分析水域增氧清潔耗能現(xiàn)狀及創(chuàng)新措施

許萌

摘要：我國(guó)水域遼闊，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá)，往往需要大功率底部增氧機(jī)為水體增氧，同時(shí)還要經(jīng)常對(duì)水域進(jìn)行人工清潔，這兩個(gè)過程中產(chǎn)生的能耗無疑是巨大的。現(xiàn)擬對(duì)我國(guó)水域增氧、清潔以及由此產(chǎn)生的耗能情況的分析，在某些亟待改進(jìn)的問題上進(jìn)行有理論根據(jù)的創(chuàng)新，提出一些建設(shè)性的意見。

關(guān)鍵詞：水域增氧；水域清潔；耗能現(xiàn)狀；創(chuàng)新措施

1.引言

隨著化石能源的日益枯竭，國(guó)家大力倡導(dǎo)建設(shè)能源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)。資源和環(huán)境壓力是制約我國(guó)長(zhǎng)期發(fā)展的重要瓶頸，需求側(cè)的節(jié)能降耗成為了重要的解決之道。水域的增氧及清潔就是其中一個(gè)方面。我國(guó)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖的巨大需求使得越來越多的水域增氧機(jī)投入運(yùn)營(yíng)，產(chǎn)生了越來越多的能耗，對(duì)資源和環(huán)境都造成了一定的壓力。急需對(duì)此類問題予以關(guān)注、了解、分析及解決。用一種耗能更低的創(chuàng)新方法來對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)。

2.目前我國(guó)水域增氧清潔耗能現(xiàn)狀

水域的耗能主要來源于增氧及清潔兩大方面，故從這兩大方面進(jìn)行現(xiàn)狀分析。

2.1水域增氧耗能現(xiàn)狀

我國(guó)水域遼闊，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá)，往往需要大功率底部增氧機(jī)為水體增氧，并且普遍使用電網(wǎng)進(jìn)行供電，僅北京地區(qū)就有水域面積48000公頃，占總面積的2.9%，每月為水體增氧耗電超過50萬度，能耗巨大。市面上流通的水域增氧機(jī)往往都是0.5-1.5千瓦級(jí)別，以一臺(tái)大量射流式增氧機(jī)（1.5kw）為例，一個(gè)月（按30天算）的耗能就高達(dá)1080千瓦時(shí)的電能。

2.2水域清潔耗能現(xiàn)狀

主要集中于各種打撈船、水域環(huán)衛(wèi)作業(yè)船只的供能，以及為能有相關(guān)的環(huán)衛(wèi)人員所需的一系列管理和培養(yǎng)方面的隱形耗能。耗能無疑也是巨大的。

3.水域增氧清潔耗能創(chuàng)新措施

基于以上現(xiàn)狀，現(xiàn)提出一種新能源水域增氧凈化及肥料回收系統(tǒng)的構(gòu)想。該系統(tǒng)由聯(lián)合式風(fēng)能和太陽能發(fā)電及電能儲(chǔ)存裝置、空氣壓縮裝置及匹配的變壓裝置、帶有止逆閥的虹吸管路、過濾自清潔裝置等組成。其工作原理為采用聯(lián)合式風(fēng)能和太陽能發(fā)電，將電能儲(chǔ)存到蓄電裝置中，通過變壓裝置對(duì)合適規(guī)格的空氣壓縮機(jī)供電壓縮空氣，空氣壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)高壓氣體射流提供虹吸管路一定的真空度，驅(qū)動(dòng)水循環(huán)并為射流水加氧，多孔出口對(duì)應(yīng)下方設(shè)置水體過濾及自清潔裝置，水經(jīng)過濾網(wǎng)流回水域，完成循環(huán)。設(shè)定蓄電裝置兩個(gè)電量，啟動(dòng)和終止循環(huán)。傳統(tǒng)增氧裝置需要較大功率連續(xù)驅(qū)動(dòng)提供高揚(yáng)程或克服水底壓勢(shì)能，本系統(tǒng)相同增氧量耗電少。另設(shè)過濾自清潔裝置濾除魚糞和藻類等同時(shí)在附近收集肥料并堆積存放，既為水域增氧凈化又可肥料回收利用。以下是其具體的創(chuàng)新點(diǎn)。

3.1增氧新方式：利用高壓空氣流產(chǎn)生虹吸作用，啟動(dòng)水循環(huán)，并使水與空氣充分接觸

該系統(tǒng)通過空氣加壓裝置，將加壓后的空氣釋放到水平的管道內(nèi)，高速的流通空氣與支管里的水面之間達(dá)到構(gòu)成虹吸現(xiàn)象的條件，虹吸差壓將管道的水不斷抬升至水平管道，不斷地加壓空氣推動(dòng)水流至水平管道出口，不斷地加壓空氣與水體流動(dòng)產(chǎn)生真空度，從而底部水體不斷被抬升抽出，實(shí)現(xiàn)了抽水功能。而加壓后的空氣與水流相遇會(huì)被打散成細(xì)泡，加大了水與空氣的接觸面積，而低溶氧量的底部水將會(huì)充分溶解空氣中的氧氣。全新的虹吸抽水，加大了水體的溶氧，其次，利用水平管道虹吸抽水，降低了水的壓勢(shì)，減少了對(duì)空氣壓縮機(jī)的功率需求，達(dá)到了節(jié)能的效果。

3.2過濾自凈化：通過智能控制的過濾裝置，分離出水體的雜質(zhì)，達(dá)到凈化效果

該系統(tǒng)在水平通道下方某一位置放置過濾裝置，利用水流出的沖力，水體附帶的雜質(zhì)（底淤，魚糞等）被過濾板濾除并被留置在過濾板上，雜質(zhì)不斷堆積在過濾板上，當(dāng)堆積到一定重量，會(huì)觸動(dòng)過濾板的敏感觸動(dòng)裝置，使過濾板傾斜至肥料堆積入口處，當(dāng)水流下時(shí)，帶動(dòng)堆積的雜質(zhì)流入肥料堆積處，同時(shí)起到了對(duì)過濾板清潔和水體凈化效果。過濾自凈化的自動(dòng)控制使得整個(gè)水域循環(huán)里產(chǎn)生的廢物的到了回收利用，同時(shí)這些富含植物微生物生長(zhǎng)所需物的濾除，可以很大程度的降低水域爆發(fā)藻類、病害的幾率，減少底部積淤呼吸作用消耗水體氧氣。

3.3肥料回收利用：堆積的肥料將回收利用

該系統(tǒng)將水體中附帶的雜質(zhì)（大部分為底部積淤、魚糞等物質(zhì)）過濾經(jīng)水沖如肥料堆積處，在肥料堆積處，經(jīng)過太陽將其中水蒸發(fā)，從而得到固體物質(zhì)，由于其大部分組成為底部積淤和魚糞，富含作物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是綠色健康的天然肥料，通過對(duì)其收集利用作為肥料使用實(shí)現(xiàn)廢物回收利用。

3.4通過物聯(lián)網(wǎng)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行智能管理與控制

該系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)，用中心計(jì)算機(jī)對(duì)各個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的機(jī)器、設(shè)備、人員進(jìn)行集中管理、控制，節(jié)省人力、財(cái)力。系統(tǒng)子節(jié)點(diǎn)搜集數(shù)據(jù)將其匯總到中心節(jié)點(diǎn)同時(shí)通過收集小數(shù)據(jù)，最后聚集成大數(shù)據(jù)，用以更新設(shè)計(jì)思路、確定更加優(yōu)效的方案。

3.5利用“風(fēng)電—太陽能儲(chǔ)能聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)”，將不平穩(wěn)風(fēng)能轉(zhuǎn)換為平穩(wěn)持續(xù)清潔能源

該系統(tǒng)電能主要來源于架設(shè)在水面（主要位置通過長(zhǎng)期檢測(cè)定于風(fēng)速較大處）的風(fēng)力發(fā)電機(jī)（例如變槳距失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，在低于額定風(fēng)速時(shí)通過改變槳距角，使其功率輸出增加，或保持一定的槳距角運(yùn)行以適應(yīng)風(fēng)力較小的天氣）和光伏太陽能板，直接帶動(dòng)空氣壓縮抽水裝置或?qū)㈦娔軆?chǔ)存進(jìn)蓄電池進(jìn)行蓄能。方案運(yùn)用廣泛，對(duì)于海島等有特殊供電需要的地區(qū)，可因地制宜地進(jìn)行供電建設(shè)。

該系統(tǒng)能量緩沖裝置成本較低，且效果顯著，實(shí)現(xiàn)了由不穩(wěn)定輸出向穩(wěn)定能源輸出的過程。使得大功率風(fēng)機(jī)在短時(shí)間內(nèi)積累的能量能夠連續(xù)、均勻地釋放，由此可使用功率較小的電機(jī)發(fā)電，大大降低了電機(jī)成本，減少了電機(jī)生產(chǎn)耗能。

4.結(jié)束語

在能源競(jìng)爭(zhēng)日益銳化的今天，節(jié)能必然能帶來十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。希望這篇文章能為從事水產(chǎn)養(yǎng)殖、水域清潔等相關(guān)方面的人員提供有益的幫助。若追求效益最大化，最好是能夠因地制宜，針對(duì)各自不同的情況采取某個(gè)或多個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)來予以完善。

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