基于移动曝气帷幕缓解复杂流场河道网箱内水体过饱和TDG的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了基于移动曝气帷幕缓解复杂流场河道网箱内水体过饱和TDG的装置及方法，上述装置包括空气压缩机、水流流向计、曝气管组件和控制计算机；曝气管组件设于网箱迎水面的外侧，包括平设置的曝气管排；空气压缩机与曝气管连通，空气压缩机、TGP测定仪、温度测量仪、水流流向计、控制阀和角度调节机构与控制计算机信号连接，控制计算机根据水流流向实时通过角度调节机构调节曝气管排相对于网箱迎水面的角度使曝气产生的曝气帷幕与水流之间的夹角为90

【技术实现步骤摘要】
基于移动曝气帷幕缓解复杂流场河道网箱内水体过饱和TDG的装置及方法


[0001]本专利技术属于水体总溶解气体过饱和领域，涉及促进水体过饱和总溶解气体释放的装置和方法。

技术介绍

[0002]网箱鱼类养殖是自上世纪五十年代开始出现的水产养殖方式，在经济快速发展和渔业资源供不应求的现状下，网箱鱼类养殖成为了弥补渔业资源短缺的方式之一。网箱鱼类养殖能够促进水产经济，提高水库、湖泊的鱼产量，减少对天然鱼类的捕捞，为居民提供新的生产门路，还能大量节约养鱼用地面积，不与农争地，不与工、农业争水。
[0003]近年来，高坝建设与流域梯级开发均取得了巨大成就。高坝泄水过程中，水流由坝前高水位快速跌落至坝下低水位，形成强掺气水流，进入水垫塘或消力池时，由于水压增强导致大量气体溶入水中，相对于当地大气压强成为总溶解气体(Total Dissolved Gas,简称TDG)过饱和水体。诸多自然因素和人为因素均可能造成溶解氧(Dissolved oxygen,简称DO)、溶解氮(Dissolved nitrogen,简称DN)和总溶解气体(TDG)过饱和。如井水及泉水中可能含有高浓度的溶解的DN、DO，人工养殖鱼塘内由于气温骤升、光合作用过强等也可能出现TDG过饱和现象。泄水造成的溶解气体过饱和特别是TDG过饱和可能直接导致河道内鱼类患“气泡病”(Gas Bubble Disease)。虽然天然河道中的天然鱼类可以寻求逃避来减缓TDG过饱和对其的影响，但处于河道网箱内的鱼类因网箱的限制则无法躲避，这会导致网箱内的鱼类大规模死亡，从而降低渔业产量，影响经济效益，还会影响河道或者库区的水生生态环境。
[0004]现有技术中尚无有关缓解河道网箱内水体TDG过饱和方面的报道。有研究者基于过饱和TDG释放机理提出有关降低养殖鱼塘水体中过饱和TDG的方法，如利用虹吸装置、填料柱、活性炭及种植水草等人工辅助手段来促进过饱和TDG释放。但由于装置复杂性高、经济性差、处理流量低下、受湍动限制、易造成水体中溶解氧欠饱和、装置体积大等缺点，这些方法难以在大尺度及大流量水体中广泛应用。而在实际河道中，网箱布设位置所处环境通常水流流向多变且流态复杂，当遇到TDG过饱和水流时，现有降低水体过饱和TDG的方法更加难以应用。
[0005]也有学者根据过饱和TDG释放机理提出利用曝气来加快过饱和TDG释放，但目前关于曝气促进过饱和TDG的释放的研究主要针对的是静水，即在静水中进行曝气，没有考虑水体流动速度和紊动状态对TDG释放的影响，缺乏对流动水体处理效果及相关规律的研究。而与TDG释放紧密相关的曝气量、曝气深度和曝气方向等多种因素都受到实际河道中水流流态的影响，因此在静水中曝气促进过饱和TDG释放的技术也难以有效地用于缓解实际河道中的TDG过饱和问题。若能开发出可有效促进实际河道的流动水体中过饱和TDG的释放的相关技术，以缓解高饱和度TDG水流对网箱中鱼类的不利影响，对于河道网箱养殖的发展将产生重要的实际应用价值和现实意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于移动曝气帷幕缓解复杂流场河道网箱内水体过饱和TDG的装置及方法，利用移动曝气帷幕促进流场复杂河道水体中过饱和TDG释放，解决复杂流场河道内网箱鱼类养殖中水体TDG过饱和的问题。
[0007]本专利技术的主要技术构思是：在河道网箱迎水面布置曝气管组件和水流流向计，根据水流流向计测定的水流流向来调整曝气管的角度，进而使曝气产生的曝气帷幕与水流方向之间基本垂直，以确保曝气帷幕与水流之间的有效接触面积最大化，促使河道水体的TDG快速释放，进而有效降低网箱内水体的TDG饱和度。利用TGP测定仪和温度测量仪实时监测网箱内水体的TDG饱和度和温度，根据网箱中的鱼类在测量温度下对TDG饱和度的耐受阈值与网箱内水体的实际TDG饱和度之间的差异，实时调控曝气量，实现河道网箱内水体的TDG饱和度的及时调控。通过以上技术构思来解决复杂流场河道内网箱鱼类养殖面临的水体过饱和TDG难以及时和有效消除等问题。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]基于移动曝气帷幕缓解复杂流场河道网箱内水体过饱和TDG的装置，包括TGP测定仪、温度测量仪、空气压缩机、气体流量计、压力表、水流流向计、曝气管组件以及控制计算机；
[0010]曝气管组件设于网箱迎水面的外侧，由支架和至少一排水平设置的曝气管排构成，每排曝气管排包括至少两根并列连接的曝气管，曝气管上布设有若干曝气头，支架上安装有水流流向计；曝气管排相对于网箱迎水面的角度通过角度调节机构调节；
[0011]空气压缩机的出气口经管件与曝气管连通，空气压缩机与曝气管之间的管道上设有控制阀、气体流量计和压力表；TGP测定仪和温度测量仪安装于网箱内；
[0012]空气压缩机、TGP测定仪、温度测量仪、水流流向计、控制阀以及角度调节机构均与控制计算机信号连接，控制计算机根据水流流向计测得的水流流向数据实时通过角度调节机构调节曝气管排相对于网箱迎水面的角度使曝气产生的曝气帷幕与水流之间的夹角为90
°±5°
，控制计算机根据TGP测定仪测得的TDG饱和度数据与网箱中鱼类对TDG饱和度的耐受阈值实时调节控制阀的开启程度以及空气压缩机的开启、关闭状态。
[0013]上述装置的技术方案中，曝气帷幕是指曝气管排上的曝气头在水下曝气形成的一道气体屏障。
[0014]上述装置的技术方案中，控制计算机根据水流流向计测得的水流流向数据实时通过角度调节机构调节曝气管排相对于网箱迎水面的角度使曝气产生的曝气帷幕与水流之间的夹角，越接近90
°
，促进水体中TDG释放的效果越好，为了保证高效促进水体中TDG释放的效果，最基本地，该角度应该在90
°±5°
范围内，该角度优选为90
°±3°
，该角度进一步优选为90
°±2°
。
[0015]上述装置的技术方案中，曝气管组件的支架通过安装架固定在网箱迎水面的外侧，支架由横杆以及若干与横杆相连的竖杆构成，曝气管排由至少两根曝气管通过若干连接管并列连接，连接管上设有衔接头，各衔接头与各竖杆的下端可转动连接。一种可行的衔接头与竖杆的连接方式为：衔接头呈管状，衔接头的内径大于竖杆的直径，衔接头的下端固定在连接管上，衔接头垂直于连接管，竖杆的下端插入衔接头内并通过关节轴承连接。
[0016]上述装置的技术方案中，角度调节机构最好是位于每一排曝气管排最两端的衔接
头与竖杆相连接的区域，设置在最两端有利于增加曝气管排相对于网箱迎水面的角度调节的平稳性。角度调节机构包括主动齿轮、驱动主动齿轮转动的电机以及从动齿轮，主动齿轮安装在于竖杆连接的齿轮连接杆上，主动齿轮的轴与竖杆的轴平行，从动齿轮安装在衔接头上并以衔接头为轴，主动齿轮与从动齿轮相互咬合，在电机驱动下，主动齿轮转动带动从动齿轮转动进而带动曝气管排运动，调节曝气管排相对于网箱迎水面的角度。
[0017]进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于移动曝气帷幕缓解复杂流场河道网箱内水体过饱和TDG的装置，其特征在于，包括TGP测定仪(2)、温度测量仪(3)、空气压缩机(4)、气体流量计(5)、压力表(6)、水流流向计(7)、曝气管组件(8)以及控制计算机(9)；曝气管组件(8)设于网箱(1)迎水面的外侧，由支架(8
‑
1)和至少一排水平设置的曝气管排(8
‑
2)构成，每排曝气管排包括至少两根并列连接的曝气管，曝气管上布设有若干曝气头，支架上安装有水流流向计(7)；曝气管排相对于网箱迎水面的角度通过角度调节机构调节；空气压缩机(4)的出气口经管件与曝气管连通，空气压缩机与曝气管之间的管道上设有控制阀(12)、气体流量计(5)和压力表(6)；TGP测定仪(2)和温度测量仪(3)安装于网箱内；空气压缩机(4)、TGP测定仪(2)、温度测量仪(3)、水流流向计(7)、控制阀(12)以及角度调节机构均与控制计算机信号连接，控制计算机根据水流流向计测得的水流流向数据实时通过角度调节机构调节曝气管排相对于网箱迎水面的角度使曝气产生的曝气帷幕与水流之间的夹角为90
°±5°
，控制计算机根据TGP测定仪测得的TDG饱和度数据与网箱中鱼类对TDG饱和度的耐受阈值实时调节控制阀的开启程度以及空气压缩机的开启、关闭状态。2.根据权利要求1所述基于移动曝气帷幕缓解复杂流场河道网箱内水体过饱和TDG的装置，其特征在于，曝气管组件(8)的支架(8
‑
1)通过安装架(11)固定在网箱(1)迎水面的外侧，支架(8
‑
1)由横杆(8
‑1‑
1)以及若干与横杆相连的竖杆(8
‑1‑
2)构成，曝气管排(8
‑
2)由至少两根曝气管通过若干连接管(8
‑2‑
1)并列连接，连接管上设有衔接头(8
‑
3)，各衔接头与各竖杆的下端可转动连接。3.根据权利要求2所述基于移动曝气帷幕缓解复杂流场河道网箱内水体过饱和TDG的装置，其特征在于，角度调节机构位于每一排曝气管排最两端的衔接头(8
‑
3)与竖杆(8
‑1‑
2)相连接的区域，角度调节机构包括主动齿轮(10
‑
1)、驱动主动齿轮转动的电机(10
‑
2)以及从动齿轮(10
‑
3)，主动齿轮安装在于竖杆连接的齿轮连接杆上，主动齿轮的轴与竖杆的轴平行，从动齿轮安装在衔接头上并以衔接头为轴，主动齿轮与从动齿轮相互咬合，在电机驱动下，主动齿轮转动带动从动齿轮转动进而带动曝气管排运动，调节曝气管排相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁雨亮，刘扬扬，李然，冯镜洁，任爽，王崇霖，张天予，
申请(专利权)人：长江水资源保护科学研究所，
类型：发明
国别省市：