CN107047438A - 一种水产养殖用水的净化还原设备 - Google Patents
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Abstract
一种水产养殖用水的净化还原设备，由设置在箱体内的控制模块和净化还原模块组成，在箱体一侧设有进水口、出水口和散热口，箱体前端板面为可活动的箱体门，箱体门上设有USB电脑接口孔、人工调节孔和运行指示灯；在箱体内设有托盘，控制模块设置在托盘上，控制模块由外壳、设置在外壳内的工作电源、备用电源和PLC组成；净化还原模块的外壳由PVC管、PVC法兰和PVC三通粘结而成；本发明可以将水产养殖用水经过净化还原模块快速净化还原，杀灭水体中的病菌、病毒、降低氨氮和亚硝酸盐含量，去除水体中的可溶有机物、抗生素和重金属等有害物质；使养殖用水快速还原到近似无污染的天然水体。
Description
技术领域
本发明涉及水产养殖用水净化还原领域，尤其是适用于各种淡水、半咸水和海水生物的养殖、淡水和海水养殖、淡水和海水观赏生物养殖、海鲜和河鲜暂养、海鲜和河鲜运输的水产养殖用水的处理设备。
背景技术
目前，天然水体污染严重，水产养殖受到严重影响，养殖用水必须经过处理后才能使用。水产养殖用水处理主要采用：物理技术，如大量换水、曝气、过滤、沉淀、吸附、气浮等；化学技术，如絮凝、中和、络合、氧化还原、臭氧消毒等；生物技术，如在养殖水中添加或养殖光合细菌、芽孢菌、放线菌、多细菌复合微生物制剂、水生植物、蔬菜、花卉等；但这些技术存在浪费水资源，能耗高，系统复杂，操作繁琐等问题，而且随着渔业水源污染日趋严重，水中融入大量的病菌、病毒、寄生虫、有机物、抗生素、重金属和其他有害物质很难去除，水产养殖用水的不能净化还原严重的制约了渔产养殖业的发展，所以水产养殖用水的杀菌净化后再还原到自然状态的问题急需解决。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种水产养殖用水净化还原设备，该净化还原设备不仅能杀灭水中的病菌、病毒、寄生虫，降低氨氮和亚硝酸盐浓度，去除水中的可溶有机物、抗生素、重金属等有害物质，使处理后的水还原到近似无污染的天然水体；而且本发明采用模块化设计结构简单、能耗低、操作容易，还可以根据淡水和海水水质的不同和处理标准进行精确地微调。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种水产养殖用水的净化还原设备，该设备为箱体结构，由设置在箱体内的控制模块和净化还原模块组成，所述箱体一侧设有进水口、出水口和散热口，箱体前端板面为可活动的箱体门，箱体门上设有USB电脑接口孔、人工调节孔和运行指示灯；所述箱体内设有托盘，控制模块设置在托盘上，所述控制模块由外壳、设置在外壳内的工作电源、备用电源和PLC组成；所述净化还原模块的外壳由PVC管、PVC法兰和PVC三通粘结而成，净化还原模块外壳内部安装一体化的涂层钛电极组；所述涂层钛电极组由奇数个涂层钛电极片组成，相邻两个电极片的间距＜10mm。
作为本发明的一种优选实施例，所述净化还原模块两端各设有一个钛法兰盘，所述钛法兰盘上设有接线柱。
进一步的，所述涂层钛电极片分为固定电极片和延长电极片两种，所述固定电极片一端固定在钛盘上，所述固定电极片为奇数层，相邻两片固定电极片之间设有一层延长电极片，所述延长电极片通过聚酰胺螺栓固定在相邻两片固定电极片之间的间隙处，所述延长电极片为偶数层。
进一步的，所述控制模块的外壳两侧设有散热口，控制模块前端面底部设有人工调节旋钮和USB电脑接口。
作为本发明的一种优选实施例，所述工作电源上设有工作电源指示灯，所述的备用电源上设有备用电源指示灯。
进一步的，所述箱体顶部设有弧形防水箱盖。
更进一步的，在所述箱体门上设有箱体门锁。
优选的，所述控制模块和净化还原模块之间通过接线柱和电缆线相连。
优选的，所述钛法兰盘和PVC法兰之间通过固定螺丝连接。
作为本发明的一种优选实施例，所述净化还原模块的外壳上开设有两个流水口。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明将水产养殖用水经过净化还原模块快速的进行净化还原，不但可以有效的杀灭水体中的病菌、病毒，降低水产养殖用水中的氨氮和亚硝酸盐含量，还可以去除水体中的可溶有机物、抗生素和重金属等有害物质；使养殖用水快速还原到近似无污染的天然水体。
本发明不仅能够将水产养殖水体快速净化，并还原到近似无污染的自然水体状态；还节水、高效、低能耗、结构简单、自动化设计、操作便捷，在参数设置好后，无特殊情况下不必进行调整；可以使用户专心养殖工作，不会被水处理工作而分心。
本发明将电解水的原理运用到水产养殖领域，采用先进的电极组结构设计，工作效率高，不易结垢；本发明的设备功耗极低、设备运行稳定、处理水的效率高；处理一吨水一小时只消耗0.003度电；本发明采用自动清洗，无需人工维护，长时间工作情况下也不会降低处理效果；尤其是在水产养殖中是不能停止供水的，本发明采用双电源设计，一台工作，一台备用，不仅能够自动转换，还不会因为断电停水而影响养殖生产；本发明通过水质监测探头监控水质，通过PLC自动控制设备运行，大大的减小了操作人员的工作量，减轻操作人员的负担。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的外部结构示意图；
图2是本发明的结构图；
图3是图2控制模块的外部构造图；
图4是图2的净化还原模块的外部构造图；
图5是图2的净化还原模块的内部构造图；
图6是本发明的控制原理图；
图7表示在某水产养殖中试验期间氨氮变化分析表；
图8表示在某水产养殖中试验期间亚硝酸盐变化分析表；
图9表示在某水产养殖中试验期间细菌变化分析表；
图10表示在某水产养殖中试验期间弧菌变化分析表。
图中：1.弧形防水箱盖，2.散热孔，3.箱体，4.出水口，5.进水口，6.USB电脑接口孔，7.人工调节孔，8.运行指示灯，9.箱体门锁，10.箱体门，11.净化还原模块，12.控制模块，13.托盘，14.外壳，15.散热口，16.工作电源，17.USB电脑接口，18.备用电源，19.备用电源指示灯，20.工作电源指示灯，21.人工调节旋钮，22.钛法兰盘，23.PVC法兰，24.PVC三通，25.流水口，26.接线柱，27.固定螺丝，28.钛盘，29.涂层钛电极组，30.涂层钛电极片，31.聚酰胺螺栓。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
参见图1至图5中示出的本发明一个较佳的实施例的结构示意图，一种水产养殖用水的净化还原设备，由设置在箱体3内的控制模块12和净化还原模块11组成，控制模块12和净化还原模块11通过电缆线、接线柱26相连；具体的，所述箱体3内设有托盘13，控制模块12设置在托盘13上，所述控制模块12由外壳14、设置在外壳14内的工作电源16、备用电源18和PLC组成，在控制模块12前端面的底部设有人工调节旋钮21和USB电脑接口17；优选的，在所述工作电源16上设有工作电源指示灯20，所述的备用电源18上设有备用电源指示灯19。
当设备运行时，工作电源指示灯20亮起，备用电源指示灯19不亮。当工作电源16出现故障不能运行时，备用电源18立即开始工作，备用电源指示灯19亮起，工作电源指示灯20熄灭；本发明可将控制模块12通过USB电脑接口17或WIFI与电脑连接，进而设置和收集设备的运行数据；尤其是在断电或其他特殊情况下还可以通过人工调节孔7上的人工调节旋钮21进行参数调整，设备内部温度过高时，可以自动开启风扇，通过散热孔2进而降低设备的温度。
优选的，本发明为箱体3结构，箱体3的箱体门10为可活动的，在所述箱体3门上设有箱体门锁9，在所述箱体3顶部设有弧形防水箱盖1；在箱体3门上设有USB电脑接口孔6、人工调节孔7和运行指示灯8；在所述箱体3的一侧设有进水口5、出水口4和散热口15；水产养殖用水从底端进水口5进入，经过净化还原模块11进行净化还原，然后从出水口4溢出，完成水体的净化还原过程。
本发明实施例中，优选的所述净化还原模块11的外壳14由PVC管、PVC法兰23和PVC三通24粘结而成；在净化还原外壳14内部的安装有一体化的涂层钛电极组29、在涂层钛电极组29的两端各设有一个钛法兰盘22，具体的，所述钛法兰盘22和PVC法兰23之间通过固定螺丝27连接；在所述钛法兰盘22上设有接线柱26；所述涂层钛电极组29由奇数个涂层钛电极片30组成，优选的，所述涂层钛电极片30分为固定电极片和延长电极片两种，固定电极片按照固定的间距焊接在钛盘28上，相邻两片固定电极片之间设有一层延长电极片；本发明中，优选的固定电极片为奇数层，延长电极片为偶数层；设置在中间的延长电极片不与两端的固定电极片相连，而是通过聚酰胺螺栓31固定在两端固定电极片的间隙处。
优选的固定电极片与延长电极片之间的间距一般小于10mm；显然该涂层钛电极组29也可以根据实际需要进而灵活增加或减少固定电极片、延长电极片的数量，或者增加减少电极组的长度；本实施例中，优选的相邻固定电极片与延长电极片之间的间距为9.9mm，显然，相邻固定电极片与延长电极片之间的间距还可以是其他数值，比如：9mm、8.5mm、8mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、5mm等等；当水产养殖水中的病菌、病毒、寄生虫、氨氮、亚硝酸盐、可溶有机物、抗生素、重金属等有害物质较多时，可适当的减小电极片之间的距离，增加电极片的数量，进而提高设备的功率，加快设备的净化还原进程；当水产养殖水中的病菌、病毒、寄生虫、氨氮、亚硝酸盐、可溶有机物、抗生素、重金属等有害物质较少时，可适当的增加电极片之间的距离，减少电极片的数量，降低设备的功率，减少设备和电能的损耗。
作为本发明的一种优选实施例，在所述净化还原模块11的外壳14上开设有两个流水口25，方便设备在对水产养殖水进行净化还原后出水。
本发明的工作原理如下：在养殖用水中存在Ca2+，Mg2+，Cl-，Na+，Fe2+，Cu2+等(Fe2+，Cu2+主要来源于水产养殖杀虫药物)。养殖用水流入净化还原模块11后发生如下反应：NaCl+H2O＝NaClO+H2，ClO-二次放电析出新生态氧(ClO-＝Cl-+[O])，在新生态氧的作用下水体中Fe2+会形成为Fe2O3、Fe(OH)3等，Cu2+转变为CuO、Cu(OH)2等。新生态氧可将菌体蛋白质氧化，起到杀灭水体中细菌的作用，同时水中存在的NaClO水解发生如下反应：Cl++2e＝Cl-，ClO-+2e+2H+＝Cl-+H2O，次氯酸跟离子被还原时，极易得到电子而且具有很强的氧化性，在溶液中次氯酸跟离子与氢离子结合，呈现很小的中性分子状态，由于其对外不显电性，极易扩散到细菌表面，然后通过细胞壁而穿透到细菌内部，破坏其酶系统，导致细菌的死亡，最终达到水体的消毒和除去对水产养殖具有危害的Fe2+，Cu2+等重金属离子。
本实施例采用高频电源控制涂层钛电极的功率，对水体处理指标进行精确调整。通过控制模块12来实现设备的自动调整、自动控温；本发明还设置有USB电脑接口17，可通过WIFI、电脑对本发明实现远程监控设备的运行；箱体3采用弧形设计，材质为不锈钢，防水防锈，增强了设备的防水效果；控制模块12采用自动控温，防水、防虫、防锈设计。控制模块12中的电源采用双电源设计，一台工作电源16，一台备用电源18。当工作电源16有问题或出现断电等情况时，备用电源18立即自动开始工作，不会影响正常的养殖生产工作；通过本发明的手动调节旋钮，可以有效的避免出现自动功能失效的情况；通过设置本发明的水流量控制探头，可以在水量过小或者无水时实现自动停止设备工作，进而保护本发明，延长了本发明的使用寿命。
在图6所示实施例中，控制原理图中PLC是控制模块12的核心，所有数据都要通过PLC处理并发出指令；自动清洗探头、水质监测探头、流量保护探头将数据信号传递给PLC，PLC经过程序分析后，将指令信号传递给高频电源，通过WIFI和计算机可以收集PLC的处理数据，并可以传递指令给PLC进而控制并调整钛电极的工作参数；温度探头可以通过PLC控制风扇的开启进行散热；通过上述过程可以实现设备的自动清洗、自动调整、自动保护关闭、自动控温；还可以通过WIFI和计算机远程监控设备的运行。
本发明在某水产养殖中试验期间理化因子变化分析
图7到图10中，净化池水表示为经过净化还原设备净化还原后进行养鱼的鱼池池水数据；净化水表示为经过净化还原设备净化还原后，净化还原设备出水口(流入养鱼池前)的数据；对照池水表示为未经过净化还原设备处理的水直接养鱼的鱼池池水数据。水源水表示为未经过净化还原设备处理的水源数据。
A、氨氮变化：
在水产养殖中，氨氮以两种形式存在于水中：一种是氨(NH3)，脂溶性，对水生生物有毒；另一种是铵(NH4 +)，又叫离子氨，对水生生物无毒。当氨(NH3)通过鳃进入鱼类体内时，会直接增加鱼类氨氮排泄的负担。氨氮在血液中的浓度升高，血液pH值随之相应上升，鱼类体内的多种酶活性受到抑制，并可降低血液的输氧能力，破坏鳃表皮组织，降低血液的携氧能力，导致氧气和废物交换不畅而窒息。此外，水中氨浓度过高也影响水对鱼类的渗透性，降低内部离子浓度；使鱼类摄食降低，生长减慢，组织损伤；增加鱼类对疾病的易感性，降低生殖能力，减少怀卵量；急性氨氮中毒时，鱼类表现为亢奋、在水中丧失平衡、抽搐，严重者甚至死亡。
我国渔业水质标准规定分子氨浓度应小于0.02mg/L，这是理想、安全的水质氨指标：分子氨浓度0.2mg/L以下阿是一般不会导致鱼类发病；分子氨浓度达到0.2-0.5mg/L时，则对鱼类有轻度的毒性，容易发病；分子氨浓度超过0.5mg/L时，对鱼类的毒性较大，极易导致鱼类中毒、发病；分子氨浓度超过2mg/L时，会造成鱼类大批死亡。
由图7可见：氨氮变化是一个平稳变化，趋于下降的过程。设备出水的总氨含量最高位0.035mg/L左右，换算成非离子氨为0.005mg/L，低于我国渔业水质标准0.02mg/L的规定，相对于水源水，含量低而且变化幅度小。氨氮去除比例幅度在65.71-87.50％之间，平均去除比例在70.09％。而且净化池水的氨氮一直低于对照池水的氨氮，平均降幅在44.60％，说明设备去除氨氮的效果明显。
B、亚硝酸盐变化
亚硝酸盐是水中的有机物分解成氨，氨转化为硝酸盐过程中的中间产物，不稳定，当氧气充足时，可以再微生物作用下转化为对鱼类毒性较低的硝酸盐，但也可以在缺氧时转化为毒性较强的氨态氮。一般情况下，亚硝酸盐含量(以氮计)低于0.1mg/L时，不会对鱼类造成损害；当亚硝酸含量达到0.1－0.5mg/L时，鱼类摄食降低，鳃呈暗紫红色，呼吸困难，游动缓慢，骚动不安；当亚硝酸含量高于0.5mg/L时，鱼类游泳无力，鱼体柔软，臀部底面呈黄色，器官功能衰竭，严重时导致死亡。
由图8可见：亚硝酸氮含量是一个小幅度波动的过程。亚硝酸氮含量最终稳定在0.013mg/L左右，低于我国渔业水质标准0.1mg/L的规定，而且变化幅度很小。亚硝酸氮去除率在51.85-59.38％之间，平均去除率为54.62％。对照池水的亚硝酸氮含量呈现上升趋势，净化池水的亚硝酸氮含量逐渐趋于稳定。而且净化池水的亚硝酸氮与对照池水相比降幅明显，平均去除比率为57.30％。说明设备去除亚硝酸氮的效果明显。
C：细菌变化：
水中的细菌分为有益菌和致病菌。致病细菌可以引起鱼类患多种疾病，过高的致病细菌含量对鱼类是有害的。但是水中也需要有益细菌来维持水体的稳定，。所以水体中需要一定数目的细菌存在，鱼类才可以健康生长。一般情况下40000个/ml左右是比较理想的数量。
由图9可见，设备出水对水源海水的细菌杀灭率为92.00-100.00％，平均杀灭率为96.63％。净化池水中的细菌数量明显低于对照池水，细菌杀灭率为46.61％。对照池水的细菌数量呈现上升趋势，净化池水的细菌数量逐渐趋于稳定，维持在9000个/ml以下。说明设备有明显的杀菌效果，而且杀灭率很高，同时鱼池池水中维持合理的细菌数量对鱼类生长是必须的。
D:弧菌变化
弧菌是海洋环境中最常见的细菌类群之一，广泛分布于近岸、河口海区的海水和生物体中，其致病性受宿主的生理状态及水质环境条件等综合因素的影响较大，是一类条件致病菌。近年来，由于养殖水域生态变化，弧菌已经成为海水养殖动物的主要病原菌之一，迄今作为海水养殖动物弧菌病病原菌已被报道过的有20多种，危害的对象包括大多数海水鱼类、对虾类、蟹类和贝类。
病鱼体表退色，鳍基部和鳍膜随后出血，鳞片脱落，形成溃疡，肛门红肿，眼球突出，眼内出血，眼球变白，混浊，肠道白浊，腹部膨胀，解剖鱼体肝、肾、脾、肠出血发炎。
由图10可见：设备出水对水源海水的弧菌杀灭率为96.09-100％，平均杀灭率为98.4％。净化池水中的弧菌数量也明显低于对照池水，弧菌数量平均杀灭率为62.02％。对照池水的细菌数量呈现上升趋势，净化池水的细菌数量逐渐趋于稳定。说明设备杀灭弧菌效果明显，而且杀灭率接近百分之百。
以上数据说明本发明完全可以满足鱼类养殖水体的指标要求，给鱼类提供了适宜的生活环境；而且经过本发明处理的水体比未经过本发明处理的水体的各项指标相比更稳定，变化幅度更小，给予了鱼类生长稳定的生活环境，达到了养殖水体净化还原的要求，适合在大规模集约化工厂化养殖中采用，在海洋环境得到日益重视的情况下，具备广阔的前景。
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，对以上实施例所作出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水产养殖用水的净化还原设备，该设备为箱体结构，由设置在箱体内的控制模块和净化还原模块组成，所述箱体一侧设有进水口、出水口和散热口，箱体前端板面为可活动的箱体门，箱体门上设有USB电脑接口孔、人工调节孔和运行指示灯；其特征在于，所述箱体内设有托盘，控制模块设置在托盘上，所述控制模块由外壳、设置在外壳内的工作电源、备用电源和PLC组成；所述净化还原模块的外壳由PVC管、PVC法兰和PVC三通粘结而成，净化还原模块外壳内部安装一体化的涂层钛电极组；所述涂层钛电极组由奇数个涂层钛电极片组成，相邻两个电极片的间距＜10mm。
2.根据权利要求1所述一种水产养殖用水的净化还原设备，其特征在于，所述净化还原模块两端各设有一个钛法兰盘，所述钛法兰盘上设有接线柱。
3.根据权利要求1所述一种水产养殖用水的净化还原设备，其特征在于，所述涂层钛电极片分为固定电极片和延长电极片两种，所述固定电极片一端固定在钛盘上，所述固定电极片为奇数层，相邻两片固定电极片之间设有一层延长电极片，所述延长电极片通过聚酰胺螺栓固定在相邻两片固定电极片之间的间隙处，所述延长电极片为偶数层。
4.根据权利要求1所述一种水产养殖用水的净化还原设备，其特征在于，所述控制模块的外壳一侧设有散热口，控制模块前端面底部设有人工调节旋钮和USB电脑接口。
5.根据权利要求1所述一种水产养殖用水的净化还原设备，其特征在于，所述工作电源上设有工作电源指示灯，所述备用电源上设有备用电源指示灯。
6.根据权利要求1所述一种水产养殖用水的净化还原设备，其特征在于，所述箱体顶部设有弧形防水箱盖。
7.根据权利要求1所述一种水产养殖用水的净化还原设备，其特征在于，所述箱体门上设有箱体门锁。
8.根据权利要求2-7中任意一项所述一种水产养殖用水的净化还原设备，其特征在于，所述控制模块和净化还原模块之间通过接线柱和电缆线相连。
9.根据权利要求2所述一种水产养殖用水的净化还原设备，其特征在于，所述钛法兰盘和PVC法兰之间通过固定螺丝连接。
10.根据权利要求1所述一种水产养殖用水的净化还原设备，其特征在于，所述净化还原模块的外壳上开设有两个流水口。
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