CN208413938U - 一种海水养殖水体氨氮在线处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种海水养殖水体氨氮在线处理装置，养殖池左岸边、右岸边分别等间隔对称安装N个左运动装置与N个右运动装置，每个左运动装置、右运动装置均悬挂一个相应的氨氮处理装置盒，通过控制N组左运动装置与右运动装置工作，带动氨氮处理装置盒在养殖池中上下、左右移动，一定程度确保了氨氮处理的全面性；通过在氨氮处理装置盒外围安装4个中型搅拌器，将周围水体氨氮浓度搅拌均匀，便于检测与处理；电解反应器底部安装3个小型搅拌器，可以加快活性氯扩散与氨氮进行氧化还原反应，提高氨氮处理速度，同时保证电解反应器中水氨氮浓度均匀性；整个装置利用MCU控制系统控制各部件工作，有效实现养殖水体氨氮自动在线处理。

Description

一种海水养殖水体氨氮在线处理装置

技术领域

本实用新型涉及海水养殖领域，特别的是一种海水养殖水体氨氮在线处理装置，目的在于降低养殖水体氨氮浓度。

背景技术

近年来，海水养殖产业得到了飞速发展，然而，由于科技支撑力度不足，该产业仍然有许多问题未能得到有效解决，严重制约了产业健康快速发展。其中，最典型的问题就是养殖水体氨氮处理问题。养殖水体氨氮的主要来源是水中的残饵、鱼类代谢产物以及肥料等，由于工厂化养殖密度高，需要大量投巧和施肥，水体中含氮有机物增加，造成水体受到污染。大量的研究表明，氨氮对水生生物的危害主要是指非离子氨，非离子氨进入水生生物体内后，对酶水解反应和膜稳定性产生明显影响，使其表现出呼吸困难、不摄食、抵抗力下降、惊厥、昏迷等现象，影响水生生物的生理、生化指标与生长状况，严重时可导致养殖生物大批死亡，造成经济损失。

目前，电化学氧化技术在海水养殖水体氨氮处理方面表现出了极大的优势，其对水体处理主要分为：直接氧化和间接氧化，其中间接氧化过程主要是：在电极通电的情况下，海水里的氯离子在阳极表面被氧化成氯气，然后水解产生次氯酸和次氯酸根，在流动或揽拌的条件下，活性氯很快扩散到整个反应体系里与氨氮进行氧化还原反应，有效去除污染物，而且它可最小程度的产生二次污染物，操作简单易行，还可远程控制，所以电化学氧化方法具有很高的可行性。

因此，基于电化学氧化技术设计一种海水养殖水体氨氮在线处理装置，对养殖水体氨氮进行直接处理，对提高养殖产品质量和提高养殖效益具有重要意义。

发明内容

为克服上述缺点，本实用新型提出一种海水养殖水体氨氮在线处理装置，结合电化学氧化技术设计氨氮处理装置对水体氨氮进行处理，通过控制电动推杆等部件工作状态实现氨氮处理装置在养殖池水中上下、左右移动，有效实现对养殖池水体氨氮全面、及时处理，一定程度改善了养殖水体环境，提高养殖水产品质量。

本实用新型一种海水养殖水体氨氮在线处理装置采用的技术方案是：养殖池的左岸边等间隔安装N个左运动装置；养殖池的右岸边等间隔安装N个右运动装置；左运动装置与右运动装置对称分布，每个左运动装置、右运动装置均悬挂一个相应的氨氮处理装置盒，养殖池右壁安装水位传感器；左运动装置主要由第一电动推杆、一号推杆、第二电动推杆、二号推杆以及连接杆构成：第一电动推杆的一号推杆顶端固定第二电动推杆，第二电动推杆的二号推杆的顶端设有连接杆，连接杆的底端连接氨氮处理装置盒；右运动装置主要由第三电动推杆、三号推杆、第四电动推杆、四号推杆以及连接杆构成：第三电动推杆的三号推杆顶端固定第四电动推杆，第四电动推杆的四号推杆的顶端同样设有连接杆，连接杆底端连接氨氮处理装置盒。氨氮处理装置盒顶部的左右两端对称安装中型搅拌器，氨氮处理装置盒左右两侧外壁中心位置也各安装一个中型搅拌器；氨氮处理装置盒内部左侧安装第一水泵，一号进水管的一端连接第一水泵，另一端穿过固定在氨氮处理装置盒顶部的橡胶塞，一号进水管中段设有第一电磁阀，一号出水管的一端连接第一水泵，另一端连接电解反应器的左壁；氨氮处理装置盒内顶部安装MCU控制电路盒，MCU控制电路盒左侧安装直流稳压电源，直流稳压电源的正极分别与一号阳电极、二号阳电极连接，直流稳压电源的负极与一号阴电极、二号阴电极连接，四个电极从左到右依次等间距固定在电解反应器顶部，电解反应器的右侧内壁安装氨氮传感器；电解反应器底部安装3个小型搅拌器；第二水泵安装在电解反应器右侧，二号进水管一端连接第二水泵，另一端连接电解反应器右壁底端，且二号进水管中段设有第二电磁阀，二号出水管左端连接第二水泵，另一端穿过固定在氨氮处理装置盒右壁底部的橡胶塞；电解反应器的顶部设有排气管，排气管穿过氨氮处理装置盒顶部。

进一步的连接杆长度等于二号推杆(或者四号推杆)的底部至氨氮处理装置盒位于养殖池底部时顶部之间的距离；露在氨氮处理装置盒外部的排气管长度应大于养殖池内水位高度。

本实用新型与已有方法和技术相比，具有如下优点：

(1)本实用新型通过在养殖池左岸边、右岸边分别等间隔安装N个左运动装置与N个右运动装置，左运动装置与右运动装置对称分布，且每个左运动装置、右运动装置均悬挂一个相应的氨氮处理装置盒，通过控制N组对称安装的左运动装置与右运动装置工作，继而带动氨氮处理装置盒在养殖池中上下、左右移动，处理养殖池全部区域，一定程度确保了氨氮处理的全面性。

(2)本实用新型通过在氨氮处理装置盒顶部的左右两端对称安装中型搅拌器，且左右两侧外壁中心位置也各安装一个中型搅拌器，从而将氨氮处理装置盒周围水体氨氮浓度搅拌均匀，便于后续检测与处理。

(3)本实用新型在电解反应器底部安装3个小型搅拌器，且3个小型搅拌器从左到右安装在一号阳电极与一号阴电极之间，一号阴电极与二号阳电极之间，二号阳电极与二号阴电极之间，当四个电极通电时，海水里的氯离子在一号阳电极与二号阳电极表面被氧化成氯气，然后水解产生次氯酸和次氯酸根，通过3个小型搅拌器对电解反应器中水进行搅拌，一方面能够加快活性氯扩散与氨氮进行氧化还原反应，提高氨氮处理速度，另一方面保证电解反应器中水氨氮浓度均匀性，提高氨氮检测准确性。

(4)本实用新型结合电化学氧化技术，并利用MCU控制系统对整个装置部件工作状态进行控制，有效实现了养殖水体氨氮智能在线处理。

附图说明

图1为一种海水养殖水体氨氮在线处理装置整体布局平面示意图。

图2为一种海水养殖水体氨氮在线处理装置结构示意图。

图3为图1中氨氮处理装置盒11结构示意图。

图4为一种海水养殖水体氨氮在线处理装置电路控制框图。

附图中各部件的序号和名称：1、养殖池，2、第一电动推杆，3、一号推杆，4、第二电动推杆，5、二号推杆，6、连接杆，7、第三电动推杆，8、三号推杆，9、第四电动推杆，10、四号推杆，11、氨氮处理装置盒，12、中型搅拌器，13、直流稳压电源，14、MCU控制电路盒，15、橡胶塞，16、一号进水管，17、第一电磁阀，18、第一水泵，19、一号出水管，20、电解反应器，21、一号阳电极，22、一号阴电极，23、二号阳电极，24、二号阴电极，25、氨氮传感器，26、小型搅拌器，27、二号进水管，28、第二电磁阀，29、二号出水管，30、第二水泵，31、MCU控制系统，32、电源模块，33、水位传感器，34、排气管，35、左岸边，36、右岸边，37、左运动装置，38、右运动装置。

具体实施方式

参见图1，为本实用新型一种海水养殖水体氨氮在线处理装置整体布局平面示意图。养殖池1的左岸边35等间隔安装N个左运动装置37；养殖池1的右岸边36同样等间隔安装N个右运动装置38；左运动装置37与右运动装置38对称分布，且每个左运动装置37、右运动装置38均悬挂一个相应的氨氮处理装置盒11，本实用新型将处于同一水平线的左运动装置37与右运动装置38划为一组，则一共有N组。

每个左运动装置37运动可带动对应的氨氮处理装置盒11向右移动，且当移动的最大距离达到S时，恰好氨氮处理装置盒11处于养殖池1的中心；同样地，每个右运动装置38运动可带动对应的氨氮处理装置盒11向左移动，且当移动的最大距离达到S时，恰好氨氮处理装置盒11处于养殖池1的中心，如此，通过控制一组对称安装的左运动装置37与右运动装置38工作，便可带动氨氮处理装置盒11处理相应的水域，则N组对称安装的左运动装置37与右运动装置38便可带动氨氮处理装置盒11处理整个养殖池1全部区域。

参见图2，为本实用新型一种海水养殖水体氨氮在线处理装置结构示意图。养殖池1的右壁安装水位传感器33，用于检测养殖池1中水位为H；养殖池1的左岸边35的左运动装置37主要由第一电动推杆2、一号推杆3、第二电动推杆4、二号推杆5以及连接杆6构成，具体结构如下：第一电动推杆2的一号推杆3顶端固定第二电动推杆4，第二电动推杆4的二号推杆5的顶端设有连接杆6，连接杆6的底端连接氨氮处理装置盒11，氨氮处理装置盒11长度为k，高度为h，氨氮处理装置盒11左侧设有排气管34，如此，当启动第一电动推杆2，一号推杆3上下运动会带动第二电动推杆4上下运动，继而带动氨氮处理装置盒11在养殖池1中上下运动，当启动第二电动推杆4时，二号推杆5左右运动会带动氨氮处理装置盒11在养殖池1中左右运动，本实用新型规定：第一电动推杆2正转1次，一号推杆3向上运动距离为h，第一电动推杆2反转1次，一号推杆3向下运动距离为h，则氨氮处理装置盒11从养殖池1底部运动至养殖池1水面，第一电动推杆2需要正转次数为第二电动推杆4正转1次，二号推杆5向左运动距离为k，第二电动推杆4反转1次，二号推杆5向右运动距离为k，则二号推杆5从O处运动至O1处，第二电动推杆4需要正转次数为

养殖池1的右岸边36的右运动装置38主要由第三电动推杆7、三号推杆8、第四电动推杆9、四号推杆10以及连接杆6构成，具体结构如下：第三电动推杆7的三号推杆8顶端固定第四电动推杆9，第四电动推杆9的四号推杆10的顶端同样设有连接杆6，连接杆6底端连接氨氮处理装置盒11，如此，当启动第三电动推杆7，三号推杆8上下运动会带动第四电动推杆9上下运动，继而带动氨氮处理装置盒11在养殖池1中上下运动，当启动第四电动推杆9时，四号推杆10左右运动会带动氨氮处理装置盒11在养殖池1中左右运动，本实用新型规定：第三电动推杆7正转1次，三号推杆8向上运动距离为h，第三电动推杆7反转1次，三号推杆8向下运动距离为h，则氨氮处理装置盒11从养殖池1底部运动至养殖池1水面，第三电动推杆7需要正转次数为第四电动推杆9正转1次，四号推杆10向左运动距离为k，第四电动推杆9反转1次，四号推杆10向右运动距离为k，则四号推杆10从O2处运动至O3处，第四电动推杆9需要正转次数为

需要特别说明的是：左右两边的氨氮处理装置盒11初始位置分别位于养殖池1的的左右边缘，即二号推杆5处于O处，四号推杆10处于O2处，且连接杆6的长度等于二号推杆5(或者四号推杆10)的底部至氨氮处理装置盒11位于养殖池1底部时顶部之间的距离；露在氨氮处理装置盒11外部的排气管34长度应大于养殖池1内水位高度H，避免养殖池1中水从排气管34中进入氨氮处理装置盒11。

参见图3，为本实用新型图1中氨氮处理装置盒11结构示意图。氨氮处理装置盒11顶部的左右两端对称安装中型搅拌器12，氨氮处理装置盒11左右两侧外壁中心位置也各安装一个中型搅拌器12，主要用于将氨氮处理装置盒11周围的水搅拌均匀，便于后续检测与处理；氨氮处理装置盒11的长度k等于左侧中型搅拌器12顶端与右侧中型搅拌器12顶端之间的距离，氨氮处理装置盒11的高度h等于氨氮处理装置盒11底部与顶部中型搅拌器12的顶端之间的距离；氨氮处理装置盒11内部左侧安装第一水泵18，一号进水管16的一端连接第一水泵18，另一端穿过固定在氨氮处理装置盒11顶部的橡胶塞15，并通向氨氮处理装置盒11外部接触养殖池1的水，一号进水管16中段设有第一电磁阀17，一号出水管19的一端连接第一水泵18，另一端连接电解反应器20的左壁；当需要对水处理时，开启第一电磁阀17、第一水泵18后，氨氮处理装置盒11外部的水被吸入一号进水管16后，由一号出水管19注入电解反应器20中，本实用新型规定：电解反应器20的容积为V，第一水泵18每秒吸水量(或出水量)为Q，则第一水泵18则需工作时间为T1＝V/Q，因此，当第一电磁阀17、第一水泵18开启时间达到T1时，需要立刻关闭。

氨氮处理装置盒11内顶部安装MCU控制电路盒14，MCU控制电路盒14左侧安装直流稳压电源13，直流稳压电源13的正极分别与一号阳电极21、二号阳电极23连接，直流稳压电源13的负极与一号阴电极22、二号阴电极24连接，一号阳电极21、一号阴电极22、二号阳电极23以及二号阴电极24从左到右依次固定在电解反应器20顶部，且四个电极间隔距离相等；电解反应器20的右侧内壁安装氨氮传感器25，检测电解反应器20中水的氨氮含量。

电解反应器20的底部安装3个小型搅拌器26，且3个小型搅拌器26从左到右安装顺序为：一号阳电极21与一号阴电极22之间，一号阴电极22与二号阳电极23之间，二号阳电极23与二号阴电极24之间，由于四个电极通电时，海水里的氯离子在一号阳电极21与二号阳电极23表面被氧化成氯气，然后水解产生次氯酸和次氯酸根，通过开启3个小型搅拌器26对电解反应器20中水进行搅拌，一方面能够加快活性氯扩散与氨氮进行氧化还原反应，提高氨氮处理速度，另一方面保证电解反应器20中水氨氮浓度均匀性，提高氨氮检测准确性。

第二水泵30安装在电解反应器20的右侧，二号进水管27一端连接第二水泵30，另一端连接电解反应器20右壁底端，且二号进水管27中段设有第二电磁阀28，二号出水管29左端连接第二水泵30，另一端穿过固定在氨氮处理装置盒11右壁底部的橡胶塞15，并通向氨氮处理装置盒11外部；当电解反应器20中水的氨氮浓度正常时，开启第二电磁阀28、第二水泵30，电解反应器20中的水从二号进水管27流入至第二水泵30后，从二号出水管29排放到养殖池1中；由于电解反应器20的容积为V，本实用新型规定：第二水泵30每秒吸水量(或出水量)为P，则第二水泵30则需工作时间为T2＝V/P，因此，当第二电磁阀28、第二水泵30开启时间达到T2时，立刻关闭。电解反应器20的顶部设有排气管34，排气管34穿过氨氮处理装置盒11顶部，而且露出氨氮处理装置盒11的排气管34长度大于养殖池1中水位高度H，一方面，电解反应器20中因电解反应产生的气体可以由排气管34排放出去，另一方面，第二水泵30抽水过程不会导致电解反应器20变形。

参见图4，为本实用新型一种海水养殖水体氨氮在线处理装置电路控制框图。MCU控制电路盒14中放置的是包含MCU控制系统31与电源模块32构成的集成电路板。MCU控制系统31通过不同的控制端口分别连接直流稳压电源13、第一电动推杆2、第二电动推杆4、第三电动推杆7、第四电动推杆9、中型搅拌器12、小型搅拌器26、第一电磁阀17、第二电磁阀28、第一水泵18、第二水泵30、水位传感器33以及氨氮传感器25；其中，水位传感器33以及氨氮传感器25分别连接MCU控制系统31的输入端，而MCU控制系统31的输出端连接直流稳压电源13、第一电动推杆2、第二电动推杆4、第三电动推杆7、第四电动推杆9、中型搅拌器12、小型搅拌器26、第一电磁阀17、第二电磁阀28、第一水泵18以及第二水泵30；电源模块32为MCU控制系统31及其它各部件提供所需电源，直流稳压电源13的正极连接一号阳电极21与二号阳电极23；直流稳压电源13的负极连接一号阴电极22与二号阴电极24。

参见图1-4，本实用新型一种海水养殖水体氨氮在线处理装置分别在养殖池1两个岸边分别对称安装N组左运动装置37与右运动装置38，由于每组左运动装置37与右运动装置38的工作方法相同，下面主要参照图2阐述任意一组左运动装置37与右运动装置38的工作方法主要步骤如下：

(1)系统开始工作时，左右两边的氨氮处理装置盒11初始位置分别位于养殖池1的左右边缘，即二号推杆5处于O处，四号推杆10处于O2处，且所有部件均处于关闭状态；

(2)MCU控制系统31开启4个中型搅拌器12，将氨氮处理装置盒11周围的水搅拌均匀后，开启第一电磁阀17、第一水泵18后，再开启定时器开始计时，当吸水时间达到T1时，关闭定时器、第一电磁阀17、第一水泵18，停止吸水；

(3)MCU控制系统31接收氨氮传感器25信号，判断氨氮含量值W是否小于阈值W0：若W＜W0，则无需氨氮处理，执行步骤(5)；若W≥W0，则需要进行氨氮处理，执行步骤(4)；

(4)MCU控制系统31开启直流稳压电源13，分别对一号阳电极21、一号阴电极22、二号阳电极23以及二号阴电极24通电，然后开启小型搅拌器26进行搅拌，MCU控制系统31接收氨氮传感器25信号，判断氨氮含量值W是否小于阈值W0：若W≥W0，则继续处理，直到W＜W0为止；若W＜W0，则MCU控制系统31关闭直流稳压电源13与小型搅拌器26，停止氨氮处理后，执行步骤(5)；

(5)MCU控制系统31开启第二电磁阀28、第二水泵30，开启定时器开始计时，当排水时间达到T2时，关闭定时器、第二电磁阀28、第二水泵30，停止排水，并关闭4个中型搅拌器12；

(6)MCU控制系统31判断第二电动推杆4与第四电动推杆9累计正转次数Num是否等于如果Num＜num，执行步骤(7)；如果Num＝num，代表氨氮处理装置盒11已经处于养殖池1中心位置，则执行步骤(8)；

(7)MCU控制系统31分别控制第二电动推杆4与第四电动推杆9正转1次，且设置Num＝Num+1，二号推杆5带动氨氮处理装置盒11向右移动距离为k，四号推杆10带动氨氮处理装置盒11向左运动距离为k后，MCU控制系统31关闭第二电动推杆4与第四电动推杆9后，返回执行步骤(2)；

(8)MCU控制系统31分别控制第二电动推杆4与第四电动推杆9反转Nun次，二号推杆5带动氨氮处理装置盒11向左移动距离为S，即将二号推杆5从O1处返回至O处，氨氮处理装置盒11回到养殖池1最左侧，四号推杆10带动氨氮处理装置盒11向右运动距离为S，即四号推杆10从O3处返回至O2处，氨氮处理装置盒11回到养殖池1最右侧，且设置Num＝0后，MCU控制系统31关闭第二电动推杆4与第四电动推杆9；

(9)MCU控制系统31接收水位传感器33检测的养殖池1水位高度为H，然后判断第一电动推杆2与第三电动推杆7累计正转次数Pum是否等于如果Pum＜pum，代表氨氮处理装置盒11没有到达养殖池1的水面，则执行步骤(10)；如果Pum＝pum，代表氨氮处理装置盒11已经处于养殖池1的水面，则执行步骤(11)；

(10)MCU控制系统31分别控制第一电动推杆2与第三电动推杆7正转1次，带动氨氮处理装置盒11向上移动距离为h，且设置Pum＝Pum+1后，MCU控制系统31关闭第一电动推杆2与第三电动推杆7后，返回执行步骤(2)；

(11)MCU控制系统31分别控制第一电动推杆2与第三电动推杆7反转Pum次，分别带动氨氮处理装置盒11向下移动距离为(H-h)，即将氨氮处理装置盒11返回至养殖池1底部，再设置Pum＝0后，MCU控制系统31关闭第一电动推杆2与第三电动推杆7后，返回执行步骤(2)。

Claims (4)

1.一种海水养殖水体氨氮在线处理装置，其特征是：养殖池(1)的左岸边(35)等间隔安装N个左运动装置(37)；养殖池(1)的右岸边(36)等间隔安装N个右运动装置(38)；左运动装置(37)与右运动装置(38)对称分布，每个左运动装置(37)、右运动装置(38)均悬挂一个相应的氨氮处理装置盒(11)，养殖池(1)右壁安装水位传感器(33)；左运动装置(37)主要由第一电动推杆(2)、一号推杆(3)、第二电动推杆(4)、二号推杆(5)以及连接杆(6)构成：第一电动推杆(2)的一号推杆(3)顶端固定第二电动推杆(4)，第二电动推杆(4)的二号推杆(5)的顶端设有连接杆(6)，连接杆(6)的底端连接氨氮处理装置盒(11)；右运动装置(38)主要由第三电动推杆(7)、三号推杆(8)、第四电动推杆(9)、四号推杆(10)以及连接杆(6)构成：第三电动推杆(7)的三号推杆(8)顶端固定第四电动推杆(9)，第四电动推杆(9)的四号推杆(10)的顶端同样设有连接杆(6)，连接杆(6)底端连接氨氮处理装置盒(11)。

2.根据权利要求1所述一种海水养殖水体氨氮在线处理装置，其特征是：氨氮处理装置盒(11)顶部的左右两端对称安装中型搅拌器(12)，氨氮处理装置盒(11)左右两侧外壁中心位置也各安装一个中型搅拌器(12)；氨氮处理装置盒(11)内部左侧安装第一水泵(18)，一号进水管(16)的一端连接第一水泵(18)，另一端穿过固定在氨氮处理装置盒(11)顶部的橡胶塞(15)，一号进水管(16)中段设有第一电磁阀(17)，一号出水管(19)的一端连接第一水泵(18)，另一端连接电解反应器(20)的左壁；氨氮处理装置盒(11)内顶部安装MCU控制电路盒(14)，MCU控制电路盒(14)左侧安装直流稳压电源(13)，直流稳压电源(13)的正极分别与一号阳电极(21)、二号阳电极(23)连接，直流稳压电源(13)的负极与一号阴电极(22)、二号阴电极(24)连接，四个电极从左到右依次等间距固定在电解反应器(20)顶部，电解反应器(20)的右侧内壁安装氨氮传感器(25)；电解反应器(20)底部安装3个小型搅拌器(26)；第二水泵(30)安装在电解反应器(20)右侧，二号进水管(27)一端连接第二水泵(30)，另一端连接电解反应器(20)右壁底端，且二号进水管(27)中段设有第二电磁阀(28)，二号出水管(29)左端连接第二水泵(30)，另一端穿过固定在氨氮处理装置盒(11)右壁底部的橡胶塞(15)；电解反应器(20)的顶部设有排气管(34)，排气管(34)穿过氨氮处理装置盒(11)顶部。

3.根据权利要求1所述一种海水养殖水体氨氮在线处理装置，其特征是：连接杆(6)的长度等于二号推杆(5)或者四号推杆(10)的底部至氨氮处理装置盒(11)位于养殖池(1)底部时顶部之间的距离。

4.根据权利要求2所述一种海水养殖水体氨氮在线处理装置，其特征是：露在氨氮处理装置盒(11)外部的排气管(34)长度应大于养殖池(1)内水位高度。