CN110064479A - 鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置 - Google Patents

鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置，包括：破碎装置和筛分装置；破碎装置包括：空心的破碎柱体、气泵；破碎柱体的底部开设通孔，气泵固定于破碎柱体的底部，气泵的输出端与通孔相连通；破碎柱体的底部开设取样口；筛分装置包括：空心的筛分柱体、多个不同孔径的筛网；筛分柱体的顶部开设进水口，进水口与取样口通过导管相连通；筛分柱体的底部开设出水口；多个筛网固定于筛分柱体的内部；从筛分柱体的进水口端到出水口端，多个筛网按孔径由大到小依次均匀排布。本发明中实验装置可以方便且准确的测量鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律。

Description

鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置
技术领域
本发明涉及水产养殖工程技术领域，更具体的说是涉及鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置。
背景技术
因全球水产品需求增加、捕捞总量下降、水资源短缺、环境监管力度加大，导致水产养殖业迅速发展。循环水养殖系统(RAS)具有可控、环保、高效等优点，成为未来水产养殖业发展的主要方向之一。保持良好的水质是循环水养殖系统的基础，而固体颗粒是系统中所有污染的来源，其中粪便约占固体颗粒总量的60％。因此，粪便颗粒的特性与系统水质密切相关。粪便颗粒的大小不仅关系到水处理工艺效率，而且直接威胁到养殖鱼类的健康。
目前，在对循环水养殖系统研究时，主要集中在新装置、新饲料的研发上，以及生物过滤的研究上，甚至是相关毒理研究，却没有把水质污染的主要来源—粪便作为研究的集中点。另外，研究粪便颗粒的破碎特性时，缺少可以模拟循环水养殖系统内的湍流对粪便的破碎过程的实验室设备。
因此，研究出一种可以对鱼类粪便进行破碎研究的实验装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种测量方便，且检测结果准确的鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置，包括：破碎装置和筛分装置；
所述破碎装置包括：空心的破碎柱体、气泵；
所述破碎柱体的底部开设通孔，所述气泵固定于所述破碎柱体的底部，所述气泵的输出端与所述通孔相连通；
所述破碎柱体的底部开设取样口；
所述筛分装置包括：筛分柱体、多个不同孔径的筛网；
所述筛分柱体的顶部开设进水口，所述进水口与所述取样口通过导管相连通；
所述筛分柱体的底部开设出水口；
多个所述筛网固定于所述筛分柱体的内部；从所述筛分柱体的进水口端到出水口端，多个所述筛网按孔径由大到小依次均匀排布。
采用上述技术方案的有益效果是，本发明中将破碎和筛分过程分隔开，避免两个步骤的操作产生相互的干扰，确保检测结果的准确性；并且在通过气泵对向破碎柱体的内部通入气体使破碎柱体内带有粪便的水体进行翻滚，实现对粪便的破碎；当破碎过程完成后将水体通入到筛分柱体内，水体由上而下进入，多级筛网会对水体进行过滤，实现对粪便的筛分；通过破碎和筛分处理可以对破碎后的粪便颗粒的分布情况进行预测，进而对循环水系统的水处理效率的提高起到指导作用。
优选的，所述破碎柱体的外侧套设外筒体；所述外筒体的内部设置破碎柱体支架；所述破碎柱体固定于所述破碎柱体支架上。
采用上述技术方案的有益效果是，外筒体的设置对破碎柱体起到一定的支撑作用，使破碎柱体在使用时更加的稳固。
优选的，所述破碎柱体外壁上设置用于检测所述破碎柱体内部压力的压力变速器，所述压力变速器设有多个，分别测量所述破碎柱体内部不同高度位置的压力。
采用上述技术方案的有益效果是，压力变速器可以对破碎过程中破碎柱体内不同位置的压力进行测量，便于对粪便破碎进行研究。
优选的，所述破碎柱体外部设置用于对检测到的数据进行处理、显示的处理器，所述压力变速器与所述处理器相连接。
采用上述技术方案的有益效果是，压力变速器检测到的数值会传输到处理器中，进而通过处理器对检测到的压力值进行处理。
优选的，所述气泵的输出端连接参数设置器。
采用上述技术方案的有益效果是，参数设置器可以控制气体通入破碎柱体内的流量和通入时间，以便更好的对粪便的破碎情况进行检测。
优选的，所述筛分柱体的外侧设置用于带动所述筛分柱体振动的微震荡器。
优选的，所述微震荡器的内部设置筛分柱体支架，所述筛分柱体固定于所述筛分柱体支架上。
采用上述技术方案的有益效果是，微震荡器可以对筛分柱体起到振动作用，可以促进悬浮液下流、防止筛网堵塞。
优选的，所述筛分柱体的外部设置用于使所述筛分柱体底部形成负压的真空泵；所述真空泵与所述筛分柱体的底部相连通，且置于所述筛网的底部。
采用上述技术方案的有益效果是，真空泵可以使筛分柱体的底部产生较小的负压，有助于悬浮液顺利通过，同时也可以避免加压过大对粪便造成二次破碎。
本发明的有益效果：
(1)本发明中通过破碎装置对粪便进行破碎，并将检测的数值在处理器中进行处理和显示；
(2)通过筛分装置对破碎的粪便进行筛分，预测粪便颗粒的分布规律；
(3)根据监测情况建立水体湍流强度与粪便颗粒破碎尺寸分布之间的关系，可以对循环水养殖系统水处理效率的提高起到指导作用，进一步促进循环水养殖系统在生产实践中的推广和应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的实验装置的结构示意图。
其中，图中，
1-破碎装置；
11-外筒体；12-破碎柱体；13-破碎柱体支架；14-气泵；15-通孔；16-取样口；17-压力变速器；18-处理器；19-参数设置器；
2-筛分装置；
21-筛分柱体；22-筛网；23-进水口；24-出水口；25-微震荡器；26-筛分柱体支架；27-真空泵。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置，包括：破碎装置1和筛分装置2；破碎装置1包括：破碎柱体12、气泵14；破碎柱体12的底部开设通孔15，气泵14固定在破碎柱体12的底部，气泵14的输出端与通孔15相连通；破碎柱体12的底部开设取样口16；筛分装置2包括：筛分柱体21、6个不同孔径的筛网22；筛分柱体21的顶部开设进水口23，进水口23与取样口16通过导管相连通；筛分柱体21的底部开设出水口24；6个筛网22固定于筛分柱体21的内部；从筛分柱体21的进水口端到出水口端，6个筛网22按孔径由大到小依次均匀排布，6个筛网22的尺寸分别为600um、400um、200um、100um、60um、30um。
进一步地，破碎柱体12的外侧套设外筒体11；外筒体11的内部设置破碎柱体支架13；破碎柱体12固定于破碎柱体支架13上。
更进一步地，破碎柱体12外壁上设置用于检测破碎柱体12内部压力的压力变速器17，压力变速器17设有多个，分别测量破碎柱体12内部不同高度位置的压力。
更进一步地，破碎柱体12外部设置用于对检测到的数据进行处理、显示的处理器18，压力变速器17与处理器18相连接。压力变速器17将监测到的破碎柱体12壁面压力的变化，压力变速器17通过导线与处理器18连接，将检测到的压力值传输到处理器18，处理器18将收集到的数据进行分析，并得到流态、相含率和气泡大小、湍流特征等参数。其中处理器18可以为电脑、显示器等多种设备，其中压力变速器可以通过USB接口与电脑相连接。
更进一步地，气泵14的输出端连接参数设置器19。本发明通过参数设置器19的控制气泵14进入破碎柱体12的时间和流量，使破碎柱体12引起湍流，模拟循环水养殖系统内不同条件下的湍流强度，达到相似的粪便破碎效果。
更进一步地，筛分柱体21的外侧设置用于带动筛分柱体21振动的微震荡器25。
更进一步地，微震荡器25的内部设置筛分柱体支架26，筛分柱体21固定于筛分柱体支架26上。
更进一步地，筛分柱体21的外部设置用于使筛分柱体21底部形成负压的真空泵27；真空泵27与筛分柱体21的底部相连通，且置于筛网22的底部。
工作原理：
(一)粪便颗粒的破碎装置
在破碎柱体支架13的支撑下，向破碎柱体12中加入特定的水体，将解剖取得的鱼类粪便颗粒投入破碎柱体12中；接通气泵14的电源，通过参数设置装置19设定气体流量和通气时间，产生的气体通过通孔15进入破碎柱体12的底部，气体在水体中上升，同时水体在气体的扰动下形成特定的湍流强度，水体的湍流可导致鱼类粪便颗粒破碎；在该过程中，通过压力变速器17采集破碎柱体12壁面的压力信号，并将数据传输到处理器18中，然后通过处理器18进行数据处理，根据收集到的压力信号数据，进一步确定水体湍流特性和鱼类粪便颗粒破碎强度之间的关系。破碎后的粪便颗粒大小尺寸不同，打开取样口16，将所有水体和破碎的粪便颗粒一起导入筛分装置2进行颗粒筛分处理。
(二)破碎粪便颗粒的筛分装置
由破碎装置1产生的固液两相流体，通过进水口23流入筛分装置2的筛分柱体21内，筛分柱体21的上部按照孔径尺寸由大到小的顺序依次安装了600um、400um、200um、100um、60um、30um的筛网22，悬浮液顺序通过筛网，粪便颗粒按照尺寸分别被截留在相应筛网22上，最后粒径小于30um的粪便颗粒悬浮液停留在筛分柱体21的底部，实验结束时，打开筛分柱体21底部出水口24即可排出。在过滤过程中，为了防止粪便颗粒堵塞筛网导致悬浮液无法通畅流过，在筛网22以下、液面以上部分安装真空泵17，以便在筛分柱体21底部产生较小的负压，有助于悬浮液顺利通过。同时，筛分过滤装置通过筛分柱体支架26与微振动器25连接，微振动器25带动筛分柱体21振动，可以促进悬浮液下流、防止筛网22堵塞。破碎装置1和筛分装置1联合起来，可以预测粪便颗粒破碎后颗粒尺寸的分布规律；可以对流体湍流强度和粪便颗粒破碎强度之间建立关系，可为循环水养殖系统中固体颗粒的去除以及污水处理效率的提高打下一定的理论基础。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置，其特征在于，包括：破碎装置(1)和筛分装置(2)；
所述破碎装置(1)包括：空心的破碎柱体(12)、气泵(14)；
所述破碎柱体(12)的底部开设通孔(15)，所述气泵(14)固定于所述破碎柱体(12)的底部，所述气泵(14)的输出端与所述通孔(15)相连通；
所述破碎柱体(12)的底部开设取样口(16)；
所述筛分装置(2)包括：空心的筛分柱体(21)、多个不同孔径的筛网(22)；
所述筛分柱体(21)的顶部开设进水口(23)，所述进水口(23)与所述取样口(16)通过导管相连通；
所述筛分柱体(21)的底部开设出水口(24)；
多个所述筛网(22)固定于所述筛分柱体(21)的内部；从所述筛分柱体(21)的进水口端到出水口端，多个所述筛网(22)按孔径由大到小依次均匀排布。
2.根据权利要求1所述的鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置，其特征在于，所述破碎柱体(12)的外侧套设外筒体(11)；所述外筒体(11)的内部设置破碎柱体支架(13)；所述破碎柱体(12)固定于所述破碎柱体支架(13)上。
3.根据权利要求1所述的鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置，其特征在于，所述破碎柱体(12)外壁上设置用于检测所述破碎柱体(12)内部压力的压力变速器(17)，所述压力变速器(17)设有多个，分别测量所述破碎柱体(12)内部不同高度位置的压力。
4.根据权利要求3所述的鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置，其特征在于，所述破碎柱体(12)外部设置用于对检测到的数据进行处理、显示的处理器(18)，所述压力变速器(17)与所述处理器(18)相连接。
5.根据权利要求1所述的鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置，其特征在于，所述气泵(14)的输出端连接参数设置器(19)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置，其特征在于，所述筛分柱体(21)的外侧设置用于带动所述筛分柱体(21)振动的微震荡器(25)。
7.根据权利要求6所述的鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置，其特征在于，所述微震荡器(25)的内部设置筛分柱体支架(26)，所述筛分柱体(21)固定于所述筛分柱体支架(26)上。
8.根据权利要求7所述的鱼类粪便破碎颗粒尺寸分布规律的实验装置，其特征在于，所述筛分柱体(21)的外部设置用于使所述筛分柱体(21)底部形成负压的真空泵(27)；所述真空泵(27)与所述筛分柱体(21)的底部相连通，且置于所述筛网(22)的底部。
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