CN113287564A - 一种延程溶氧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种延程溶氧装置，包括蓄水容器，所述蓄水容器的底部设有曝气器，还包括气泡分行器，所述气泡分行器设置在所述曝气器的上方，所述气泡分行器包括支架，所述支架上设有分行构件，所述支架的一端设有弧形的导向板，所述导向板与所述分行构件相接，所述导向板对着所述曝气器，所述分行构件远离导向板的一端沿着水平方向逐渐向上倾斜。本发明通过利用倾斜的气泡分行器，将曝气器产生的气泡首先被弧形的导向板引导到分行构件上，在接触到分行构件后被斜面阻挡，使得气泡可以沿着分行构件移动，增加了气泡的停留时间，而且利用导向板可以避免气泡的堆积。
Description
技术领域
本发明涉及水产养殖及环保领域，特别是提高水中溶氧效率的装置。
背景技术
目前水产鱼类的活体运输一般采用曝气石或曝气管，气泡从曝气器出来后垂直向水面移动，气泡在水中移动速度快，停留时间短，溶氧效率低，这样导致水产鱼类的养殖或运输密度降低。以鲈鱼为例，目前鲈鱼一般采用低温储存、纯氧曝气方式。曝气一般采用纳米管曝气，65升泡沫箱保温，鱼与水的比例夏季一般为1：2.6。鲈鱼在安静状态下在17℃时，每小时消耗氧气量为70mg/Kg鱼，一般通过液氧罐供氧，每小时约每公斤鱼供氧为2.5g，氧气利用率只有2％～3％。
经实验分析发现，溶氧效率影响因素包括气泡初始直径，氧分压，温度，以及溶氧扩散效率等；采用曝气管的方式，曝气点集中，由于鱼的阻挡作用，溶氧扩散效率低，保温箱内各处溶氧不均匀，因此导致鱼的装载密度不高。同时，目前的曝气方式--曝气器产生气泡直接排入水中，气泡在水中垂直上升，在水中停留时间过短，气泡内部大部分氧气直接排入空气中导致氧气的浪费，曝气位置过于集中，水中溶氧不平衡。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：在于提供一种延程溶氧装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
本发明解决其技术问题的解决方案是：一种延程溶氧装置，包括蓄水容器，所述蓄水容器的底部设有曝气器，还包括气泡分行器，所述气泡分行器设置在所述曝气器的上方，所述气泡分行器包括支架，所述支架上设有分行构件，所述支架的一端设有弧形的导向板，所述导向板与所述分行构件相接，所述导向板对着所述曝气器，所述分行构件远离导向板的一端沿着水平方向逐渐向上倾斜。
本发明的有益效果是：本发明通过利用倾斜的气泡分行器，将曝气器产生的气泡首先被弧形的导向板引导到分行构件上，在接触到分行构件后被斜面阻挡，使得气泡可以沿着分行构件移动，增加了气泡的停留时间，而且利用导向板可以避免气泡的堆积。
作为上述技术方案的进一步改进，所述分行构件为网布，所述分行构件固定在所述支架的上表面。
分行构件采用网布的结构，其中该网布上设有多个网孔，这些网孔的孔径小于曝气器产生的气泡的外径。从而使得气泡可以顺着分行构件一直斜向上运动。而且在运动过程中，气泡可以与水发生氧气的混合，将气泡中的氧气均匀融入到水中。
作为上述技术方案的进一步改进，所述支架上设有格栅，所述格栅位于所述分行构件的下表面，所述格栅与所述分行构件形成若干条的气泡通道。分行器上设置格栅轨道，防止气泡的横向融合。
作为上述技术方案的进一步改进，所述导向板有若干块，每条所述气泡通道的首端均设有所述导向板。导向板采用单独的设置，可以使得导向的效果更好。
作为上述技术方案的进一步改进，所述的蓄水容器为箱体，所述气泡分行器还包括安装座，所述支架固定在所述安装座上，所述安装座安装到所述箱体的侧壁。通过安装座，可以方便气泡分行器的安装，同时可以利用安装座对气泡分形器的倾斜角度进行调整。
作为上述技术方案的进一步改进，所述支架的背面还设有支撑架，所述分行构件抵接在所述支撑架上。通过增加支撑架，可以提高分行构件的安装强度。
作为上述技术方案的进一步改进，所述曝气器包括出气管，所述出气管的中心线与所述分行构件的长度方向平行。曝气器的出气角度与分形构件的倾斜角度相互平行，可以提高气泡的溶氧效率。
作为上述技术方案的进一步改进，所述气泡分行器有两个以上，若干个所述气泡分行器上下布置。若干个分行器呈上下间隔布置，可以分散溶氧，促进溶氧的扩散。
作为上述技术方案的进一步改进，所述气泡分行器包括螺旋上升部。将气泡分行器的部分或全部结构改造为螺旋上升状，通过改变气泡的上升运动轨迹，使得气泡呈螺旋形上升，进一步提高气泡的溶氧效率。
本技术方案不仅能用于水产养殖，提高水体中的含氧量，提高水产运输的能力；同时也能用于环保的水体处理，例如是污水处理等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的气泡分行器的结构示意图；
图3是本发明的实验一的对比效果图；
图4是本发明的实验而的对比效果图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。同时，本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
以本装置应用于水产运输为例，实施例一，参照图1～图2，一种延程溶氧装置，包括呈长方体的箱体100，所述箱体100的其中一个侧壁上设有安装座，所述箱体100的底部设有曝气器200，所述曝气器200与外部的气源连通，还包括气泡分行器300，所述气泡分行器300设置在所述曝气器200的上方，所述气泡分行器300包括支架 310，所述支架310固定在所述安装座上，所述支架310上设有分行构件320，所述分行构件320为网布，所述分行构件320固定在所述支架310的上表面(例如通过粘接的方式加以固定)，所述支架310 的一端设有弧形的导向板330，所述导向板330的下端离开曝气器200 一定的距离，所述导向板330的上端的切线方向与所述分形构件320 的长度方向相互平行，且所述导向板330与所述分行构件320相接，所述导向板330对着所述曝气器200，所述分行构件320远离导向板 330的一端沿着水平方向逐渐向上倾斜。所述支架310上设有沿长度方向延伸的格栅340，所述格栅340位于所述分行构件的下表面，所述格栅340与所述分行构件320形成若干条的气泡通道400。所述导向板330有若干块，每条所述气泡通道400的首端均设有所述导向板 330。所述曝气器200包括出气管210，所述出气管210的中心线与所述分行构件320的长度方向平行。
根据Higbie的渗透传质理论，用气膜与液膜双膜方法分析，使用一维非稳态扩散方程及相应的边界条件来描述气泡传质过程
C为氧气在水中的浓度，D为氧气在水中的扩散系数，t为时间，y为传质的方向，传质瞬间通量
在两相短暂接触时间tτ内的平均传质通量
传质系数
根据盛义平教授的修正公式传质系数
d为气泡直径，v为气泡速度，
气泡停留水中的总时间T，单个气泡总溶氧量
显然，溶氧效率提高就是使气泡两相氧气通量加大，气泡在水中停留时间加长而且气泡在水中的总表面积加大。
本方案就是基于上述理论，通过延长气泡在水体中的运动时间，加大水中气泡的总表面积，从而起到提高溶氧效率的目的。
同时，根据气泡融合理论，两个气泡融合与液体表面张力、气泡间距有关，在相同液体状态下，表面张力一致，为了减少气泡的融合，就须控制气泡之间的距离；在气泡上升过程中，速度不断加大，垂直方向的两个气泡之间的距离也是在不断加大的。当气泡被平行分行器捕捉后，气泡受到分行器的反作用力，此作用力沿分行器法向，与浮力以及粘滞力共同对气泡产生作用，此时气泡受到压缩，其运动速度方向发生改变，同时分行器与水平方向有倾角α，当气泡在分行器上平衡时，浮力的法向分力Fcosα与支撑力相等，α越大，支撑力越小，控制此平衡力达至以下有益结果：1、由于气泡收到此两个平衡受力，气泡被压缩，直径减小，有利于溶氧；2、当α变化在一定范围时，气泡速度v的切向分力vsinα足够大，vcosα为在支撑力作用下为0，与下个气泡的距离不会缩短太多，减少气泡融合可能性。
又由于增加了导向板，且导向板的形状为圆弧形，浮力和分行器的推力、粘滞力转化成圆弧运动的向心力，这时气泡的线速度不变。这样在导向板上，先后到达的两个气泡距离不发生改变，当气泡移动出弧形的导向板后进入气泡通道，由于分行器与水平方向有夹角，在平行分力和粘滞力的共同作用下气泡向上加速或匀速运动，从而保持前后两个气泡之间的间距。同时，为了减少在分行器上的气泡融合，分行器上设置格栅轨道，防止气泡横向融合。
在一些实施例中，可以将气泡分行器部分或全部设置成螺旋上升状。例如，将支架310做成螺旋状，然后在支架310上设置柔性的分行构件320，然后支架310上的格栅也配套地设置为螺旋状，从而，即可实现螺旋上升状的气泡分行器。当采用了新的气泡分行器后，自由状态时气泡在水中上升是螺旋状上升，因此相邻气泡融合几率较大，设置格栅轨道，可以防止气泡横向融合。把分行器制作成螺旋状，可改变气泡运行方向，要实现改变气泡运行方向就必须有法向支撑力以使气泡受力指向向心方向，法向力应在空间与z轴有夹角，实现方法可以设置格栅轨道或分行器向Z轴倾斜。
同时，本发明所使用的曝气器为纳米曝气器，该纳米曝气管的出泡是线状的，气泡沿管线分布，气泡形成后被分形构件的斜面捕捉后沿斜面向上运动，在同一个位置，先捕捉的气泡先走，后捕捉的气泡后走，这样可以避免多个气泡堆积、融合从而减少气泡的总表面积，有利于气泡内部的氧气溶解于水中，随着气泡行程沿斜面的延长，水中溶氧量大为增长。
针对本装置，还做了实验加以证明：
实验验证：
1、空载对比测试：
对比实验1，曝气装置纳米管与延程溶氧+纳米管，两个65升保温箱，各52公斤自来水放置2天；供氧装置：在线制氧机，氧气浓度90％，流量500ml/分钟；溶氧检测仪，每分钟记录数据，0分供氧开始，0 分为初始数据，溶氧仪读数为c，总溶氧量C总＝(ct-c0)x52，平均每分钟溶氧量C＝52x(ct-c0)/t
| 时间(分) | 0号溶氧量C(mg/min) | A溶氧量C(mg/min) | 比值C/B |
| 0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
| 1 | 20.0 | 27.0 | 1.4 |
| 2 | 12.5 | 37.8 | 3.0 |
| 3 | 16.7 | 39.6 | 2.4 |
| 4 | 18.8 | 35.1 | 1.9 |
| 5 | 20.0 | 41.0 | 2.1 |
| 6 | 20.0 | 40.5 | 2.0 |
| 7 | 21.4 | 39.3 | 1.8 |
| 8 | 21.3 | 39.8 | 1.9 |
| 9 | 21.7 | 40.2 | 1.9 |
| 10 | 21.0 | 38.9 | 1.9 |
| 11 | 21.8 | 39.3 | 1.8 |
| 12 | 21.3 | 37.4 | 1.8 |
| 13 | 21.5 | 36.6 | 1.7 |
| 14 | 21.1 | 36.3 | 1.7 |
| 15 | 21.3 | 35.6 | 1.7 |
| 16 | 21.3 | 35.1 | 1.7 |
| 17 | 20.6 | 34.9 | 1.7 |
| 18 | 20.6 | 34.2 | 1.7 |
| 19 | 20.8 | 34.4 | 1.7 |
| 20 | 19.8 | 32.9 | 1.7 |
纳米管直接曝气测试简称0号，纳米管+延程溶氧测试简称A号。测出如图3所示的对比图。
对比实验2，曝气装置纳米管与延程溶氧+纳米管，两个65升保温箱，各52公斤自来水水放置4天；供氧装置：在线制氧机，氧气浓度90％，流量500ml/分钟；溶氧检测仪，每分钟记录数据，0分供氧开始，0 分为初始数据，溶氧仪读数为c，总溶氧量C总＝(ct-c0)x52，平均每分钟溶氧量C＝52x(ct-c0)/t。
| 时间(分) | 0溶氧量B(mg/min) | A溶氧量C(mg/min) | 比值C/B |
| 0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
| 1 | 50.0 | 91.8 | 1.8 |
| 2 | 35.0 | 64.8 | 1.9 |
| 3 | 30.0 | 52.2 | 1.7 |
| 4 | 28.8 | 44.6 | 1.5 |
| 5 | 29.0 | 44.3 | 1.5 |
| 6 | 24.2 | 42.3 | 1.8 |
| 7 | 25.7 | 44.0 | 1.7 |
| 8 | 23.8 | 42.5 | 1.8 |
| 9 | 23.9 | 40.8 | 1.7 |
| 10 | 22.5 | 40.0 | 1.8 |
| 11 | 23.6 | 38.8 | 1.6 |
| 12 | 23.3 | 36.9 | 1.6 |
| 13 | 21.9 | 36.6 | 1.7 |
| 14 | 22.5 | 35.9 | 1.6 |
| 15 | 21.7 | 35.3 | 1.6 |
| 16 | 21.9 | 34.1 | 1.6 |
纳米管直接曝气测试简称0号，纳米管+延程溶氧测试简称A号。测出如图4所示的对比图。
两次实验数据，使用本方案的装置后，其溶氧量是单纯纳米管曝气溶氧量的1.6倍以上。
经过上述的对比可知，应用本方案的延程溶氧装置，不仅可以降低运输成本，而且能提高氧气的利用效率。总体经济效益更好。
进一步作为优选的实施方式，所述支架310的背面还设有支撑架 (图中未视)，所述分行构件抵接在所述支撑架上。
进一步作为优选的实施方式，所述气泡分行器300有两个以上，若干个所述气泡分行器上下布置。
当本延程溶氧装置应用于环保领域的时候，所述的蓄水容器可以是池塘、水池或者是河流湖泊等。通过利用本延程溶氧装置至于水体中，使得水体中的含氧量得到有效的提高。从而实现对水环境的改善。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种延程溶氧装置，包括蓄水容器，所述蓄水容器的底部设有曝气器，其特征在于：还包括气泡分行器，所述气泡分行器设置在所述曝气器的上方，所述气泡分行器包括支架，所述支架上设有分行构件，所述支架的一端设有弧形的导向板，所述导向板与所述分行构件相接，所述导向板对着所述曝气器，所述分行构件远离导向板的一端沿着水平方向逐渐向上倾斜。
2.根据权利要求1所述的延程溶氧装置，其特征在于：所述分行构件为网布，所述分行构件固定在所述支架的上表面。
3.根据权利要求2所述的延程溶氧装置，其特征在于：所述支架上设有格栅，所述格栅位于所述分行构件的下表面，所述格栅与所述分行构件形成若干条的气泡通道。
4.根据权利要求3所述的延程溶氧装置，其特征在于：所述导向板有若干块，每条所述气泡通道的首端均设有所述导向板。
5.根据权利要求1所述的延程溶氧装置，其特征在于：所述蓄水容器为箱体，所述气泡分行器还包括安装座，所述支架固定在所述安装座上，所述安装座安装到所述箱体的侧壁。
6.根据权利要求1所述的延程溶氧装置，其特征在于：所述支架的背面还设有支撑架，所述分行构件抵接在所述支撑架上。
7.根据权利要求1所述的延程溶氧装置，其特征在于：所述曝气器包括出气管，所述出气管的中心线与所述分行构件的长度方向平行。
8.根据权利要求1所述的延程溶氧装置，其特征在于：所述气泡分行器有两个以上，若干个所述气泡分行器上下布置。
9.根据权利要求1所述的延程溶氧装置，其特征在于：所述气泡分行器包括螺旋上升部。
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2021
- 2021-01-14 CN CN202110048561.9A patent/CN113287564A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN114149135A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-03-08 | 福建省华远建工集团有限公司 | 一种污水再生处理系统 |
| CN114149135B (zh) * | 2021-11-02 | 2024-02-23 | 福建省华远建工集团有限公司 | 一种污水再生处理系统 |
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