TWI655901B - 水產養殖環境控制之系統及方法 - Google Patents

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Abstract

一種水產養殖環境控制系統，包括：定位在容器中的複數個排放管，所述排放管包括一個或複數個孔口；與所述複數個排放管流體連通的流體源；與所述複數個排放管中的至少一個流體連通的氣體供應源；其中，將流體從所述複數個排放管排放到所述容器中產生或保持流動，該流動遍佈存在於所述容器內的流體。一種控制水產養殖環境的方法，包括：將流體和氣體中的一種或多種供應到定位在容器內的複數個排放管；以及將所述流體和氣體中的一種或多種從所述複數個排放管中的至少一個排放到所述容器，所述排放產生或保持容器內的流動。

Description

水產養殖環境控制之系統及方法 【相關申請案之交互參照】
本申請主張於2016年2月3日提交的美國臨時申請NO.62/290,718的優先權，其全部內容通過引用合併到本文中。
本發明關於一種水產養殖環境控制設備、系統及方法。
由於全球人口持續攀升，並且健康趨勢鼓勵消費魚類和甲殼類動物諸如蝦，全球海洋生物種群變得枯竭。根據美國食品和農業組織(Food and Agriculture Organization，FAO)統計，人均魚類消費已經從20世紀60年代9.9kg的平均值增長到2005年16.4kg的平均值。FAO曾經報導過，在2009年約88%的被監測魚類資源是過度開採的、枯竭的、正從枯竭中恢復或者被完全開採，這已經對全球的水生生態系統造成毀滅性的影響。例如，在2016年1月，幾乎有300種魚類、蛤蚌、甲殼類動物被界定為受到威脅或者瀕臨滅絕。另外，捕獲野生海洋生物需要大量的燃料，排除用於後續的運輸、冷卻和加工的大量能源消耗之外，每噸魚類需要約620公升燃料。
近年來，水產養殖已經被認為是針對全球海洋持續危機和不斷膨脹的全球人口的食物來源的解決方案。這種迅速發展的產業包括在受控制的環境(諸如箱體)中生產和養殖水生植物和動物(例如魚類、軟體動物和甲殼類動物)。關於水產養殖的問題涉及：保持清潔、有效的環境，保持水中溶解氧的閾值水平；並且在一些情況下，在環境中產生水流動(current)以滿足棲居生物體的生物需求。
關於水產養殖的問題還涉及可擴展性。雖然可以設計、開發以及實施淺水水道作為實驗室規模試點(pilot)，但是將試點擴展成例如商業上可行規模的努力已經失敗了。實驗室規模的試點使用了普通的氣動提升泵及/或空氣擴散管，以產生及/或保持所需的溶解氧水平及/或產生充足的流動來使水道活化。然而，當在擴展設計中使用相同的普通氣動提升泵和空氣擴散管時，該設計要麼完全失敗，要麼不能使所需的溶解氧水平和流動得以保持。驅動用於這些類型的擴展設計的大容量低壓空氣泵所需的馬力的量不僅效率低，而且成本高昂。此外，並不存在大到足以傳送這些設計所需的空氣的量的市售尺寸管道。發現普通的氣動提升泵和普通的空氣擴散管不適用於與可擴展性相關的目的。
圖1示出了用於對水生環境供氧的公知的空氣擴散器100，其通常包括與擴散石(stone)、擴散盤、擴散管或者擴散閥板(擴散器120)流體連通的空氣源110。空氣被引導穿過擴散器120，因此被轉化成複數個氣泡130，其中氣泡更 容易溶解到水生環境中並且產生與單束氣流相比破壞性較小的環境湍流。空氣擴散器經受以下缺點：擴散器非常容易受結垢影響，且需要大量的空氣充分地對水生環境進行供氧。另外，擴散器產生較小的流動或者不產生流動。
在學術領域內已經探索出實驗性的曝氣噴嘴作為用於對水生環境進行供氧的替代方法，但為了產生充足的供氧，它們的使用可能會由於排放而生成高破壞程度的湍流。此外，實驗性的曝氣噴嘴僅在有限區域內提供流動，並不適於工業規模的容器。
本揭露的實施方案描述一種水產養殖環境控制系統，該系統包括：定位在容器中的複數個排放管，所述排放管包括一個或複數個孔口；與所述複數個排放管流體連通的流體源；與所述複數個排放管中的至少一個流體連通的氣體供應源；其中，將流體從所述複數個排放管排放到所述容器中產生或保持流動，所述流動遍佈存在於容器內的流體。
在圖式和下文的描述中闡明了一個或複數個實施例的詳細內容。根據說明書和圖式以及申請專利範圍，其他的特徵、目的以及優點將是明瞭的。
100‧‧‧空氣擴散器
110‧‧‧空氣源
120‧‧‧擴散器
130‧‧‧氣泡
161‧‧‧水平面
200、200’‧‧‧設備(水產養殖環境控制設備)
230、230A、230B‧‧‧空氣供應管道
231‧‧‧開口端
250‧‧‧主管
251‧‧‧流體供應管道
255、255’、255”、255'''、255''''‧‧‧排放管
255A、255B‧‧‧排放管
256‧‧‧孔口
260、360‧‧‧容器
261‧‧‧容器底部
300‧‧‧系統(水產養殖環境控制系統)
301、301’、301A、301B‧‧‧控制設備
305、305’‧‧‧方向
310‧‧‧分隔體
330A、330B‧‧‧空氣供應管道
350‧‧‧流體源
351A、351B‧‧‧流體供應管道
355A、355B‧‧‧排放管
361~364‧‧‧容器壁
370‧‧‧流體攝取口
380‧‧‧流體處理系統
385‧‧‧溫度調節器
390‧‧‧物導引器
395‧‧‧感測器
400‧‧‧控制水產養殖環境的方法
401‧‧‧供應
402‧‧‧排放管
403‧‧‧容器
404‧‧‧排放
圖式示出本發明的非限制的示例性實施方案。
圖1示出根據先前技術的空氣擴散器。
圖2A示出根據一個或複數個實施方案的水產養殖環 境控制設備的側視圖。
圖2B示出根據一個或複數個實施方案的定位在容器260內的水產養殖環境控制設備200’的側視圖。
圖2C示出根據一個或複數個實施方案的排放管的各種實施方案。
圖3A示出根據一個或複數個實施方案的水產養殖環境控制系統的俯視圖。
圖3B示出根據一個或複數個實施方案的水產養殖環境控制系統的示意圖。
圖4示出根據本揭露的一個或複數個實施方案的控制水產養殖環境的方法的流程框圖。
參照圖式對本發明進行描述，其中，在所有圖式中使用相同的元件符號來表示相似或等同的元件。圖式並未按比例繪製，並且它們僅被提供用於說明本發明。下文參照用於說明的示例性應用描述本發明的若干方面。應該理解的是，所闡明的許多具體細節、關係以及方法是用於提供對本發明的理解。然而，本領域技術人員將容易意識到的是，在不使用一個或複數個上述具體細節的情況下或者在使用其他方法的情況下，也可以實施本發明。在其他情況下，並未詳細示出公知的結構或者操作，以避免模糊本發明。本發明並不受限於所示出的動作或事件的順序，因為一些動作可以以不同的順序發生及/或與其他的動作或事件同時發生。此外，對於實現根據本發明的方法而言，並 非所有示出的動作或事件都是必需的。
本文揭露一種用於控制水產養殖環境的系統和方法，其提供了工業可擴展性和增強的環境相容性。本文揭露的系統和方法不受環境幾何結構或尺寸的限制，並且還允許對流動速度、包含物(inclusion)分佈、流體溫度以及廢物移除等的加強環境控制。
大致上，本揭露描述用於控制水產養殖環境的水產養殖環境控制系統的實施方案。特別地，本揭露描述了如下實施方案：其方便引入流體以生成流動，並且在水產養殖環境中以一致的速度引入包含物，使得環境中的棲居動物不受干擾。
本文描述的系統和方法適合於控制如下水生環境：在該水生環境中，許多種類的水生生物均可以生存和生長，包括魚類、甲殼類動物以及軟體動物。本文描述的系統和方法可以用於為了商業目的諸如以高容量的方式飼養水生生物。例如，可以對容器進行控制以使每立方米生長最高達3.0kg的水生生物。本文描述的系統和方法可以利用淺容器(例如0.03米淺)或深容器(例如5米深或更深)。水生生物的示例為凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)。可替代地，本文描述的系統和方法可以用於容納或生長高度期望的水生物種，諸如瀕臨滅絕的物種或者高價值的物種。另外地或可替代地，本文描述的系統和方法適合於控制水生植物可以在其中生存和生長的水生環境。
本文描述的水產養殖環境控制系統可以包括定位在容 器中的複數個排放管，上述排放管包括一個或複數個孔口。本文描述的水產養殖環境控制系統可以包括與複數個排放管流體連通的一個或複數個流體源，以及與複數個排放管中的至少一個流體連通的氣體供應源。本文描述的水產養殖環境控制系統可以將流體從複數個排放管排放到容器中，以產生及/或保持流動，該流動遍佈存在於容器內的流體。
圖2A示出定位在(或至少部分定位在)容器260內的水產養殖環境控制設備200的側視圖。設備200包括與排放管255流體連接的流體供應管道251。流體供應管道251可以包括一個管道、若干管道或者能夠將流體諸如水遞送至排放管255的複數個物品。排放管255可以被定位在水平面161之下。在一些實施方案中，排放管255可以被定位在水平面161之上。排放管255包括一個或複數個孔口256，該孔口將在下文中詳細描述。從流體源諸如主管(header)250供應的流體經由流體供應管道251被引導至排放管255，並且該流體通過排放管255的一個或複數個孔口被排放。空氣供應源諸如空氣供應管道230在排放管255的上游流體連接至流體供應管道251。在一些實施方案中，空氣供應管道230可以可選地在接近排放管255處連接至流體供應管道251。空氣或氣體被引導通過空氣供應管道230，並且在通過排放管255被排放之前接觸流體供應管道251中的流體。例如可以經由泵或加壓源供應空氣或氣體。在一些實施方案中，空氣供應管道230作為文丘 裡管操作，並且藉助於流體在流體供應管道251內的運動及/或藉助於在空氣供應管道230與流體供應管道251之間的連接點附近的管路的幾何結構，將空氣或氣體吸入到液體流中。在這樣的實施方案中，空氣供應管道230包括遠離與流體供應管道連接的連接端的開口端231，這樣的開口端231較佳地位於水平面161之上。在所有實施方案中，空氣或氣體可以包括環境空氣、純氧、富氧空氣或者符合水生系統的需求的其他氣體。在包括遠離與流體供應管道連接的連接端的開口端231的實施方案中，該開口端敞開於大氣，並且空氣或氣體包括大氣空氣。在其他這樣的實施方案中，空氣或氣體包括存在於開口端231周圍環境的任何氣體成分(例如富氧的大氣空氣)。
圖2B示出定位在容器260內的水產養殖環境控制設備200’的側視圖，其中，該設備200’包括複數個排放管255。圖2B示出分別致力於排放管255A和排放管255B中的每一個的空氣供應管道230A和空氣供應管道230B；然而，在一些實施方案中，單個空氣供應管道230可以服務複數個排放管255。設備200’因此經由複數個排放管255在相對於容器底部261的複數個高度處將流體排放到容器260中。在每個設備200和設備200’中，排放管255、排放管255A和排放管255B被示為是平行於容器底部261定向的。在一些實施方案中，排放管255可以相對於容器底部261是成角度的或垂直的，如將在下文中更詳細描述的。在這樣的實施方案中，可以經由單個排放管255在相 對於容器底部261的複數個高度處將流體排放到容器260中。此外，經由一個或複數個排放管255、複數個孔口256(其將在下文詳細地描述)或者它們的組合，設備200和設備200’在相對於鄰近容器側邊的複數個距離處將流體排放到容器260中。
圖2C示出排放管255的各種可替代的實施方案。排放管255’包括複數個一致的排放孔口256。例如，基於排放管255的長度以及期望的孔口256尺寸，排放管255可以包括任何數量的孔口256。孔口256通常為圓形的，以為了方便製造，然而其他的孔口形狀也是適合的。孔口256的尺寸可以基於例如流體供應的壓力和期望的流體排放速度來確定。排放管255”包括複數個不同尺寸的孔口256。在該特定實施方案中，孔口尺寸隨著離流體供應管道251(未示出)的距離增大，以考慮排放管255”上的流體壓降，並因此從每個孔口提供基本上相似的排放速度。類似地，可以選擇孔口256的尺寸以實現各個孔口的變化的排放速度。
圖3A示出包括一個或複數個控制設備301(示為控制設備301A和控制設備301B)的水產養殖環境控制系統300，上述一個或複數個控制設備被定位在容器360內，並且具有經由流體供應管道(示為流體供應管道351A和流體供應管道351B)與流體源350流體連通的排放管(示為排放管355A和排放管355B)。在一些實施方案中，所有的控制設備均與單個流體源350(諸如主管)流體連通。在這樣的實 施方案中，主管的內徑可以隨著離主管的流體供應端的距離的增加而減小，以考慮壓頭損失並且在每個控制設備301處提供甚至更大的流體壓力。在其他實施方案中，系統300可以包括複數個流體源350。控制設備301A和控制設備301B各自與空氣供應管道330A和空氣供應管道330B相關聯，然而，在可替代的實施方案中，複數個控制設備301可以與單個空氣供應管道相關聯。系統300還可以選擇性地包括一個或複數個流體攝取口370，該流體攝取口可以連續地或週期性地從容器360中分離出流體，以用於處理、增補、再循環等中的一種或多種。在一些實施方案中，流體攝取口370包括能夠產生相對於容器360中的流體的壓差並將流體從容器360中抽出的泵或類似抽吸設備。在其他實施方案中，流體攝取口370藉助於其位置(亦即，鄰近容器360的底部)從容器360重力地分離流體。在一些實施方案中，流體攝取口370利用誘發的壓差和重力方法二者從容器360分離流體。系統300可以包括在一個或複數個流體攝取口370與一個或複數個流體源之間的流體連通，以促進流體的再循環。本文的實施方案通常需要至少一個流體攝取口370，並且可以可選地併入另外的流體攝取口370。在一些實施方案中，流體攝取口370包括篩網或固體收集系統，以阻止水生廢物進入流體攝取口370。
一個或複數個控制設備301可以在容器360內被定位在大致上垂直於鄰近容器壁361的位置，然而並不要求在 排放管與容器壁之間是精確的垂直定向。在這樣的定向下，從一個或複數個控制設備301沿方向305排放的流體在容器360中產生及/或保持大致上環形流動。方向305不一定是絕對方向；更確切地說，方向305描述了與期望流動基本上一致的方向。因此，在容器360中期望環形流動的情況下，與容器壁363相關聯的控制設備301可以沿與從同容器壁361相關聯的控制設備301排放流體的方向305基本上相反(例如180度)的方向305排放流體。從一個或複數個控制設備301排放的流體可以另外地或者可替代地將包含物遞送到容器360，如將在下文論述的。從一個或複數個控制設備301排放流體的速度可以改變，以實現容器360內的期望流動速度。另外，可以設置最小流體速度，以便在控制設備的管路和部件內實現期望水平的沖刷，以防止結垢。例如，控制設備301的管道內的流體速度可以在每秒2英尺至每秒5英尺之間。
為了在容器360內的所有流體深度處均實現合適的流動及/或將包含物一致地引入到容器360內的流體主體中，控制設備301可以被定位在相對於容器360底部的複數個高度處，使得在相對於容器360底部的複數個高度處排放流體。因此，控制系統300能擴展至所有深度的容器。另外地或者可替代地，一個或複數個控制設備301的一個或複數個排放管可以相對於容器底部261成角度或者垂直，使得在相對於容器360底部的複數個高度處排放流體。
通過一個或複數個流體攝取口370藉助於它們在容器360內的定向進一步促進了容器360內的循環流動，其中，流體攝取口370的流體攝取方向基本上相似於容器內流體流動的方向。系統300可以另外地或可替代地包括控制設備301’，該控制設備被定位在鄰近容器壁361的下游端處且處於與鄰近容器壁361大致上平行的位置。從控制設備301’沿方向305’排放流體，該方向305’與由一個或複數個控制設備301保持或產生的期望循環流動一致。與一個或複數個控制設備301相結合，控制設備301’還通過在容器的幾何結構變化處使流體流重新定向來幫助減小流體阻力。
在一些可選的實施方案中，從一個或複數個排放管排放的流體的全部或部分以相對於鄰近容器壁361略微成角度的方式被排放，使得流體匯聚在鄰近容器壁361上。例如，可以從一個或複數個排放管以相對於鄰近容器壁361成約1度、約2.5度、約5度、約7.5度或者約10度的角度排放流體。鄰近容器壁可以包括外壁、分隔體或分劃幾何結構，如下文將描述的。略微成角度的流體排放能夠產生及/或保持大致上循環的流動，同時還促進水生廢物積聚在容器的外周。這樣的積聚有利於淨化容器360內的水生環境，並且進一步簡化水生廢物的移除。水生廢物可以包括容器內的糞便、尿、蛻皮、未耗盡的飼料以及其他不期望的物種。蛻皮是指丟棄的身體生長物，並且可以包括蛻皮的外骨骼，諸如來自甲殼類動物的那些、鱗屑、鉗、指甲等。
成角度的流體排放可以在多種實施方案中單獨地或相組合地實現。在第一實施方案中，流體源350相對於鄰近容器壁361是成角度的。在第二實施方案中，一個或複數個控制設備301相對於鄰近容器壁361是成角度的。在第三實施方案中，從一個或複數個排放管排放的流體相對於排放管是成角度的。通過更改孔口(在圖3A中未示出)的孔角，及/或在排放管的表面上併入排放引導元件諸如翅片，可以實現相對於排放管的成角度的流體排放。在排放管包括複數個孔口的一些實施方案中，僅部分孔口可以被構造成提供成角度的流體排放。
圖3A示出其中一個容器壁361與一個或複數個控制設備301及/或控制設備301’在物理上相關聯的系統300，然而在其他實施方案中，一個或複數個控制設備301及/或控制設備301’可以與兩個或更多個容器壁(例如容器壁361、容器壁362、容器壁363、容器壁364以及它們的組合)相關聯。與一個或複數個控制設備301及/或控制設備301’相關聯的容器壁的數量可以基於容器外周幾何結構來確定。例如，對於長且窄的矩形容器外周幾何結構，使一個或複數個控制設備301及/或控制設備301’與兩個長的容器壁相關聯可能是足夠的或者期望的。如示出的，一個或複數個控制設備301及/或控制設備301’可以始於容器360的外壁。在其他實施方案中，一個或複數個控制設備301及/或控制設備301’可以始於容器360的內部分隔體310。在一些實施方案中，一個或複數個控制設備301及/ 或控制設備301’可以始於及/或關聯於複數個容器外壁(例如，容器壁361和容器壁363)。因此，在這樣的實施方案中，一個或複數個控制設備301及/或控制設備301’的長度可以延伸最高達容器360的長度。在一些實施方案中，一個或複數個控制設備301的長度最高達容器360的長度的一半，或最高達在鄰近容器壁361與分隔體310之間的距離，以便在容器360內生成循環流動。在一些實施方案中，一個或複數個控制設備301可以跨越容器360的整個長度。在一些這樣的實施方案中，排放管的孔口可以被定位成在兩個不同的方向上排放流體，如圖2C中具有孔口256的排放管255''''所示的。在這樣的實施方案中，兩組分離的反向定位孔口可以跨越容器的中心線、分隔體或者分劃幾何結構，以便促進容器360內的循環流動。
控制設備301及/或控制設備301’的數量和佈局可以基於流動生成的需求以及有效地及/或一致地將包含物遞送到容器360的能力來確定。例如，深的箱體可能需要控制設備301及/或控制設備301’處於複數個豎向位置處，以確保在基本上所有的容器360深度處一致及/或合適的流動流及/或包含物遞送。因此，本文描述的實施方案對於所有能想到的箱體幾何結構提供了產業可擴展性。
類似地，圖3A示出其中兩個容器壁362和容器壁364包括一個或複數個流體攝取口370的系統300，然而，在其他實施方案中，三個或更多個容器壁(例如，容器壁361、容器壁362、容器壁363、容器壁364以及它們的組合)可 以包括一個或複數個流體攝取口370。包括一個或複數個流體攝取口370的容器壁的數量可以基於容器外周幾何結構來確定。例如，對於方形容器的周邊幾何結構，為了說明流動產生及/或根據廢物移除所需的，可能期望將流體攝取口370定位在三個或更多個壁上。另外，可能期望在系統300中包括許多流體攝取口370，使得可以將容器水生狀況(例如，鹽度)快速地調節為滿足容器360的水生棲居動物的要求，如下文將描述的。
如本文所有的實施方案所涉及的，容器的外周幾何結構可以包括方形、矩形、圓形和其他多邊形幾何結構，諸如不規則的六邊形幾何結構。可以鑒於例如構造的製造方法或者材料來選擇容器360的周邊幾何結構。容器周邊幾何結構可以另外地或者可替代地被選擇用以促進容器內的流動或減少對容器內的流動的破壞。例如，通過對矩形幾何結構的轉角進行斜切形成的圓形幾何結構、長圓形幾何結構或者不規則六邊形幾何結構各自均可以最小化或者消除不期望的湍流或者渦流。例如，容器的轉角處的湍流可能會導致累積的廢物的不期望擴散。此外，斜角的或者圓角的容器轉角可以減小流動阻力，並且系統泵為了實現期望的流動速度所需要的功率消耗較少。雖然上述實施方案被描述為利用矩形容器外周結構，但要理解的是，所有這樣的實施方案也能夠用現在描述的各種外周幾何結構來實施。另外地或者可替代地，雖然上述實施方案被描述為利用垂直定向於容器底部的容器壁，但壁的其它定向也是適 用的。在一些實施方案中，容器360可以包括天然或者人造的儲水池，諸如池塘。
容器可以可選地包括分隔體，以促進期望的流動流。在一個實施方案中，容器包括以大致上豎向的定向被定位在接近容器360的中心處的平面分隔體310，如圖3A中示出的，以產生循環的流動路徑。平面分隔體310可以延伸為遍及容器360內的流體的整個豎向幅度，或者可替代地遍及其豎向幅度的一部分。可以適當地用三維分隔體諸如柱形結構來代替平面分隔體。雖然上述實施方案已經包括了循環流動模式，但其他流動模式也同樣是可行的。例如，可以使用一系列的分隔體來形成蜿蜒的流動路徑。例如，在單個大容器在經濟上或者空間上優於複數個較小的容器並且棲居的水生生物期望較小的環境空間的情況下，這樣的定向可能是期望的。分隔體還可以用於促成排放管處於較佳的定向(例如，在離容器底部的距離方面及/或相對於鄰近容器壁的定向角度方面)。
容器360的底部可以可選地包括分劃幾何結構。容器底部的分劃幾何結構可以是另外使用的，或者作為分隔體的替代。分劃幾何結構的示例包括併入到容器底部的最低點或頂點。在最低點或頂點任一者的情況下，容器底部可以被劃分成從相關聯的容器側壁分別向下傾斜或向上傾斜的複數個面。例如，對於具有矩形外周幾何結構的容器，容器底部可以包括在最低點或頂點相交的兩個面。類似地，對於具有矩形外周幾何結構的容器，容器底部可以包 括在最低點或頂點相交的四個面。在這樣的實施方案中，容器底部可以包括四個三角形容器底面，或者可替代地，兩個三角形容器底面和兩個矩形底面。
如上文所述，包括最低點或頂點的容器底部可以與成角度的流體排放結合使用或者替代成角度的流體排放，以幫助廢物積聚在容器內。將理解的是，最低點容器底部定向將可能在最低點(例如，容器的中心附近)處積聚廢物，並且頂點容器底部定向將在容器的外周附近積聚廢物。包括頂點和多於兩個底面的容器底部(例如具有矩形外周幾何結構和具有四個面的底部的容器)還可以通過減小流體阻力來提供對循環流動的加強促進。容器底部的頂點和最低點還可以用於例如圓形箱體中，其中，容器底部將包括大致上分別為凸形和凹形的錐形形狀。
如圖3B中示出的，系統300可選地包括一個或複數個流體處理系統380、溫度調節器385、一個或複數個包含物導引器390以及一個或複數個感測器395。在一些實施方案中，系統300為閉環系統，其中，連續地將流體引入到容器360中並將其從容器360中移除。在其他實施方案中，系統300為部分閉環系統，其中，經由一個或複數個流體攝取口370從容器360中移除的流體的一部分從流體循環中分離出來，並且剩餘部分進行再循環。
系統300和相關的方法可以利用從一個或複數個控制設備301及/或控制設備301’排放的流體，來將包含物遞送至容器(例如容器360)內的水生環境。包含物可以包括溫度 受控的流體、鹽、生物絮團、水生飼料、空氣或氣體、抗菌組合物、PH調節劑以及碳源中的一種或多種。生物絮團包括有機材料和微生物(包括細菌、原生動物、藻類等)的富含蛋白質的積聚體。抗菌組合物可以包括例如抗生素、抗病毒藥和抗真菌劑。具體的抗病毒組合物包括在PCT申請第US2015/041592號中描述的那些。PH調節劑的示例包括碳酸氫鈉及其他，並且可以用於控制水生環境的鹼性和酸性。碳源包括單糖、糖漿、甘油及其他。可以從同一流體源350引入多種包含物。可替代地，可以使用複數個流體源來引入包含物。利用複數個控制設備301及/或控制設備301’將包含物遞送到容器(例如容器360)內的水生環境有利地允許在整個容器360中一致且迅速的分佈，並且通過消除在單個或若干個引入點處的高度集中的包含物小群體(pocket)，減小了對容器360內的水生生物的衝擊。因此，可以高度控制容器360內的狀況，同時將已知的包含物遞送(例如，單點飼料引入)的不利方面最小化。類似地，可以經由溫度調節器385來控制容器360內的水生環境的溫度。溫度調節器385可以包括熱交換器、冷卻器、加熱器或它們的組合。同包含物的引入一樣，經由複數個控制設備301及/或控制設備301’修改水生環境的溫度減小了對容器360內的水生生物的溫度衝擊，特別是與使用單個流體引入點來修改溫度的系統相比。
在一些實施方案中，容器360內的狀況是自動化的。一個或複數個感測器395可以包括鹽度感測器、溫度感測 器、顆粒感測器等。鹽度感測器可以用於檢測容器360內的不期望的鹽度水平，並且可以與包含物導引器390通訊，使得可以修改經由包含物導引器390添加到流體源350的鹽的水平。另外，流體處理系統380可以用於過濾從容器360移除的流體。
在一些實施方案中，系統300可以包括複數個容器360。複數個容器360可以在豎向上堆疊，使得它們至少部分地重疊。容器360可以被堆疊以有效地利用設施中的空間，從而促進水生生物從一個容器轉移到另一個容器，或者促進廢物及/或捕獲的水生生物的移除。
如本文所有的實施方案所涉及的，本文描述的水產養殖環境控制系統提供了空前的可擴展性。本文描述的水產養殖環境控制系統可以被設計用於低容量目的，諸如用於非商業目的，或者可以被設計用於高容量目的，諸如用於大規模商業目的。本文描述的水產養殖環境控制系統可以實現水管理目的，包括但不限於溶解氧和期望的流動。該水產養殖環境控制系統具有促進流動在寬度大於12英尺的容器內轉向的能力、功能和靈活性。另外，另外的容器長度僅取決於實現一個或複數個水管理目標所需的泵送能力、管道尺寸以及文丘裡管數中的一個或複數個。可以基於例如水管理目標、空間約束以及收穫的目標產量中的一個或複數個來設計水產養殖環境控制系統的容器的寬度和長度。
如本文所有的實施方案所涉及的，水產養殖環境控制 系統的容器的尺寸過多，就不在本文列舉了。本領域普通技術人員將容易意識到，各種尺寸(包括其廣泛範圍)均能夠實現一個或複數個水管理目標。在一些實施方案中，容器可以為約3英尺寬，約12英尺長。在一些實施方案中，容器可以為約9.5英尺寬，約14英尺長。在一些實施方案中，容器可以為約9.5英尺寬，約37英尺長。在一些實施方案中，容器可以為約12英尺寬，約600英尺長，其中8個容器豎向堆疊，並且每個容器具有約55,000加侖的容量。如本文所有的實施方案所涉及的，容器的高度可以自由地選擇，並且水的深度僅由容器的高度限制。在一些實施方案中，水的深度可以在容器的側邊較大而在容器的頂點處較小。
如本文所有的實施方案所涉及的，水產養殖環境控制系統可以說明及/或促進捕獲的過程。在一些實施方案中，水產養殖環境控制系統可以說明及/或促進將水生生物驅逐到一個或複數個捕獲口。
如本文所有的實施方案所涉及的，水產養殖環境控制系統還可以包括與複數個排放管中的一個或複數個流體連通的清洗溶液源。在一些實施方案中，清洗溶液源經由一個或複數個相關聯的流體供應管道或者一個或複數個閥，諸如內嵌的內含閥，與一個或複數個排放管流體連通。水產養殖環境控制系統可以循環及/或再循環清洗溶液，以清洗水產養殖環境控制系統，包括管道和容器中的每一個。以這種方式，水產養殖環境控制系統可以是自動清洗的。 可以對水產養殖環境控制系統進行清洗，以滿足及/或符合水品質和食品安全標準。
在一些實施方案中，可以使用以下步驟中的一個或複數個步驟來清洗水產養殖環境控制系統：從容器中排出剩餘的鹽水、水生生物和廢物中的一種或多種，並且從清洗溶液源供應清洗溶液到水產養殖環境控制系統。上述排出可以包括從水產養殖環境控制系統移除不期望進行清洗的所有東西。上述供應可以包括開啟閥和從清洗溶液源泵送清洗溶液中的一個或複數個。在一些實施方案中，可以在將清洗溶液供應至水產養殖環境控制系統之前、期間或之後關閉排泄閥。在一些實施方案中，可以在開啟從其處供應清洗溶液的閥之前關閉排泄閥。在一些實施方案中，在關閉排泄閥且開啟從其處供應清洗溶液的閥之後或者與此同時，泵送清洗溶液通過水產養殖環境控制系統。在一些實施方案中，清洗溶液行進經過整個水產養殖環境控制系統一次或多次，以在再次放養之前徹底地清洗和沖洗水產養殖環境控制系統。在一些實施方案中，清洗溶液可以包括臭氧液和消毒劑中的一種或多種。
圖4示出根據本揭露的一個或複數個實施方案的控制水產養殖環境的方法的流程框圖。控制水產養殖環境的方法400可以包括將流體和氣體中的一種或多種供應401到定位在容器403中的複數個排放管402；以及將流體和氣體中的一種或多種從複數個排放管402中的至少一個排放404到容器403，該排放產生或保持容器內的流動。

Claims (19)

  1. 一種水產養殖環境控制系統，包括：定位在容器中的複數個排放管，前述複數個排放管包括一個或複數個孔口；與前述複數個排放管流體連通的流體源；以及與前述複數個排放管中的至少一者流體連通的氣體供應源；其中將流體從前述複數個排放管排放到前述容器中產生或保持流動，前述流動遍佈存在於前述容器內的流體；且其中從前述複數個排放管中的至少一者排放的流體的至少一部分是以相對於鄰近容器壁成角度的方式被排放的，使得前述流體匯聚在前述鄰近容器壁上。
  2. 如請求項1所記載之水產養殖環境控制系統，其中前述複數個排放管中的一者或複數者在前述容器內被定位所在的位置垂直於前述鄰近容器壁。
  3. 如請求項1所記載之水產養殖環境控制系統，其中前述複數個排放管中的一者被定位在前述鄰近容器壁的下游端處且處於與前述鄰近容器壁大致上平行的位置。
  4. 如請求項1所記載之水產養殖環境控制系統，其中前述複數個排放管在前述容器內被定位所在的位置垂直於前述鄰近容器壁。
  5. 如請求項1所記載之水產養殖環境控制系統，其中前述複數個排放管在前述容器內被定位在相對於容器底部的複數個豎向位置。
  6. 如請求項1所記載之水產養殖環境控制系統，其進一步包括與前述複數個排放管中的一者或複數者且與前述流體源和前述氣體供應源中的一者或複數者流體連通的流體供應管道。
  7. 如請求項6所記載之水產養殖環境控制系統，其中前述氣體供應源包括遠離與前述流體供應管道連接的連接端且位於前述容器中的流體面之上的開口端。
  8. 如請求項1所記載之水產養殖環境控制系統，其更進一步包括一個或複數個流體攝取口。
  9. 如請求項1所記載之水產養殖環境控制系統，其更進一步包括一個或複數個溫度調節器。
  10. 如請求項1所記載之水產養殖環境控制系統，其更進一步包括一個或複數個包含物導引器。
  11. 如請求項1所記載之水產養殖環境控制系統，其更進一步包括一個或複數個流體處理系統。
  12. 如請求項1所記載之水產養殖環境控制系統，其更進一步包括一個或複數個感測器。
  13. 如請求項1所記載之水產養殖環境控制系統，其更進一步包括分隔體。
  14. 如請求項1所記載之水產養殖環境控制系統，其中前述容器的底部包括分劃幾何結構。
  15. 如請求項14所記載之水產養殖環境控制系統，其中前述分劃幾何結構包括頂點或最低點。
  16. 如請求項13所記載的水產養殖環境控制系統，其中前述複數個排放管中的一者或複數者包括複數個孔口。
  17. 如請求項1所記載之水產養殖環境控制系統，其更進一步包括與前述複數個排放管中的一者或複數者流體連通的清洗溶液源。
  18. 如請求項17所記載之水產養殖環境控制系統，其中將清洗溶液從前述複數個排放管中的一者或複數者排放到前述容器中使前述水產養殖環境控制系統得以清洗。
  19. 一種控制水產養殖環境的方法，前述方法包括以下步驟：向定位在容器中的複數個排放管供應流體和氣體中的一種或多種；以及將前述流體和前述氣體中的前述一種或多種從前述複數個排放管中的至少一者排放到前述容器，前述排放產生或保持前述容器內的流動；其中排放前述流體和前述氣體中的前述一種或多種包括是以相對於鄰近容器壁成角度的方式排放，使得前述流體匯聚在前述鄰近容器壁上。
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