高压脉冲室的连续配合，不仅能达到快速杀菌、杀虫、除藻的目的，随其工艺参数的调整，还可适用于现有不同范围和种类的水产养殖，适用范围广。

（3）本发明结构简单，高压脉冲电路采用IGBT模块、脉冲变压器、RCD缓冲吸收电路、RD磁通复位支路等电路组成，具有控制温度、制作成本低等优势。

（4）本发明涉及的高压电极板和地电极板平行设置，能够保证极板间的电场分布均匀，提高设备的杀菌、杀虫、除藻效率。

（5）本发明能产生l0kV/cm以上的强电场，除高压脉冲电路的控制下，还取决于高压电极板和地电极板的合理设置，特别是极板间距保持在8～10mm时，能避免电极间因距离过大而造成的电场强度弱，杀菌效果不好，避免电极间距离过小而造成的极板间易形成电弧，影响安全的情况。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

图2为本发明高压脉冲电路。

图3为本发明高压电极板和地电极板的结构示意图（一）。

图4为本发明高压电极板和地电极板的结构示意图（二）。

图5为本发明高压电极板和地电极板的安装示意图。

其中，1—地电极板，2—高压电极板，3—通道，4—塑料隔板，5—螺杆，6—水流入口。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

本实施例涉及一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置，如图1所示，包括连通第一储水罐和第二储水罐的水处理室，第一储水罐与水处理室之间设有水泵，水处理室设有高压脉冲电路，高压脉冲电路包括连接有电源和脉冲处理容器的高压脉冲发生器，脉冲处理容器包括地电极板1和连接高压脉冲发生器的高压电极板2，在地电极板1和高压电极板2之间设有供水流通过的通道3。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上对高压脉冲发生器进行了限定。

高压脉冲发生器是本装置的核心部分，能产生10kV以上的脉冲，在本实施例中，高压脉冲发生器为IGBT模块、脉冲变压器组成的脉冲发生装置，IGBT模块通过RCD缓冲吸收电路连接电源，脉冲变压器作用在高压电极板2上，在脉冲变压器的低压端设有RD磁通复位支路，其结构如图2所示，图2中Ⅰ所示为脉冲变压器，Ⅱ所示为RCD缓冲吸收电路，Ⅲ所示为RD磁通复位支路。

基于上述电路结构，高压脉冲发生器可提供方波形式的脉冲波形，其对微生物的致死效果最强。

实施例3：

本实施例与实施例2的区别在于：本实施例中高压电极板2和地电极板1平行设置，高压电极板2的数量为一块，地电极板1的数量为两块，高压电极板2和两块地电极板1如图3所示依次交替设置。

实施例4：

本实施例与实施例2的区别在于：如图4所示，本实施例中，高压电极板2的数量为两块，地电极板1的数量为三块。

实施例5：

本实施例在实施例4的基础上对高压电极板2和地电极板1的工作环境进行了改进，如图5所示，在通道3的上方和下方均设有隔离高压电极板2和地电极板1的塑料隔板4，图5中阴影部分为塑料隔板4，脉冲处理容器还包括固定高压电极板2、地电极板1和塑料隔板4的螺杆5；在地电极板1和高压电极板2的外侧还设有绝缘层，如图5中虚线所示，在绝缘层上设有与通道3连通的水流入口6和水流出口，可如图5所示，水流入口6与通道3连通，在实际操作时，可在对应每一通道3的绝缘层上均设置一组水流入口6和水流出口。

实施例6：

本实施例在实施例5的基础上对高压电极板2和地电极板1的结构进行改进，限定了两相邻高压电极板2和地电极板1之间的距离为8mm；限定了高压电极板2和地电极板1的厚度均为120mm。

实施例7：

本实施例在实施例5的基础上对高压电极板2和地电极板1的结构进行改进，限定了两相邻高压电极板2和地电极板1之间的距离为10mm；限定了高压电极板2和地电极板1的厚度均为150mm。

实施例8：

本实施例在实施例5的基础上对高压电极板2和地电极板1的结构进行改进，限定了两相邻高压电极板2和地电极板1之间的距离为9mm；限定了高压电极板2和地电极板1的厚度均为135mm。

选取上述实施例中的实施例8涉及的高压脉冲电场杀菌装置，选择脉冲为12kV，对第二储水罐中的水体进行除藻、杀菌、杀虫效果检测（参照国标GB4789-2010采用稀释平板法，36℃±1℃培养48h±2h后进行计数），实验数据如下：

采用含较多藻类的池塘水30L，放置于透明塑料桶内；启动高压脉冲电场杀菌装置，开始计时；分别在6h、12h、18h、24h时采集相应水样进行稀释并平板培养，24h时同时关闭设备，静置沉淀3h后：

观察水体，水样处理前含有较多的藻类飘浮在桶表面，处理6个小时后藻类飘浮物明显降低，部分藻类碎片在表面清晰可见，同时能感觉到水体温度有上升趋势，15小时后基本看不到藻类，水体明显变黄，具有除藻效果。

用肉眼观察，水体较处理前无小虫涌动现象，观察到部分残尸，杀虫效果显著。

对水体进行杀菌效果评价，其结果如表1。

表1不同处理时间段细菌数量

选取上述实施例中的实施例7涉及的高压脉冲电场杀菌装置，选择脉冲为14kV，对第二储水罐中的水体进行除藻、杀菌、杀虫效果检测（方法同上），实验数据如下：

采用含较多藻类的池塘水30L，放置于透明塑料桶内；启动高压脉冲电场杀菌装置，开始计时；分别在6h、12h、18h、24h时采集相应水样进行稀释并平板培养，24h时同时关闭设备，静置沉淀3h后：

观察水体，水样处理前含有较多的藻类飘浮在桶表面，处理6个小时后藻类飘浮物明显降低，部分藻类碎片在表面清晰可见，同时能感觉到水体温度有上升趋势，15小时后基本看不到藻类，水体明显变黄，具有除藻效果。

用肉眼观察，水体较处理前无小虫涌动现象，观察到部分残尸，杀虫效果显著。

对水体进行杀菌效果评价，其结果如表2。

表2不同处理时间段细菌数量

选取上述实施例中的实施例6涉及的高压脉冲电场杀菌装置，选择脉冲为10kV，对第二储水罐中的水体进行除藻、杀菌、杀虫效果检测（方法同上），实验数据如下：

采用含较多藻类的池塘水30L，放置于透明塑料桶内；启动高压脉冲电场杀菌装置，开始计时；分别在0h、1h、2h、3h时采集相应水样进行稀释并平板培养，6h时同时关闭设备，静置沉淀3h后：

观察水体，水样处理前含有较多的藻类飘浮在桶表面，处理2个小时后藻类飘浮物明显降低，部分藻类碎片在表面清晰可见，同时能感觉到水体温度有上升趋势，6小时后基本看不到藻类，水体明显变黄，具有除藻效果。

用肉眼观察，水体较处理前无小虫涌动现象，观察到部分残尸，杀虫效果显著。

对水体进行杀菌效果评价，其结果如表3。

表3不同处理时间段细菌数量

由上述试验数据可知，高压脉冲电场杀菌装置在选取脉冲为10kV以上时，均对细菌、藻类、虫有明显的杀灭作用，其杀菌效率从1h开始即有明显的灭菌作用，特别在3小时时其效率最高，其中杀菌效率最高可达到99.98%。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置，其特征在于：包括连通第一储水罐和第二储水罐的水处理室，第一储水罐与水处理室之间设有水泵，水处理室设有高压脉冲电路，所述高压脉冲电路包括连接有电源和脉冲处理容器的高压脉冲发生器，脉冲处理容器包括地电极板（1）和连接高压脉冲发生器的高压电极板（2），在所述地电极板（1）和高压电极板（2）之间设有供水流通过的通道（3）。

2.根据权利要求1所述的一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置，其特征在于：所述的高压脉冲发生器为IGBT模块、脉冲变压器组成的脉冲发生装置，IGBT模块通过RCD缓冲吸收电路连接电源，脉冲变压器作用在高压电极板（2）上。

3.根据权利要求2所述的一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置，其特征在于：在所述脉冲变压器的低压端设有RD磁通复位支路。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置，其特征在于：所述高压电极板（2）的数量至少为一块，所述地电极板（1）的数量至少为两块，高压电极板（2）和地电极板（1）依次交替设置。

5.根据权利要求4所述的一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置，其特征在于：所述高压电极板（2）和地电极板（1）平行设置。

6.根据权利要求4所述的一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置，其特征在于：在所述通道（3）的上方和下方均设有隔离高压电极板（2）和地电极板（1）的塑料隔板（4），所述的脉冲处理容器还包括固定高压电极板（2）、地电极板（1）和塑料隔板（4）的螺杆（5）。

7.根据权利要求6所述的一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置，其特征在于：在所述地电极板（1）和高压电极板（2）的外侧还设有绝缘层，在所述的绝缘层上设有与通道（3）连通的水流入口（6）和水流出口。

8.根据权利要求7所述的一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置，其特征在于：所述两相邻高压电极板（2）和地电极板（1）之间的距离为8～10mm。

9.根据权利要求8所述的一种水产养殖用高压脉冲电场杀菌装置，其特征在于：所述高压电极板（2）和地电极板（1）的厚度均为120～150mm。