静态增氧技术及其相关控制设备的研究

论文摘要

摘要：近年来,在水产养殖中逐渐兴起了静态（微孔）增氧技术。静态增氧系统的工作方式是通过空气鼓风机加压,使曝气盘或曝气管均匀扩张并达到设计值,大量微细气泡（直径：20～30um）从管壁冒出,在水中处于烟雾飘散状态溶氧效果显著,从而大幅度提高水中的含氧量,增加水的流动性。本课题通过试验研究了静态（微孔）增氧系统中微孔管的曝气特点,水体中溶解氧的扩散原理及变化规律；微孔管均匀曝气时内部气压的变化规律；水产养殖与溶氧量的关系；微孔曝气在水环境修复中的作用；静态增氧系统各类器件的匹配,及其自动控制；并对在水产养殖中物联网的运用进行了初步探讨。在理论研究的基础上,设计了微孔管弥散增氧系统输气管网的闭合回路,通过试验,得到静态（微孔）增氧装备在不同养殖种群中使用的养殖和水质数据,总结出微孔管弥散型增氧系统合理的设计方案,并最终组建了自动控制系统。主要的研究结果如下：1.通过研究静态（微孔）增氧系统中微孔管的曝气特点,水体中溶解氧的扩散原理及变化规律,结果表明：传统的机械式增氧采用的是叶轮、水车、射流等机械,利用叶轮、水车叶片等通过搅动水体,造成水与气体的界面接触,从而为上层水体增氧,造成底层水体增氧不明显,且效率不高；相比之下微孔增氧系统不但能对整个水体进行增氧,同时增氧效率高达30%-40%,动力效率也有大幅提高。2.研究了静态增氧系统各类器件的匹配,及其自动控制；结果表明系统应选用回转式风机,风机出口采用镀锌管,其他部分采用UPVC给水管,把分支管道连接到最高水位线以上安装控制球阀,用于控制调节曝气管的出气量；并且增加了自动控制系统,实现无人化管理。3.研究了溶解氧与水产养殖的关系：试验表明,D0含量对水生生物的繁殖、苗种的培养以及其摄食率、饵料利用率和增重率都有很大影响；DO还是水体水质的重要指标,丰富的D0既可以直接参与有机质的氧化分解反应,促进物质循环和消除有毒的生物代谢产物,又能促进水中好氧性细菌的大量繁殖,加快有机物的生物降解速率。从而减轻了部分有毒物质对养殖生物的毒害作用。4.物联网应用到水产养殖中,不但能实现自动控制,还能将影响鱼儿生长的多种因素结合起来综合分析,经服务器处理后实现更为准确的自动化控制；同时远在外地的养殖场管理人员还能利用手机、电脑等通过网络获取养殖水域相关信息,真正实现实时监控,并可给系统下达指令,人为控制外围设备的起停。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 研究的背景与意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 多种增氧技术在水产养殖上应用情况
• 1.2.2 微孔曝气增氧相比机械增氧的主要特点
• 1.2.3 目前微孔曝气增氧应用中存在的问题
• 1.2.4 微孔曝气增氧在工业与环境保护中应用情况
• 1.2.5 增氧设备应用自动控制系统的情况
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第二章 静态增氧系统的研究
• 2.1 静态增氧的定义
• 2.2 溶解氧与水产养殖
• 2.2.1 养殖水体溶氧要求
• 2.2.2 鱼虾蟹缺氧时的反应
• 2.2.3 养殖水体中DO对水生生物的影响
• 2.2.4 养殖水体中DO的变化
• 2.3 微孔增氧的理论依据
• 2.3.1 气液混合中的传氧理论
• 2.3.2 气泡与增氧速率的关系
• 2.3.3 结果和讨论
• 2.4 静态增氧器件的选择
• 2.4.1 微孔管制取要求
• 2.4.2 微孔管制取过程
• 2.4.3 微孔管性能对比试验
• 2.4.4 微孔管增氧能力测试
• 2.4.5 鼓风机的选型对比
• 2.4.6 主管管径设计
• 2.4.7 静态增氧系统设计
• 第三章 微孔增氧对水体综合环境改善的研究
• 3.1 鼓风机—微孔布气管曝气系统
• 3.2 污水处理厂基本流程
• 3.3 河道曝气法
• 第四章 静态增氧系统的实际运用试验
• 4.1 虾蟹养殖中的实践
• 4.1.1 池塘选择
• 4.1.2 清整消毒
• 4.1.3 设置围栏
• 4.1.4 栽种水草
• 4.1.5 安装微管增氧设备
• 4.1.6 苗种放养
• 4.1.7 饲料投喂
• 4.1.8 水质管理
• 4.1.9 捕捞上市
• 4.1.10 养殖结果
• 4.1.11 分析与讨论
• 4.1.12 河蟹池安装使用微孔增氧设旋注意要点
• 4.2 目前推广中出现的问题与应对
• 4.2.1 微孔曝气管的常见问题及解决办法
• 第五章 静态增氧自动控制系统
• 5.1 增氧自动控制系统设计思路
• 5.2 增氧自动控制系统框图设计
• 5.3 物联网技术运用于水产养殖的探索
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢