CN106719272A - 水下深层增氧杀菌臭氧机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了水下深层增氧杀菌臭氧机，包括机壳、高频电压电路、冷却水循环系统、臭氧发生腔，机壳底部设有底座，机壳上设有防雨帽，机壳两侧安装有通风窗，机壳内设有臭氧发生腔，臭氧发生腔与空气入口相连，臭氧发生腔内设有发生器外管、臭氧发生管、气源冷却器，以及止逆阀，止逆阀与发生腔出口管道相连。冷却水循环系统包括冷却水箱，冷却水箱底部设有冷却水泵，冷却水泵与管道相连，管道通过不锈钢管后与臭氧发生管相连，臭氧发生管与气源冷却器相连，气源冷却器的末端设有不锈钢出口，不锈钢出口与回水管相连，回水管末端设置在冷却水箱内。本发明具有结构简单、风量发、成本低、运行费用低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及水下深层增氧杀菌臭氧机。
背景技术
改革开放30年来，我国渔业发展成就辉煌，特别是水产养殖业的快速发展，不仅成功解决了我国城乡“吃鱼难”问题，而且在保障国家粮食供应、扩大就业、增加农民收入、改善水域生态环境方面都做出了重要贡献。水产养殖在我国农业领域里有着重要的份额。
水产养殖普遍存在的问题：
(1)环境污染日趋严重，导致养殖用水水源日益恶化。化肥、农药、兽药、抗生素、生产调节剂、等化学品在农业生产中大量使用，致使重金属、农药残留等有毒有害的污染物随着雨水冲刷进入江河、湖泊和近海海洋，污染了水源体。
加之大量养殖后的污水、废水和淤泥没有经过任何处理直接排入江河、近海，也是造成养殖水源污染的一个主要原因。
(2)养殖过程中滥用抗生素等药物。在养殖过程中，普遍存在高密度，多品种，集约化的生产方式，加剧了养殖产品疾病的发生，养殖单位、养殖户为了减少损失，加大了用药，造成养殖品中重复用药，过量用药；没有科学的指导盲目用药现象都是造成养殖中药物残留主要原因。
启东市2012年开始因为水质污染使得大约30％的养殖户发生了亏损，2014年的产量同比往年大量的减产，约减产50％，许多的养殖业者微利或者亏损。
(3)养殖水产生活在一个与外界水体相对密封的一个环境中，交换较少。养殖物的食物、排泄粪便、漂白粉残留、消毒抗生素药物等集中在一起，水体更换缓慢，自净能力有限，造成浓度越级越高。细菌、病毒、抗生素、高分子有机毒物、重金属残留、氨氮化合物严重超标，养殖物水体恶臭、生活环境恶劣，缺氧、病害、死亡常常发生，造成了养殖大量的减产。
其主要原因是食物、粪便等有害物沉积在池塘底层，发酵后产生大量沼气等氨氮化合物，消耗水底大部分氧气，极易造成养殖物缺氧而生长缓慢，严重时造成翻塘等现象，从而引起养殖物大量死亡。
目前食品安全越来越受到人们的重视，国家也在加大力度打击食品有害物质等不安全的因素。而养殖户大量使用有毒的抗生素药物，沉积在养殖物的体内，对食品安全造成极大的隐患。
为解决养殖水质污染的问题，各种水处理技术广泛应用，如砂滤、微生物净化、紫外线杀菌消毒、泡沫分开等。但随着工业化封闭式循环水养殖设备在推广的应用，这些方法普遍受到了限制，无法从根本上解决水质恶化的现状。为此，应用具有高效、快速特点的臭氧进行水质处理的技术也就运应而生。
臭氧又名活性氧，是氧气的同素异形体，易溶于水，在水中即刻发生还原反应，产生中间物质单原子氧(O)和羟基(OH)单原子氧氧化能力极强，羟基也是强氧化剂、催化剂，因此具有较强的消毒效果，在卫生部《消毒技术规范》中明确指出，臭氧为高水平消毒法，其消毒能力与目前最强的过氧乙酸相当，高于高锰酸钾、甲醛和含氯制剂(漂白粉)等。杀菌能力是氯的300～600倍，紫外线3000倍。已广泛应用到医疗、饮用水、泳池和各类的污水处理当中。水中通入臭氧，20min和30min时大肠杆菌灭菌率为97.5％和100％：对金黄色葡萄球菌杀菌灭菌率为93.7％和100％；对绿脓杆灭菌率为84.6％和89.9％。浓度为1.5mg/L的臭氧溶液仅需1分钟即可将试验中的黑曲霉和酵母等真菌100％杀死。臭氧不仅能改变养殖水质、提高养殖产量和减少污染，而且还能解决近海海域由于养殖带来的污染问题。此外，臭氧对原虫及其卵也有较好的杀灭作用。
食物、粪便等有害沉积在池塘底层，发酵后产生大量沼气等氨氮化合物，消耗水底大部分氧气，极易造成养殖物缺氧而生长缓慢，严重时造成翻塘等现象引起养殖物大量死亡。利用臭氧的强氧化性，对危害较大的亚硝酸盐、硫化氢、氨氮等均可被氧化为无毒的NO、SO、N等均有机物，同时无机物也可被讲解生成对生物无毒的物质，从而降低水中的生物耗氧量(BOD)和化学耗氧量(COD)。去除了这些耗氧化学和生物物质后，增氧效果迅速、高浓度氧含量维持时间长，可满足养殖物的快速生长需要的氧气，而普通增氧机无法去除水中的氨氮，增氧效果缓慢，长时间开机能耗上升。
经过臭氧处理水养殖的水产品，不仅个体增大，死亡率降低，产量增加，而且体内无任何药物、重金属残留，提高了食品的安全性。不仅可在国内销售，而且可以进入国际市场，打出绿色环保的自主品牌，参与国际竞争。但市场的水处理的臭氧设备，结构复杂，制造成本高、操作繁琐，使用环境要求苛刻，销售价格较高，后期维护费用高等无法适应我国目前的较为粗放的广大养殖户使用，很难大面积推广，使用范围有限。因此广大养殖户需要一种价格较低、运行成本低、寿命长和既能增氧，又能杀菌消毒、改善水底的快速增氧装置。
水下深层增氧杀菌臭氧机采用与罗茨增氧风机结合的一种臭氧机，臭氧分解水中氨氮等化合物和生物耗氧物质，增加水中溶氧量，而增氧机的高压力，使更多臭氧进入水底曝气溶解，二者有机结合相互促进。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种结构简单、风量发、成本低、运行费用低的水下深层增氧杀菌臭氧机。
为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案如下，水下深层增氧杀菌臭氧机，包括罗茨增氧风机系统、臭氧发生装置，罗茨增氧风机系统包括增氧风机，增氧风机上设有设备壳、电动机、外部空气过滤器、、墙板、叶轮、管路系统，外部空气过滤器与入口消音器相连，增氧风机的出口与出口消音器相连，出口消音器通过三通分别与分支管路阀门的一端、主回路阀门的一端相连，主回路阀门的另一端与主管道相连，分支管路阀门的末端与臭氧发生装置相连，臭氧发生装置的出口依次通过止通阀、放气阀与主管道相连，主管道与池塘管路相连，池塘管路上设有曝气盘管，曝气盘管设于池塘内；
臭氧发生装置：臭氧发生装置由机壳、高频高压电路、控制系统、冷却水循环系统、臭氧发生腔组成，臭氧发生腔由发生器外管以及发生器外管内部的臭氧发生管组成，臭氧发生管与冷却水循环系统相连。
本发明的进一步改进在于，与臭氧发生管相连的冷却水循环系统包括冷却水泵、冷却水箱、管道、气源冷却器、回水管，冷却水泵设于冷却水箱内，与冷却水泵相连的管道的末端通过不锈钢管与臭氧发生管相连，臭氧发生管的另一端通过气源冷却器与回水管相连。
本发明的进一步改进在于，曝气盘管至少有一对。
本发明的进一步改进在于，臭氧发生腔两侧设有空气入口、出口管道，空气入口与分支管路阀门相连，止通阀设于出口管道与臭氧工作腔之间。
本发明的进一步改进在于，高频高压电路包括EMI滤波电路，EMI滤波电路输出端与桥式工频整流电路相连，桥式工频整流电路与IGBT驱动电路相连，IGBT驱动电路经过升压变压器与臭氧发生管内的臭氧发生片相连，升压变压器的两端并联有工作指示电路，IGBT驱动电路与过流保护电路相连，过流保护电路与报警电路相连，震荡模块由桥式整流电路供电，震荡模块上设有频率调节电路、宽度调节电路、自动调宽电路、温度保护电路、故障保护电路；
EMI滤波电路由C1、LT、C2、C3构成；工频整流电路由D1～D4构成；工频整流电路输出端经过R7、R9降压后给BH和集成电路IC4构成的过流保护电路供电，集成电路IC4的4脚输出端与R10、C15、Q3、R14、H1构成的报警电路相连；IGBT为Q1、Q8，IGBT驱动电路由Q1、Q8、R2、R3、L4、L5构成；IGBT驱动电路产生的高频电流经过升压变压器B2升压，驱动臭氧发生片工作；升压变压器B2上设有绕线圈ZS，ZS感应出的电流给工作指示电路供电，工作指示电路由D16、C7、R4和发光二极管组成；D16～19桥式整流给震荡模块供电；F与R3构成调节震荡模块频率的电路；R17与TK构成震荡模块的内部调宽电路；C16与M组成震荡模块的外部调宽电路；IC2、ZDK、C17、D11、D12、C18、R1组成震荡模块的自动宽度调节电路；D13～D16构成的桥式整流电路由控制变压器降压输出整流，经过滤波电容C10后冷却风扇提供5V电压，用于给IGBT去的管的散热片降温；震荡模块通过输出管脚1和将震荡信号送至震荡变压器，由变压器分别再送至2组IGBT驱动模块的控制端G处。
增氧风机上的设备壳主要用来支撑墙板、叶轮、消声器和固定的作用；墙板主要用来连接机壳与叶轮，并支撑叶轮的旋转，以及起到端面密封的效果；叶轮为三叶式，是罗茨风机的旋转部分，比两叶的出气脉动小、噪声小，运转更平稳等很多优点；消声器用于减小罗茨风机进、出由于气流脉动产生的噪音，同时过滤掉进设备的灰尘；管路系统是将罗茨风机产生的高压气体输送到臭氧发生装置和养殖池水底的曝气盘管当中。曝气盘管是将管路输送过来的高压臭氧混合气体，通过微小空气均匀释放到水中，让塘底的淤泥和水充分与臭氧气体和氧气分子结合、分解淤泥中的氨氮化合物、增加水中溶氧量。
有益效果：
与现有的管式发生器相比、同等发生量的情况下，结构简单、风量发、成本低、运行费用低。
附图说明
图1为本发明的工作示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为臭氧高压工作原理图；
图4为本发明的电气控制原理图；
图5为高频高压电路工作原理框图；
附图标号：1-增氧风机；2-电动机；3-外部空气过滤器；4-设备壳；5-入口消音器；6-出口消音器；7-分支管路阀门；8-臭氧发生装置；9-放气阀；10-主回路阀门；11-主管道；12-池塘管路；13-池塘；14-曝气盘管；15-管道；16-冷却水箱；17-冷却水泵；18-臭氧发生腔；19-空气入口；20-气源冷却器；27-臭氧发生管；28-不锈钢管；29-止通阀；30-出口管道；31-回水管。
具体实施方式
下面将结合具体的本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1，
水下深层增氧杀菌臭氧机，包括罗茨增氧风机系统、臭氧发生装置8，罗茨增氧风机系统包括增氧风机1，增氧风机1上设有设备壳4、电动机2、外部空气过滤器3、墙板、叶轮、管路系统，外部空气过滤器3与入口消音器5相连，增氧风机1的出口与出口消音器6相连，出口消音器6通过三通分别与分支管路阀门7的一端、主回路阀门10的一端相连，主回路阀门10的另一端与主管道11相连，分支管路阀门7的末端与臭氧发生装置8相连，臭氧发生装置8的出口依次通过止通阀29、放气阀9与主管道11相连，主管道11与池塘管路12相连，池塘管路12上设有曝气盘管14，曝气盘管14设于池塘13内；
臭氧发生装置8：臭氧发生装置8由机壳、高频高压电路、控制系统、冷却水循环系统、臭氧发生腔18组成，臭氧发生腔18由发生器外管5以及发生器外管5内部的臭氧发生管27组成，臭氧发生管27与冷却水循环系统相连。
优选的，与臭氧发生管27相连的冷却水循环系统包括冷却水泵17、冷却水箱16、管道15、气源冷却器20、回水管31，冷却水泵17设于冷却水箱16内，与冷却水泵17相连的管道15的末端通过不锈钢管28与臭氧发生管27相连，臭氧发生管27的另一端通过气源冷却器20与回水管31相连。
优选的，曝气盘管14至少有一对。
进一步的，臭氧发生腔18两侧设有空气入口19、出口管道30，空气入口19与分支管路阀门7相连，止通阀29设于出口管道30与臭氧工作腔18之间。
进一步的，高频高压电路包括EMI滤波电路，EMI滤波电路输出端与桥式工频整流电路相连，桥式工频整流电路与IGBT驱动电路相连，IGBT驱动电路经过升压变压器与臭氧发生管27内的臭氧发生片相连，升压变压器的两端并联有工作指示电路，IGBT驱动电路与过流保护电路相连，过流保护电路与报警电路相连，震荡模块由桥式整流电路供电，震荡模块上设有频率调节电路、宽度调节电路、自动调宽电路、温度保护电路、故障保护电路；
EMI滤波电路由C1、LT、C2、C3构成，防止内部电路受外界的高频谐波干扰和内部产生高频谐波输送到外部电网中干扰其他电气；工频整流电路由D1～D4构成，D1～D4构成的工频整流电路将220V工频电流整成平直的直流电路；工频整流电路输出端经过R7、R9降压后给BH和集成电路IC4构成的过流保护电路供电，集成电路IC4的4脚输出端与R10、C15、Q3、R14、H1构成的报警电路相连，报警信号从IC4的4脚位置输出，经过R10限流、Q3放大，从而驱动H1发出响声；IGBT为Q1、Q8，IGBT驱动电路由Q1、Q8、R2、R3、L4、L5构成，IGBT驱动电路可产生6000～8000Hz高频电流；IGBT驱动电路产生的高频电流经过升压变压器B2升压，驱动臭氧发生片工作；升压变压器B2上设有绕线圈ZS，ZS感应出的电流给工作指示电路供电，工作指示电路由D16、C7、R4和发光二极管组成，ZS感应出的电流经过整流、滤波和降压后驱动工作指示电路中的发光二极管发光；D16～19桥式整流给震荡模块供电；F与R3构成调节震荡模块频率的电路，用于调节震荡频率的大小；R17与TK构成震荡模块的内部调宽电路；C16与M组成震荡模块的外部调宽电路；IC2、ZDK、C17、D11、D12、C18、R1组成震荡模块的自动宽度调节电路，它的作用是当电网电压发生变化时，相应调整电路脉冲宽度，稳定功率输出；D13～D16构成的桥式整流电路由控制变压器降压输出整流，经过滤波电容C10后冷却风扇提供5V电压，用于给IGBT驱动管的散热片降温；震荡模块通过输出管脚1和将震荡信号送至震荡变压器，由变压器分别再送至2组IGBT驱动模块的控制端G处。
增氧风机1启动后，外部空气由外部空气过滤器3过滤后，经入口消音器5进入设备壳4内，电动机2提供强大的旋转扭矩，通过皮带带动设备壳4上的转子旋转，设备壳4内部的叶轮高速旋转，进入设备壳4内的气体加压至30-40kPa，并通过出口消音器6送出，增氧风机1产生大流量、高压力的气体，一部分气体经过分支管路阀门7进入臭氧发生装置8内，另一部分经过主回路阀门10后进入主管道，与臭氧发生装置8产生的高浓度臭氧混合后送入池塘管路12当中，并通过池塘管路12上的曝气盘管14送入池塘13,内将臭氧和氧气溶解到深层水底，分解氨氮化合物，增加水底溶氧量。放气阀9的作用是开启臭氧发生装置8时微微打开缝隙，观察臭氧发生装置8工作，关闭臭氧发生装置8时，打开放气阀9可防止池塘12内的水倒流。
本发明的内部工作原理：送上电源开关24，交流接触器25带电，由电气控制屏26控制增氧风机1和臭氧发生装置8运行。具体如下：首先按下风机启动按钮，增氧风机1运行，运行正常后按下臭氧启动按钮，交流接触器25带电吸合，高压驱动电源23带电，冷却风扇22工作。冷却水箱16中的冷却水泵17开始工作，循环水依次进入管道15、臭氧发生腔18的不锈钢管28、臭氧发生管27和气源冷却器20，冷却结束后通过不锈钢出口21、回水管31送回冷却水箱16当中。冷却水正常后，顺时针逐渐调大控制盘上电流控制旋钮，电流表指针逐渐增大至3.5A左右即可。罗茨风机高压空气，通过支路管道阀门7、臭氧发生腔18的空气入口19进入腔体内部，通过气源冷却器20进行空气降温后，通过臭氧发生管27产生高浓度臭氧后，通过止逆阀29、发生腔出口管道30，进入池塘12中。
本发明的高频高压电路工作原理为：工频交流电输入后，经过EMI滤波经过整流、稳压、滤波后得到波形较平滑的直流电，经过ICBT驱动电路，将直流电变换成6000～8000高频电流，再经过升压变压器升为4000V高压，输出高压高频电流，臭氧发生管产生辉光放电，震荡模块控制IGBT导通频率。
本发明电气控制工作原理：连接好本发明气体官路，接好进线，合上电源开关HK，使设备带电，电源指示灯HL0发光。按下臭氧启动按钮SB4,接触器KM2得电吸合，臭氧电源运行指示灯亮，开关电源得电，循环冷却水泵旋转，冷却风扇启动，臭氧电源得电，可调整臭氧工作电流的大小。
停止：首先将臭氧电流调节旋钮逆时针调至零位，按下臭氧电源的停止按钮SB3，KM2失电，臭氧运行指示灯灭，臭氧电源断电、冷却风扇和冷却水泵停止运行。关罗茨增氧机前，先前打开放气阀，再按下增氧机停止按钮SB1，增氧机停止运行。
经南通苏红饲料有限公司大量使用实践证明，使用水下深层增氧杀菌臭氧机水底增氧速度明显加快，塘底淤泥由黑变成灰白，藻类和养殖物未造成任何伤害，养殖后期虾蟹无死亡现象，个体明显变大。
本发明可使水中溶氧加快20～25倍。
未使用本发明与使用深层增氧情况对比表。
上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.水下深层增氧杀菌臭氧机，其特征在于，包括罗茨增氧风机系统、臭氧发生装置(8)，所述罗茨增氧风机系统包括增氧风机(1)，所述增氧风机(1)上设有设备壳(4)、电动机(2)、外部空气过滤器(3)、墙板、叶轮、管路系统，所述外部空气过滤器(3)与入口消音器(5)相连，所述增氧风机(1)的出口与出口消音器(6)相连，所述出口消音器(6)通过三通分别与分支管路阀门(7)的一端、主回路阀门(10)的一端相连，所述主回路阀门(10)的另一端与主管道(11)相连，所述分支管路阀门(7)的末端与臭氧发生装置(8)相连，所述臭氧发生装置(8)的出口依次通过止通阀(29)、放气阀(9)与主管道(11)相连，所述主管道(11)与池塘管路(12)相连，所述池塘管路(12)上设有曝气盘管(14)，所述曝气盘管(14)设于池塘(13)内；
臭氧发生装置(8)：所述臭氧发生装置(8)由机壳、高频高压电路、控制系统、冷却水循环系统、臭氧发生腔(18)组成，所述臭氧发生腔(18)由发生器外管(5)以及发生器外管(5)内部的臭氧发生管(27)组成，所述臭氧发生管(27)与冷却水循环系统相连。
2.根据权利要求1所述的水下深层增氧杀菌臭氧机，其特征在于，与所述臭氧发生管(27)相连的冷却水循环系统包括冷却水泵(17)、冷却水箱(16)、管道(15)、气源冷却器(20)、回水管(31)，所述冷却水泵(17)设于冷却水箱(16)内，与所述冷却水泵(17)相连的管道(15)的末端通过不锈钢管(28)与臭氧发生管(27)相连，所述臭氧发生管(27)的另一端通过气源冷却器(20)与回水管(31)相连。
3.根据权利要求1所述的水下深层增氧杀菌臭氧机，其特征在于，所述曝气盘管(14)至少有一对。
4.根据权利要求1所述的水下深层增氧杀菌臭氧机，其特征在于，所述臭氧发生腔(18)两侧设有空气入口(19)、出口管道(30)，所述空气入口(19)与分支管路阀门(7)相连，所述止通阀(29)设于出口管道(30)与臭氧工作腔(18)之间。
5.根据权利要求1所述的水下深层增氧杀菌臭氧机，其特征在于，所述高频高压电路包括EMI滤波电路，EMI滤波电路输出端与桥式工频整流电路相连，桥式工频整流电路与IGBT驱动电路相连，IGBT驱动电路经过升压变压器与臭氧发生管(27)内的臭氧发生片相连，升压变压器的两端并联有工作指示电路，过流保护电路、震荡模块均与IGBT驱动电路相连，过流保护电路与报警电路相连，震荡模块由桥式工频整流电路供电，震荡模块上设有频率调节电路、宽度调节电路、自动调宽电路、温度保护电路、故障保护电路；
EMI滤波电路由C1、LT、C2、C3构成；工频整流电路由D1～D4构成；工频整流电路输出端经过R7、R9降压后给BH和集成电路IC4构成的过流保护电路供电，集成电路IC4的4脚输出端与R10、C15、Q3、R14、H1构成的报警电路相连；IGBT为Q1、Q8，IGBT驱动电路由Q1、Q8、R2、R3、L4、L5构成；IGBT驱动电路产生的高频电流经过升压变压器B2升压，驱动臭氧发生片工作；升压变压器B2上设有绕线圈ZS，ZS感应出的电流给工作指示电路供电，工作指示电路由D16、C7、R4和发光二极管组成；D16～19桥式整流给震荡模块供电，F与R3构成调节震荡模块频率的电路，R17与TK构成震荡模块的内部调宽电路，C16与M组成震荡模块的外部调宽电路，IC2、ZDK、C17、D11、D12、C18、R1组成震荡模块的自动宽度调节电路；震荡模块通过输出管脚1和将震荡信号送至震荡变压器，由变压器分别再送至2组IGBT驱动模块的控制端G处；D13～D16构成的桥式整流电路由控制变压器降压输出整流，经过滤波电容C10后冷却风扇提供5V电压，用于给IGBT去的管的散热片降温。
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