CN115336552A - 一种绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统，包括安装于鱼塘底部的曝气单元、生物制氧单元、储氧单元和控制单元，生物制氧单元包括光生物反应器和负压收集箱，光生物反应器为管道式结构，并呈折叠状螺旋上升，光生物反应器顶部的开口与负压收集箱连接；负压收集箱、储氧单元、控制单元和曝气单元依次连接，控制单元包括控制箱、流量控制阀、流量传感器和溶氧传感器，溶氧传感器布置于鱼塘上，流量控制阀和流量传感器依次连接于储氧单元的出气管道上，控制箱与溶氧传感器、流量控制阀和流量传感器连接，从而控制供氧流量。该系统可满足在阴雨天或夜间为鱼塘自动供氧，保证鱼塘溶氧量充足，还满足绿色低碳的渔业养殖。
Description
技术领域
本发明涉及鱼塘养殖供氧技术领域，尤其涉及一种绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统。
背景技术
在池塘养殖中，水中的“溶氧量”是保证水产养殖的重要指标。溶氧量高可以保证水质和提高水产品产量，保证产品品质。水中的“氧”主要来源为：浮游植物光合作用的放氧、大气中氧气的自然溶入于水中的溶氧、人工的增氧(包括机械增氧、化学增氧等)。在这三者中大自然的溶氧受到水中溶氧量的限制；而人工机械增氧虽然效果好，但它是临时的，需要外来因素的介入，所以水中的溶解氧大多数来自于水中浮游植物的“生物造氧”。
在水质好、藻类优良、夏天白天阳光很强的情况下，水中藻类利用自身的叶绿素，通过光合作用，可以生产、制造大量的氧气而释放于水中，在下午16点钟左右，水中溶氧一般都可达到8.0毫克/升以上，高的甚至超过15毫克/升及以上。所以，藻类生长良好的水质在白天是不会缺氧的。但是晚上缺乏光照，藻类会失去光合作用的机能，就只能消耗水中氧气来维持自身的生命延续，正常情况下，白天产生的氧气一般大于晚上所有水中生物消耗的氧气。然而在气候异常比如气压低或下雨前后两天，如果水体很浓(很肥)时，加上这种天气大多是阴天，藻类因缺乏强有力的光合作用，造氧能力会大为削弱，很有可能会造成水体溶解氧很低甚至缺氧，在这种情况下就必须通过人工增氧以增加水体的溶解氧。随着低碳化经济的发展，能够实现渔业养殖的绿色低碳可持续发展是众望所归的。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统，该鱼塘养殖供氧系统可满足在连续阴雨天或夜间等为鱼塘自动供氧，保证鱼塘溶氧量充足，同时该系统满足绿色低碳的渔业养殖。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统，至少包括安装于鱼塘底部的曝气单元，所述鱼塘养殖供氧系统还包括生物制氧单元、储氧单元和控制单元，其中生物制氧单元包括光生物反应器和负压收集箱，光生物反应器为管道式结构，并呈折叠状螺旋上升，光生物反应器靠近底部一端的开口与空气连通，光生物反应器靠近顶部一端的开口与负压收集箱连接，从而收集光生物反应器内生成的氧气；
所述负压收集箱与储氧单元的进气管道连接，并将生成的氧气储存于储氧单元中，储氧单元的出气管道与控制单元、曝气单元依次连接，通过控制单元控制储氧单元向曝气单元供氧；
所述控制单元包括控制箱、流量控制阀、流量传感器和溶氧传感器，其中溶氧传感器布置于鱼塘上，流量控制阀和流量传感器依次连接于储氧单元的出气管道上，控制箱与溶氧传感器、流量控制阀和流量传感器连接，从而监测鱼塘的溶氧量并控制供氧流量。
所述储氧单元包括空压机、油水分离器和储气罐，生物制氧单元、空压机、油水分离器、储气罐和曝气单元通过管路依次连接，且空压机与生物制氧单元之间以及储气罐与曝气单元之间均连接有缓冲罐，每组储氧单元中设置有一个以上的储气罐。
所述控制单元还包括分布连接于储氧单元管路上各节点处的电动阀门和压力传感器，空压机、电动阀门和压力传感器均与控制箱连接，从而控制空压机的转速、监控管路各节点处的压力值以及控制各节点处的电动阀门。
所述光生物反应器内灌装有含藻类的水体，光生物反应器通过倾斜安装支架倾斜安装于地面上，所述倾斜安装支架的倾斜角与安装所在地的纬度相匹配。
所述光生物反应器为拼装式结构，并集成安装于倾角安装支架上。
所述生物制氧单元设置有一组以上，一组储氧单元连接多组生物制氧单元，并存储其生成的氧气。
所述曝气单元由分布于鱼塘底部的曝气管组成，曝气管上间隔分布设置有集群微孔，含氧量高的空气从储氧单元的管道进入曝气管，并经集群微孔曝气，提高鱼塘中水的溶氧量。
所述曝气单元为微孔曝气增氧装置。
所述鱼塘养殖供氧系统还包括光伏发电单元，光伏发电单元与生物制氧单元、储氧单元、控制单元和曝气单元连接，并为其供电。
所述光伏发电单元包括光伏组件、储能组件、离网控制柜和光储一体机，光伏组件、储能组件、离网控制柜均与光储一体机连接，将光伏组件发电的电力存入储能组件内，保证持续为整个鱼塘养殖供氧系统供电。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案有以下优点：
1、本发明提供的鱼塘养殖供氧系统利用养殖鱼塘边的空地，建设集群化的生物制氧单元、储氧单元和光伏发电单元，该鱼塘养殖供氧系统实现了生物固碳、生物造氧、绿色发电、绿色养殖，同时提高了水产品的产量和品质，促进了智慧渔业养殖的绿色低碳发展。
2、本发明中生物制氧单元通过藻类光合作用吸收空气中的二氧化碳，大规模的集中造氧，实现“生物固碳”、“生物照氧”，造氧量满足白天鱼塘的用量需求的同时还可以将多余的氧气进行收集压缩储存在储气罐中，保证连续阴雨天或夜间等鱼塘大量用氧需求；而且繁殖的藻类还可以作为鱼类的饲料，绿色无污染，实现绿色养殖。
3、本发明中通过控制单元控制储氧单元向曝气单元供氧，曝气单元在鱼塘底部供氧，保证鱼塘底部充足的溶氧量，同时，在有氧环境下，大量的微生物将鱼塘底部的肥泥、有机排泄物、剩余变质的饲料等难解的有机物进行分解，改善鱼塘养殖水质，而且充足的溶氧量能够保证水产品的高品质和高产量。
4、本发明中控制单元通过溶氧传感器实时监测鱼塘中水体的溶氧量，并可根据溶氧量不同，实现输送流量的智能供氧控制。
5、本发明中通过光伏发电单元为整个鱼塘养殖供氧系统，尤其是空压机和微孔曝气增氧装置持续供电，满足其正常运行，实现绿色发电、碳零排放。
附图说明
图1为本发明中生物制氧单元的结构示意图；
图2为本发明中生物制氧单元中的倾斜安装支架的结构示意图；
图3为本发明中储氧单元的连接示意图；
图4为本发明中控制单元和曝气单元的连接示意图；
图5为本发明中光伏发电单元的供电示意图；
图6为本发明中光伏发电单元的连接示意图；
图中：1-生物制氧单元，11-倾斜安装支架，12-光生物反应器，13-负压收集箱，14-直管连接头，15-U型连接头；
21-空压机，22-油水分离器，23-储气罐，24-缓冲罐；
31-控制箱，32-流量控制阀，33-流量传感器，34-溶氧传感器，35-电动阀门，36-压力传感器，4-曝气单元，5-光伏发电单元，51-光伏组件，52-储能组件，53-离网控制柜，54-光储一体机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细具体的说明。
本实施例提供的绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统，包括生物制氧单元1、储氧单元、控制单元、安装于鱼塘底部的曝气单元4和光伏发电单元5。
其中生物制氧单元通过光合作用生成氧气，具体地，生物制氧单元包括倾斜安装支架11、光生物反应器12和负压收集箱13，光生物反应器内灌装有含藻类的水体，如图1所示。光生物反应器安装于倾斜安装支架上，本实施例中倾斜安装支架的倾斜角与安装所在地的纬度相匹配。如安装所在地的地理位置处在北纬35°附近时，倾角安装支架的倾斜角为35°，从而增加受光面积和时间，增加日照光合作用，提高造氧量。本实施例中光生物反应器为管道式结构，并呈折叠状螺旋上升，光生物反应器靠近底部一端的开口与空气连通，光生物反应器靠近顶部一端的开口与负压收集箱连接，在白天有日照条件下进行光合作用，即空气进入光生物反应器，藻类吸收二氧化碳进行光合作用，从而生成氧气，被消耗掉二氧化碳的空气以及生成的氧气组成的混合气体(含氧量高的空气)在管道内螺旋形上升进入负压收集箱中。
本实施例中为了方便光生物反应器的安装，光生物反应器为拼装式结构，并集成安装于倾角安装支架上。具体地，光生物反应器由直管拼接而成，直管为有机玻璃材料制成的，并通过直管连接头14和U型连接头15拼接，直管连接头固定连接于倾角安装支架上，从而光生物反应器整体固定于倾角安装支架上，如图2所示。另外，光生物反应器内灌装有含藻类的水体为浓缩小球藻液稀释而成。只要提供单细胞小球藻种源，进入水体后可迅速繁殖，形成以单细胞小球藻为优势种群的绿色水体。它具有光合放氧能力强的特点，可更好地进行光合作用。
生物制氧单元的负压收集箱与储氧单元的进气管道连接，从而将含氧量高的空气储存于储氧单元。具体地，储氧单元包括空压机21、油水分离器22和储气罐23，如图3所示。生物制氧单元、空压机、油水分离器、储气罐和曝气单元通过管路依次连接，且空压机与生物制氧单元之间以及储气罐与曝气单元之间均连接有缓冲罐24。生物制氧单元生成的含氧量高的空气经空压机和油水分离器后储存于储气罐中，再经储气罐进入曝气单元，为鱼塘曝气增氧，本实施例中，每组储氧单元中可以设置一个以上的储气罐。根据用氧需求，生物制氧单元可以设置多组，一组储氧单元可以连接多组生物制氧单元，并存储其生成的氧气，见图5(图中未画出油水分离器)。
本实施例中储氧单元的出气管道与控制单元、曝气单元依次连接，即储氧单元和曝气单元之间连接有控制单元，用于通过控制单元控制储氧单元向曝气单元供氧。
具体地，控制单元包括控制箱31、布置于鱼塘上的溶氧传感器34，依次连接于储氧单元的出气管道上的流量控制阀32和流量传感器33以及分布连接于储氧单元管路上各节点处的电动阀门35和压力传感器36，如图3和图4。
控制箱与溶氧传感器、流量控制阀、流量传感器连接，溶氧传感器在鱼塘的水体中分布有多个，从而通过溶氧传感器监测鱼塘中水的溶氧量，当溶氧量低于鱼塘养殖时所需溶氧量时，控制箱打开流量控制阀，向鱼塘底部的曝气单元输送氧气。曝气单元由分布于鱼塘底部的曝气管组成，所述曝气管上间隔分布设置有集群微孔，含氧量高的空气从管道进入曝气管，并经集群微孔曝气，提高鱼塘中水的溶氧量。而且还能根据溶氧量的不同，通过流量传感器和流量控制阀控制曝气单元的供氧流量。当溶氧量达到上限值时，关闭流量控制阀。曝气单元也可以为微孔曝气增氧装置，该装置为现有技术，此处不再详细描述。微孔曝气增氧装置将水体变成一条缓缓流动的河流，充足的溶氧使水体能够建立起自然的生态系统，让水活起来。
另外，控制箱还与储氧单元的空压机以及储氧单元上连接的电动阀门和压力传感器连接(压力传感器均与控制单元连接线路在图3中未画出)，从而控制空压机的转速、监控管路各节点处的压力值以及控制各节点处的电动阀门。当日照条件不同时，生物制氧单元制氧速度也会不同，空压机前方管路上的压力传感器上监测的压力值也会不同，控制箱接收压力值，并控制空压机的转速，从而控制流量，使其与制氧量相匹配，同时，经过空压机和油水分离器的含氧量高的空气在储氧罐处进行储存，若储气罐前方的压力传感器上监测的压力值达到一定值时，储氧控制箱关闭储气罐前布置的电动阀门，完成该储气罐的存储，工作人员定期移走满的储气罐，并更换空的储气罐。若监测到鱼塘溶氧量不足，流量控制阀为打开状态，还有一部分的含氧量高的空气直接经管道进入曝气单元，用于鱼塘的实时供氧，满足连续阴雨天鱼塘溶氧量不足时的供氧。
当夜晚时，空压机前面管路上的压力传感器上监测的压力值为零时，储氧控制箱控制空压机停止工作，并关闭空压机后方管路上的电动阀门。此时，若监测到鱼塘溶氧量不足，流量控制阀为打开状态，存储于储气罐中的含氧量高的空气经管道进入曝气单元，用于鱼塘供氧，从而在夜晚鱼塘溶氧量不足时，为鱼塘供氧。另外，当储氧单元的储氧罐的压力达到下限时，控制箱发出预警，提示工作人员更换储气罐。
若生物制氧单元离鱼塘较远，本实施例中可以将储气罐转运至鱼塘边，再为曝气单元供氧。
由于储氧单元中空压机的用电量较大，本实施例中通过光伏发电单元为整个鱼塘养殖供氧系统供电，光伏发电单元与生物制氧单元、储氧单元、控制单元和曝气单元连接，并为它们供电，尤其是为储氧单元的空压机供电，如图5所示，从而减少电网电力负担。
所述光伏发电单元包括光伏组件51、储能组件52、离网控制柜53和光储一体机54。本实施例中光伏组件采用组串式光伏组件，储能组件为锂电池，小容量锂电池储能实现满足微电网黑启动，维持微电网甲流母线的恒压恒频(V/f)控制。在鱼塘岸边无遮挡的空旷空间铺设水泥桩，安装光伏支架，铺设光伏组件，离网控制柜也安装在光伏支架上。光伏组件、储能组件、离网控制柜均与光储一体机连接，如图6所示，将光伏组件发电的电力存入储能组件(锂电池)内，保证持续为整个鱼塘养殖供氧系统供电，储能电量满足负荷不间断运行供电需求。
Claims (10)
1.一种绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统，至少包括安装于鱼塘底部的曝气单元，其特征在于：所述鱼塘养殖供氧系统还包括生物制氧单元、储氧单元和控制单元，其中生物制氧单元包括光生物反应器和负压收集箱，光生物反应器为管道式结构，并呈折叠状螺旋上升，光生物反应器靠近底部一端的开口与空气连通，光生物反应器靠近顶部一端的开口与负压收集箱连接，从而收集光生物反应器内生成的氧气；
所述负压收集箱与储氧单元的进气管道连接，并将生成的氧气储存于储氧单元中，储氧单元的出气管道与控制单元、曝气单元依次连接，通过控制单元控制储氧单元向曝气单元供氧；
所述控制单元包括控制箱、流量控制阀、流量传感器和溶氧传感器，其中溶氧传感器布置于鱼塘上，流量控制阀和流量传感器依次连接于储氧单元的出气管道上，控制箱与溶氧传感器、流量控制阀和流量传感器连接，从而监测鱼塘的溶氧量并控制供氧流量。
2.根据权利要求1所述的绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统，其特征在于：所述储氧单元包括空压机、油水分离器和储气罐，生物制氧单元、空压机、油水分离器、储气罐和曝气单元通过管路依次连接，且空压机与生物制氧单元之间以及储气罐与曝气单元之间均连接有缓冲罐，每组储氧单元中设置有一个以上的储气罐。
3.根据权利要求2所述的绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统，其特征在于：所述控制单元还包括分布连接于储氧单元管路上各节点处的电动阀门和压力传感器，空压机、电动阀门和压力传感器均与控制箱连接，从而控制空压机的转速、监控管路各节点处的压力值以及控制各节点处的电动阀门。
4.根据权利要求1所述的绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统，其特征在于：所述光生物反应器内灌装有含藻类的水体，光生物反应器通过倾斜安装支架倾斜安装于地面上，所述倾斜安装支架的倾斜角与安装所在地的纬度相匹配。
5.根据权利要求4所述的绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统，其特征在于：所述光生物反应器为拼装式结构，并集成安装于倾角安装支架上。
6.根据权利要求1所述的绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统，其特征在于：所述生物制氧单元设置有一组以上，一组储氧单元连接多组生物制氧单元，并存储其生成的氧气。
7.根据权利要求1所述的绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统，其特征在于：所述曝气单元由分布于鱼塘底部的曝气管组成，曝气管上间隔分布设置有集群微孔，含氧量高的空气从储氧单元的管道进入曝气管，并经集群微孔曝气，提高鱼塘中水的溶氧量。
8.根据权利要求1所述的绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统，其特征在于：所述曝气单元为微孔曝气增氧装置。
9.根据权利要求1所述的绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统，其特征在于：所述鱼塘养殖供氧系统还包括光伏发电单元，光伏发电单元与生物制氧单元、储氧单元、控制单元和曝气单元连接，并为其供电。
10.根据权利要求9所述的绿色低碳的鱼塘养殖供氧系统，其特征在于：所述光伏发电单元包括光伏组件、储能组件、离网控制柜和光储一体机，光伏组件、储能组件、离网控制柜均与光储一体机连接，将光伏组件发电的电力存入储能组件内，保证持续为整个鱼塘养殖供氧系统供电。
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