CN108862561A - 一种低温水产养殖生化处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种低温水产养殖生化处理装置，属于渔业设施领域，具体涉及一种用于低温水集约化特种水产养殖或观赏养殖的无源换热常温微生物水处理装置。一种低温水产养殖生化处理装置包括生化桶、换热器、空热器；由一个无源换热器，利用生化桶的进出水进行水——水换热，将生化桶出水中的热量传导到生化桶进水中，保证常温微生物水处理环境的同时，有效控制生化处理后的常温出水造成的低温养殖水体温升，由一个空热器回收废热，平衡无源换热器的换热效率导致的热量损失，维持微生物裂殖及硝化所需的最佳温度，本发明可大大降低生化处理供热以及低温养殖水体供冷能耗，提高系统可靠性，降低运行成本。

Description

一种低温水产养殖生化处理装置

技术领域

本发明属于渔业设施领域，具体涉及一种用于低温水集约化特种水产养殖或观赏养殖的无源换热常温微生物水处理装置。

背景技术

集约化水产养殖或观赏养殖，养殖密度通常都很高，而水体的承载力有限，为保证养殖水质，通常处理水质的方式有换水、物理过滤、化学处理、微生物处理等措施，其中微生物处理为首选方式，微生物处理的硝化菌群以亚硝酸菌和硝酸菌为主，亚硝酸菌裂殖时间为10～20min，硝酸菌的裂殖时间为20h，5℃时硝化菌的世代时间为18d，且代谢失常，20℃时硝化菌的世代时间为3.5d，上述特性导致硝化菌群在温度低于15℃时世代时间大幅延长，活性急剧下降，低于5℃时将无法进行硝化作用，20～30℃范围硝化菌裂殖及硝化活性最高，但很多冷水鱼类适宜温度为12℃左右，水温高于18℃就会死亡，有些特殊品种要求水温甚至更低，这就导致目前冷水鱼类集约化养殖模式完全依赖大量置换水体，而常年低温优质水资源极其稀缺，从而导致冷水鱼类养殖无法推广。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种结构简单、全天候运行、无源换热常温生化水处理装置，充分保障低温水体水质，彻底解决冷水鱼类集约化养殖对常年低温优质水资源的依赖，同时还可用于水产品长时间低温保活。

本发明的目的是通过如下技术措施来实现的：一种低温水产养殖生化处理装置，包括生化桶、换热器、空热器；所述生化桶包括集水管、生化出水总管、生化出水口、生化进水口、生化进水总管、分水管、生化分歧管、生化汇总管；所述生化进水总管一端为生化进水口，另一端与生化分歧管相连，生化分歧管为三通结构，其另外两个端口分别连接两个分水管，分水管另一端为堵头，分水管设置于生化桶底部，分水管上均布小孔，使待处理水均匀进入生化桶底部，生化桶内填充生物填料，生化桶顶部设置集水管，集水管与分水管结构相同，生化桶顶部已处理水均匀进入集水管，两个集水管连接在生化汇总管上，生化汇总管与生化出水总管连接，生化出水总管另一端为生化出水口；所述换热器包括进水接头、进水管、出水管、出水接头、常温进水管、常温进水口、换热1通道、换热2通道、常温出水口、常温出水管；所述进水接头与进水管连接，进水管另一端与换热1通道一端连接，换热1通道另一端与常温出水管连接，常温出水管另一端连接常温出水口，常温出水口与生化进水口连接；所述出水接头与出水管连接，出水管另一端与换热2通道一端连接，换热2通道另一端与常温进水管连接，常温进水管另一端连接常温进水口，常温进水口与生化出水口连接；所述换热1通道外侧为隔热层，换热器环绕生化桶上部安装；所述换热器进水管接入的为养殖低温水回水，换热器常温出水管排出、接入生化进水总管的为生化常温水回水，生化出水总管排出、接入换热器常温进水管的为生化常温供水，换热器出水管流出的为养殖低温水供水；所述空热器包括空热管、进气管、出气管、分气管、集气管；所述进气管与分气管连接，分气管上均匀连接空热管，空热管环绕生化桶下部安装，所有空热管另一端均匀连接在集气管上，集气管与出气管连接；所述进气管、出气管的一端分别与分气管、集气管连接，另一端与制冷机组的压缩机排气管连接。

在上述技术方案中，所述生化桶与换热器组装为一体结构，生化桶安装在换热器的内侧，换热器环绕在生化桶外侧，换热器与生化桶间有隔热层隔离，生化桶进、出水口分别连接换热器两个换热通道的一端，仅换热器两个换热通道的另一端进、出水接头作为装置对外部连接的总进、出水口，生化桶无对外部连接的接口。

在上述技术方案中，所述换热器的换热1通道与换热2通道为套管式结构，外管直径大于等于1.4倍内管直径（D≥1.4d），外通道管外敷设有隔热层。

在上述技术方案中，所述换热器的换热1通道与换热2通道中流过的水体为同一水体，由同一泵组提供压力能，或由同一高位水箱提供势能，水体先后流经换热器其中一个通道和换热器另一个通道，换热器的换热1通道与换热2通道内的水体流速一致，流量一致。

在上述技术方案中，所述生化水处理的水体流程为养殖低温水回水——换热器其中一个通道——生化常温水回水——生化桶——生化常温水供水——换热器另一个通道——养殖低温水供水，流程中的水体为FIFO先进先出模式。

在上述技术方案中，所述养殖低温水回水温度低于等于18℃，生化常温水回水温度大于等于20℃，生化常温水供水与养殖低温水供水温差大于等于2℃。

在上述技术方案中，所述空热管为耐氟腐蚀、热传导特性良好、承压≥3MPa的金属管道，环绕在生化桶外侧，且与生化桶接触良好。

在上述技术方案中，所述空热管为平行布置，所有空热管的一端连接分气管，另一端连接集气管，分气管和集气管为管径大于空热管的金属管道。

在上述技术方案中，所述空热器进气管、出气管与制冷机组的压缩机排气管连接，进气管、出气管之间连接的压缩机排气管上安装有电动调节阀，用于调节空热管内的气体流量，按压缩机排气管内气流流向，进气管连接在电动调节阀的上游，出气管连接在电动调节阀的下游。

本发明一种低温水产养殖生化处理装置结构简单、造价低廉、稳定性好，可大大减小处理装置尺寸，降低水处理配机功率，常温水有利于微生物的裂殖及硝化活性，低温出水减小了对养殖水体的热冲击，适合低温水产养殖。

本发明一种低温水产养殖生化处理装置采用以上技术后，具有以下技术效果：由一个无源换热器，利用生化桶的进出水进行水——水换热，将生化桶出水中的热量传导到生化桶进水中，保证常温微生物水处理环境的同时，有效控制生化处理后的常温出水造成的低温养殖水体温升，由一个空热器回收废热，平衡无源换热器的换热效率导致的热量流失，维持微生物裂殖及硝化所需的最佳温度，本发明可大大降低生化处理供热以及低温养殖水体供冷能耗，提高系统可靠性，降低运行成本。

附图说明

图1为低温水产养殖生化过滤装置俯视图；

图2为低温水产养殖生化过滤装置结构主视图；

图3为低温水产养殖生化过滤装置结构侧视图；

图4为低温水产养殖生化过滤装置A-A剖面图。

图中：1、生化桶；2、换热器；3、空热器；4、换热器隔热层；5、外隔热层；10、集水管；11、生化出水总管；12、生化出水口；13、生化进水口；14、生化进水总管；15、分水管；16、生化分歧管；17、生化汇总管；20、进水接头；21、进水管；22、出水管；23、出水接头；24、常温进水管；25、常温进水口；26、换热1通道；27、换热2通道；28、常温出水口；29、常温出水管；30、空热管；31、进气管；32、出气管；33、分气管；34、集气管。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。

参见图1，本实施例提供一种低温水产养殖生化处理装置，包括生化桶1、换热器2、空热器3。

如图2、图3和图4所示，所述集水管10、生化出水总管11、生化出水口12、生化进水口13、生化进水总管14、分水管15、生化分歧管16、生化汇总管17；所述生化进水总管14一端为生化进水口13，另一端与生化分歧管16相连，生化分歧管16为三通结构，其另外两个端口分别连接两个分水管15，分水管15另一端为堵头，分水管15设置于生化桶1底部，分水管15上均布小孔，使待处理水均匀进入生化桶1底部，生化桶1内填充生物填料，生化桶1顶部设置集水管10，集水管10与分水管15结构相同，生化桶1顶部已处理水均匀进入集水管10，两个集水管10连接在生化汇总管17上，生化汇总管17与生化出水总管11连接，生化出水总管11另一端为生化出水口12。

如图1、图2、图3和图4所示，所述进水接头20、进水管21、出水管22、出水接头23、常温进水管24、常温进水口25、换热1通道26、换热2通道27、常温出水口28、常温出水管29；所述进水接头20与进水管21连接，进水管21另一端与换热1通道26一端连接，换热1通道26另一端与常温出水管29连接，常温出水管29另一端连接常温出水口28，常温出水口28与生化进水口13连接；所述出水接头23与出水管22连接，出水管22另一端与换热2通道27一端连接，换热2通道27另一端与常温进水管24连接，常温进水管24另一端连接常温进水口25，常温进水口25与生化出水口12连接；所述换热1通道26外侧为换热器隔热层4，换热器2环绕生化桶1上部安装；所述换热器2进水管21接入的为养殖低温水回水，换热器2常温出水管29排出、接入生化进水总管14的为生化常温水回水，生化出水总管11排出、接入换热器2常温进水管24的为生化常温供水，换热器2出水管22流出的为养殖低温水供水。

如图1、图2、图3和图4所示，所述空热管30、进气管31、出气管32、分气管33、集气管34；所述进气管31与分气管33连接，分气管33上均匀连接空热管30，空热管30环绕生化桶1下部安装，所有空热管30另一端均匀连接在集气管34上，集气管34与出气管32连接；所述进气管31、出气管32的一端分别与分气管33、集气管34连接，另一端与制冷机组的压缩机排气管连接。

进一步的技术方案是，换热器2与生化桶1为分体结构。

进一步的技术方案可以是，换热器2为任一间壁结构方式。

进一步的技术方案还可以是，生化桶1为单桶或多桶串联结构。

本发明的工作原理是，间壁两侧有温差的流体间会产生热传导；水温在20～30℃范围硝化菌裂殖及硝化活性最高。

本发明的工作过程如下：按上述原理，经由水泵获得压力能或高位水箱获得势能的养殖低温水回水，经进水接头20进入低温水产养殖生化处理装置，经进水管21进入换热器2的换热1通道26，在流过换热1通道26的过程中获得换热2通道27内同流速同流量逆向流过的水体的传导热，水温逐渐升高，到达常温出水口28时升温为生化常温水，完成低温水到常温水的转化；生化常温水回水经生化分歧管16到分水管15上均布的小孔，均匀进入生化桶1的底部，在生化桶1内由下往上流动，期间与生化桶1内的生物填料充分接触，生物填料中的硝化菌群将水体中的剧毒氨氮转化为微毒硝酸盐，去氨氮后的生化常温水经生化桶1顶部的集水管10流出生化桶1，经生化汇总管17到生化出水总管11，完成水体的微生物处理；生化常温水供水经常温进水管24进入换热器2的换热2通道27，在流过换热2通道27的过程中向换热1通道26内同流速同流量逆向流过的水体通过热传导释放热量，水温逐渐降低，到达出水管22时降温为养殖低温水，完成生化常温水到养殖低温水的转化，养殖低温水供水经出水接头23流出低温水产养殖生化处理装置；由于换热器2的效率小于1，长时间连续运行中，会出现生化常温水回水水温持续下降的现象，因而需要一定的热量维持生化桶1内生化常温水的合理水温，而为养殖低温水提供冷源的制冷机组在运行时，其压缩机排出的是高温高压气体，然后经冷凝器冷却向大气释放热量，因此压缩机的排气热量可定义为废热，空热器就是回收这部分废热为生化桶提供热量；制冷机组工作时，压缩机的排气经空热器3的进气管31进入分气管33，分气管33将高温高压气体均匀的分流到每根空热管30，空热管30内的气体汇合到集气管34，经出气管32返回到制冷机组，控制压缩机排气管上安装的电动调节阀，改变流经空热器3的气体流量，控制空热器3向生化桶1释放的热量。

本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进，如用于任意种类低温水产品养殖、保活，或无源换热时，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低温水产养殖生化处理装置，包括生化桶、换热器、空热器，其特征是：所述生化桶包括集水管、生化出水总管、生化出水口、生化进水口、生化进水总管、分水管、生化分歧管、生化汇总管；所述生化进水总管一端为生化进水口，另一端与生化分歧管相连，生化分歧管为三通结构，其另外两个端口分别连接两个分水管，分水管另一端为堵头，分水管设置于生化桶底部，分水管上均布小孔，使待处理水均匀进入生化桶底部，生化桶内填充生物填料，生化桶顶部设置集水管，集水管与分水管结构相同，生化桶顶部已处理水均匀进入集水管，两个集水管连接在生化汇总管上，生化汇总管与生化出水总管连接，生化出水总管另一端为生化出水口；所述换热器包括进水接头、进水管、出水管、出水接头、常温进水管、常温进水口、换热1通道、换热2通道、常温出水口、常温出水管；所述进水接头与进水管连接，进水管另一端与换热1通道一端连接，换热1通道另一端与常温出水管连接，常温出水管另一端连接常温出水口，常温出水口与生化进水口连接；所述出水接头与出水管连接，出水管另一端与换热2通道一端连接，换热2通道另一端与常温进水管连接，常温进水管另一端连接常温进水口，常温进水口与生化出水口连接；所述换热1通道外侧为隔热层，换热器环绕生化桶上部安装；所述换热器进水管接入的为养殖低温水回水，换热器常温出水管排出、接入生化进水总管的为生化常温水回水，生化出水总管排出、接入换热器常温进水管的为生化常温水供水，换热器出水管流出的为养殖低温水供水；所述空热器包括空热管、进气管、出气管、分气管、集气管；所述进气管与分气管连接，分气管上均匀连接空热管，空热管环绕生化桶下部安装，所有空热管另一端均匀连接在集气管上，集气管与出气管连接；所述进气管、出气管的一端分别与分气管、集气管连接，另一端与制冷机组的压缩机排气管连接。

2.根据权利要求1所述的一种低温水产养殖生化处理装置，其特征是：所述生化桶与换热器组装为一体结构，生化桶安装在换热器的内侧，换热器环绕在生化桶外侧，换热器与生化桶间有隔热层隔离，生化桶进、出水口分别连接换热器两个换热通道的一端，仅换热器两个换热通道的另一端进、出水接头作为装置对外部连接的总进、出水口，生化桶无对外部连接的接口。

3.根据权利要求1所述的一种低温水产养殖生化处理装置，其特征是：所述换热器的换热1通道与换热2通道为套管式结构，外管直径大于等于1.4倍内管直径（D≥1.4d），外通道管外敷设有隔热层。

4.根据权利要求1所述的一种低温水产养殖生化处理装置，其特征是：所述换热器的换热1通道与换热2通道中流过的水体为同一水体，由同一泵组提供压力能，或由同一高位水箱提供势能，水体先后流经换热器其中一个通道和换热器另一个通道，换热器的换热1通道与换热2通道内的水体流速一致，流量一致。

5.根据权利要求1所述的一种低温水产养殖生化处理装置，其特征是：所述生化水处理的水体流程为养殖低温水回水——换热器其中一个通道——生化常温水回水——生化桶——生化常温水供水——换热器另一个通道——养殖低温水供水，流程中的水体为FIFO先进先出模式。

6.根据权利要求1所述的一种低温水产养殖生化处理装置，其特征是：所述养殖低温水回水温度低于等于18℃，生化常温水回水温度大于等于20℃，生化常温水供水与养殖低温水供水温差大于等于2℃。

7.根据权利要求1所述的一种低温水产养殖生化处理装置，其特征是：所述空热管为耐氟腐蚀、热传导特性良好、承压≥3MPa的金属管道，环绕在生化桶外侧，且与生化桶接触良好。

8.根据权利要求1所述的一种低温水产养殖生化处理装置，其特征是：所述空热管为平行布置，所有空热管的一端连接分气管，另一端连接集气管。

9.根据权利要求1所述的一种低温水产养殖生化处理装置，其特征是：所述空热器进气管、出气管与制冷机组的压缩机排气管连接，进气管、出气管之间连接的压缩机排气管上安装有电动调节阀，用于调节空热管内的气体流量，按压缩机排气管内气流流向，进气管连接在电动调节阀的上游，出气管连接在电动调节阀的下游。