CN109287465B - 一种脉冲式浮动苗床充氧及势差循环方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及苗床溶氧控制技术领域，具体涉及一种脉冲式浮动苗床充氧及势差循环方法，由气旋加氧工艺方法、反射增益超声气爆工艺方法、气液容重调控工艺方法组成；其中：气旋加氧是利用具有自旋特征的微气泡与液体的接触实现提高体液溶氧水平；反射增益超声气爆工艺方法作用于气旋加氧过程，根据技术控制空间的气泡大小与多少，利用反馈信号自动调整的超声频率与功率，形成气泡气爆，将微气泡打碎成超微气泡；气液容重调控工艺方法监控了水中气泡的分布，评估充氧效果，并控制势差循环；它具备适应性强、能耗低、稳定性好、可独立或叠加实施等优势与特征，能够有效提高苗床水的充氧与流动，具有可靠性高，稳定性好，适应范围广等优点。

Description

一种脉冲式浮动苗床充氧及势差循环方法
【技术领域】
本发明涉及苗床溶氧控制技术领域，具体涉及一种脉冲式浮动苗床充氧及势差循环方法。
【背景技术】
以水床为基础的浮动苗床，是当前育苗技术中的一种常规育苗技术。目前育苗水床的水溶氧控制存在以下问题：
第一是，苗床水处于静态，随养分溶解的增加，生物耗氧使苗床中的水进入缺氧状态。第二是，苗床表面的浮盘阻止了氧气与水的接触，增加氧溶解困难。第三是，静态水中的常规气泵加氧措施效率低，并且无法使溶氧均匀化。
【发明内容】
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种脉冲式浮动苗床充氧及势差循环方法，它具备适应性强、能耗低、稳定性好、可独立或叠加实施等优势与特征，能够有效提高苗床水的充氧与流动，具有可靠性高，稳定性好，适应范围广等优点。
本发明所述的一种脉冲式浮动苗床充氧及势差循环方法，由气旋加氧工艺方法、反射增益超声气爆工艺方法、气液容重调控工艺方法组成；
其中：气旋加氧工艺方法，采用如下步骤：
步骤一：在苗床的一个顶端位置设置充氧系统，充氧系统内利用微气泡布入技术使系统形成微气泡射流；
步骤二：控制微气泡射流方向与系统壁面钝角角度，微气泡射流与系统中的水和壁面摩擦实现微气泡自旋发生；
步骤三：在步骤二的基础上，同时结合气泡浮力，在液体中形成具有微气泡自旋特征的气旋，实现微气泡气旋发生；
步骤四：在步骤一到步骤三的基础上，微气泡布入技术、微气泡自旋发生、微气泡气旋发生三个技术点的叠加强化气液交互，增强溶氧效率；
其中：反射增益超声气爆工艺方法，采用如下步骤：
步骤一：根据不同气泡大小对不同声波反射作用的耦合特征和气泡多少对反射强度的正相关性，通过对设置频率范围扫描，根据不同频率的反射强度变化实现气泡大小分析；
步骤二，在步骤一的基础上，进而根据特定频率反射强度的变化实现气泡大小分布与数量分析；
步骤三：在步骤二的基础上，确定超声工作频率范围，以此数据为依据，完成超声气爆功率评估；
步骤四：在步骤二的基础上，在气泡数量分析技术的控制下，反射强度越高，需实现气爆的气泡数量越多，所需的超声发射功能越高，进而气泡气爆强度越大，越多的气泡被破碎成超微气泡；超微气泡增加气液接触表面积，同时减小气泡体积、增加气泡水力停留时间，进一步提升溶氧效率；
其中，气液容重调控工艺方法，采用如下步骤：
步骤一：利用充氧效果评估实施监控苗床水在充氧系统内的充氧效果，当充氧效果达到预期；
步骤二：利用气液容重控制调节水气混合物容重与体积，使混合物在充氧系统中的液面抬高，与苗床远端的入流口形成液位差；
步骤三：启动出水闸控制，使富氧水从充氧系统流入苗床；
步骤四：在步骤三的基础上，伴随富氧水的流出，充氧系统中的水量减少，液面随之降低；
步骤五：在步骤二的基础上，在气液容重控制技术的控制下，当水气混合物容重低于临界值，闸阀被关闭、加氧装置停止加氧，液体容重恢复原始水平，液面降低，进而与远端入流口形成负液位差，进水闸控制启动，进水闸门被打开，水从苗床流入充氧系统，完成一次循环，并进入下一个循环。
进一步地，气旋加氧工艺方法是将加氧装置布置在充氧系统底面，以下斜吹扫方式，实现微气泡布入，其中吹扫斜率与充氧系统垂向呈锐角。
进一步地，反射增益超声气爆工艺方法，通过超声反射强度变化控制超声发射频率，当目前频率反射强度小于临界值，固定超声发射强度进行频率扫描，确定最强反射频率范围，评估微气泡大小、确定超声工作频率范围。
进一步地，气液容重调控工艺方法，通过控制水中气泡分布，先后经历进水、充氧、排水过程，对浮动苗床的充氧过程为富氧水进入、引流、缺氧水排出，形成调控流程，调控流程具有脉动特征。
采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种脉冲式浮动苗床充氧及势差循环方法，它具备适应性强、能耗低、稳定性好、可独立或叠加实施等优势与特征，能够有效提高苗床水的充氧与流动，具有可靠性高，稳定性好，适应范围广等优点。
【附图说明】
此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1是本发明结构示意图；
附图标记说明：
气旋加氧工艺方法-1、微气泡布入技术-11、微气泡自旋发生-12、微气泡气旋发生-13、反射增益超声气爆工艺方法-2、气泡大小分析-21、气泡数量分析-22、超声气爆功率评估-23、效果与反馈-24、气液容重调控工艺方法-3、充氧效果评估-31、气液容重控制-32、出水闸控制-33、进水闸控制-34。
【具体实施方式】
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本具体实施方式所述的一种脉冲式浮动苗床充氧及势差循环方法，由气旋加氧工艺方法1、反射增益超声气爆工艺方法2、气液容重调控工艺方法3组成；
其中：气旋加氧工艺方法1，采用如下步骤：
步骤一：在苗床的一个顶端位置设置充氧系统，充氧系统内利用微气泡布入技术11使系统形成微气泡射流；
步骤二：控制微气泡射流方向与系统壁面钝角角度，微气泡射流与系统中的水和壁面摩擦实现微气泡自旋发生12；
步骤三：在步骤二的基础上，同时结合气泡浮力，在液体中形成具有微气泡自旋特征的气旋，实现微气泡气旋发生13；
步骤四：在步骤一到步骤三的基础上，微气泡布入技术11、微气泡自旋发生12、微气泡气旋发生13三个技术点的叠加强化气液交互，增强溶氧效率；
其中：反射增益超声气爆工艺方法2，采用如下步骤：
步骤一：根据不同气泡大小对不同声波反射作用的耦合特征和气泡多少对反射强度的正相关性，通过对设置频率范围扫描，根据反射强度变化实现气泡大小分析21；
步骤二，在步骤一的基础上，进而根据特定频率反射强度的变化实现气泡大小分布与数量分析22；
步骤三：在步骤二的基础上，确定超声工作频率范围，以此数据为依据，完成超声气爆功率评估23；
步骤四：在步骤二的基础上，在气泡数量分析22技术的控制下，反射强度越高，需实现气爆的气泡数量越多，所需的超声发射功能越高，进而气泡气爆强度越大，越多的气泡被破碎成超微气泡；超微气泡增加气液接触表面积，同时减小气泡体积、增加气泡水力停留时间，进一步提升溶氧效率；
其中，气液容重调控工艺方法3，采用如下步骤：
步骤一：利用充氧效果评估31实施监控苗床水在充氧系统内的充氧效果，当充氧效果达到预期；
步骤二：利用气液容重控制32调节水气混合物体积，使混合物在充氧系统中的液面抬高，与苗床远端的入流口形成液位差；
步骤三：启动出水闸控制33，使富氧水从充氧系统流入苗床；
步骤四：在步骤三的基础上，伴随富氧水的流出，充氧系统中的水量减少，重量随之降低；
步骤五：在步骤二的基础上，在气液容重控制32技术的控制下，当低于临界值，闸阀被关闭、加氧装置停止加氧，液体容重恢复原始水平，液面降低，进而与远端入流口形成负液位差，进水闸控制34启动，进水闸门被打开，水从苗床流入充氧系统，完成一次循环，并进入下一个循环。
进一步地，气旋加氧工艺方法是将加氧装置布置在充氧系统底面，以下斜吹扫方式，实现微气泡布入，其中吹扫斜率与充氧系统垂向呈锐角。
进一步地，反射增益超声气爆工艺方法，通过超声反射强度变化控制超声发射频率，当目前频率反射强度小于临界值，固定超声发射强度进行频率扫描，确定最强反射频率范围，评估微气泡大小、确定超声工作频率范围。
进一步地，气液容重调控工艺方法，通过控制水中气泡分布，先后经历进水、充氧、排水过程，对浮动苗床的充氧过程为富氧水进入、引流、缺氧水排出，形成调控流程，调控流程具有脉动特征。
本发明的工作原理如下：
本发明由包括气旋加氧工艺方法1、反射增益超声气爆工艺方法2、气液容重调控工艺方法3三个技术组成；所述气旋加氧工艺方法1分为微气泡布入技术11、微气泡自旋发生12、微气泡气旋发生13三个技术点；所述反射增益超声气爆工艺方法2分为气泡大小分析21、气泡数量分析22、超声气爆功率评估23、效果与反馈24四个技术点；所述气液容重调控工艺方法3分为充氧效果评估31、气液容重控制32、出水闸控制33、进水闸控制34四个技术点。
其中：气旋加氧工艺方法：气旋加氧是利用具有自旋特征的微气泡与液体的接触实现提高液体溶氧水平；
具体而言，是将加氧装置布置在充氧系统底面，以下斜吹扫方式，实现微气泡布入，其中吹扫斜率与充氧系统垂向为锐角。通过加氧装置在充氧系统底面以钝角角度切向喷射微气泡流，利用充氧系统壁的反射形成具有自旋特征的微气泡，同时结合气泡浮力，在液体中形成具有微气泡自旋特征的气旋，强化气液交互，增强溶氧效率。
其中：反射增益超声气爆工艺方法：反射增益超声气爆工艺方法作用于气旋加氧过程，根据技术控制空间的气泡大小与多少，利用反馈信号自动调整的超声频率与功率，形成气泡气爆，将微气泡打碎成超微气泡；
具体而言，监测固定频率范围下的声波反射强度与频率，确定控制空间气泡的大小分布与数量，平均反射强度越高，该频率下需实现气爆的气泡数量越多，所需的超声发射功能越高；能够通过超声反射强度变化控制超声发射频率，当目前频率反射强度小于临界值，固定超声发射强度进行频率扫描，确定最强反射频率范围，评估微气泡大小、确定超声工作频率范围，扫描范围可根据需要进行设定，如20Khz~500MHz或其他频率范围；根据气泡大小与数量和超声频率与反射强度的耦合关系，确定最佳超声发射频率范围与功率，并作用于上浮的微气泡，以变频声波爆破方法，使微气泡形成超微气泡，增加气液接触表面积，同时减小气泡体积、增加气泡水力停留时间，进一步提升溶氧效率。
其中：气液容重调控工艺方法：气液容重调控工艺方法监控了水中气泡的分布，评估充氧效果，并控制势差循环。
具体而言，是联合水中超微气泡含量与气液混合物容重的相关性，和不同直径气泡上升速度对浮力的影响作用的叠加，以调控气旋加氧工艺方法中的气泡分布量和反射增益超声气爆工艺方法的气爆效率，根据气液容重变化形成充氧系统与苗床的液面差，并控制富氧水的出水与苗床水的进水动作；是通过控制水中气泡分布，先后经历进水、充氧、排水过程，对浮动苗床的充氧过程为富氧水进入、引流、缺氧水排出，此工艺具有脉动特征。
本发明在使用时，通过气旋加氧工艺方法在液体中布入一定量的具有自旋特征的微气泡，通过气液表面交换作用实现液体溶氧水平的提高。为进一步提高气液接触面积与溶氧速度，借助反射增益超声技术，根据气泡大小与多少控制超声频率与功率并作用在气泡上，使气泡形成气爆，将微气泡破碎成超微气泡，气液接触面比较面积增大，液体溶氧速度增加。水中微气泡的布入改变了水气混合体的容重，超微气泡的形成延长了气泡的停留时间，进一步降低了混合体容重。容重调控技术监控了这一变化，当充氧水平达到设计水平，控制势差循环，将完成充氧的水排入苗床，实现苗床的充氧与循环。
本发明的优点如下：
（1）本发明专利以气旋加氧工艺和反射增益超声气爆工艺方法相结合，能够生成具备自旋与气旋特征的超微气泡，专利技术具备联合控制气液交互强度和气液交互比表面积双因素控制溶氧效率的能力；
（2）本发明利用气液容重调控工艺方法形成的势差循环，以脉冲方式将富氧水带入苗床，本发明能够更广泛的适用于各种苗床水质条件，使技术能够适用各类苗床。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (4)

1.一种脉冲式浮动苗床充氧及势差循环方法，其特征在于：由气旋加氧工艺方法、反射增益超声气爆工艺方法、气液容重调控工艺方法组成；
其中：气旋加氧工艺方法，采用如下步骤：
步骤一：在苗床的一个顶端位置设置充氧系统，充氧系统内利用微气泡布入技术使系统形成微气泡射流；
步骤二：控制微气泡射流方向与系统壁面钝角角度，微气泡射流与系统中的水和壁面摩擦实现微气泡自旋发生；
步骤三：在步骤二的基础上，同时结合气泡浮力，在液体中形成具有微气泡自旋特征的气旋，实现微气泡气旋发生；
步骤四：在步骤一到步骤三的基础上，微气泡布入技术、微气泡自旋发生、微气泡气旋发生三个技术点的叠加强化气液交互，增强溶氧效率；
其中：反射增益超声气爆工艺方法，采用如下步骤：
步骤一：根据不同气泡大小对不同声波反射作用的耦合特征和气泡多少对反射强度的正相关性，通过对设置频率范围扫描，根据不同频率的反射强度变化实现气泡大小分析；
步骤二，在步骤一的基础上，进而根据特定频率反射强度的变化实现气泡大小分布与数量分析；
步骤三：在步骤二的基础上，确定超声工作频率范围，以此数据为依据，完成超声气爆功率评估；
步骤四：在步骤二的基础上，在气泡数量分析技术的控制下，反射强度越高，需实现气爆的气泡数量越多，所需的超声发射功能越高，进而气泡气爆强度越大，越多的气泡被破碎成超微气泡；超微气泡增加气液接触表面积，同时减小气泡体积、增加气泡水力停留时间，进一步提升溶氧效率；
其中，气液容重调控工艺方法，采用如下步骤：
步骤一：利用充氧效果评估实施监控苗床水在充氧系统内的充氧效果，当充氧效果达到预期；
步骤二：利用气液容重控制调节水气混合物容重与体积，使混合物在充氧系统中的液面抬高，与苗床远端的入流口形成液位差；
步骤三：启动出水闸控制，使富氧水从充氧系统流入苗床；
步骤四：在步骤三的基础上，伴随富氧水的流出，充氧系统中的水量减少，液面随之降低；
步骤五：在步骤二的基础上，在气液容重控制技术的控制下，当水气混合物容重低于临界值，闸阀被关闭、加氧装置停止加氧，液体容重恢复原始水平，液面降低，进而与远端入流口形成负液位差，进水闸控制启动，进水闸门被打开，水从苗床流入充氧系统，完成一次循环，并进入下一个循环。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲式浮动苗床充氧及势差循环方法，其特征在于：气旋加氧工艺方法是将加氧装置布置在充氧系统底面，以下斜吹扫方式，实现微气泡布入，其中吹扫斜率与充氧系统垂向呈锐角。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲式浮动苗床充氧及势差循环方法，其特征在于：反射增益超声气爆工艺方法，通过超声反射强度变化控制超声发射频率，当目前频率反射强度小于临界值，固定超声发射强度进行频率扫描，确定最强反射频率范围，评估微气泡大小、确定超声工作频率范围。
4.根据权利要求1所述的一种脉冲式浮动苗床充氧及势差循环方法，其特征在于：气液容重调控工艺方法，通过控制水中气泡分布，先后经历进水、充氧、排水过程，对浮动苗床的充氧过程为富氧水进入、引流、缺氧水排出，形成调控流程，调控流程具有脉动特征。
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