一種新能源水域增氧凈化及肥料回收系統的技術實現

許萌

摘 要：水域增氧凈化耗能巨大，而將"垃圾"的風電和光伏發電用來供能可以節約能源，降低成本。擬對從這一出發點而提出的一種新能源水域增氧凈化及肥料回收系統進行技術實現，詳細介紹其工作原理和系統組成，方便對這一系統感興趣的技術人員實現其功能。

關鍵詞：水域增氧；凈化清潔；肥料回收；技術實現

1.引言

本系統使用聯合式風能、太陽能發電，充分利用了水域環境寬闊，風資源和太陽能資源充足的特點，而目前太陽能和風能的運用與開發已逐步完善，充足的實踐經驗能支持風能、太陽能的聯合發電。風光互補發電儲能系統利用太陽能光伏發電和風力發電在資源上的互補性和這兩種發電方式功率轉換部分結構的相似性，能最大限度的利用能源并減小儲能設備的使用量。通過查閱大量文獻資料，組合出可以應用于實際中的優化功能方案——新能源水域增氧凈化及肥料回收系統，在電力系統里增加儲能系統達到平抑波動的作用，目前國內外已采用該方式減少棄風。

相較于水底出氧要克服的高水壓，水平的虹吸抽水降低了水的壓勢，減少了對空氣壓縮機的大功率需求，同時空氣與水的大面積得到大面積接觸，增加了溶氧量，同時對底部水的吸收促進了水體的循環，水體里溶氧量大大提升。

過濾自清潔裝置配合肥料堆積處的使用，一方面可清除水底積淤，減少人工成本，清潔了水體，降低水體爆藻、病害的幾率，另一方面將雜質的堆積回收利用，滿足了當代節能減排新倡導，也使系統資源利用最大化。

2.工作原理

1、電能產生及存儲過程

風力推動風力發電機葉片旋轉切割磁場產生感應電動勢，陽光直射太陽能電池板為硅元素中的電子提供能量使其激發擴散形成電流，這些都產生了電能，經穩壓裝置穩壓，存儲到蓄電裝置中待用。

2、空氣出流過程

當蓄電裝置中的電量達到某一上限值時，向啟動裝置輸出電信號使其開啟，空氣壓縮裝置啟動，將空氣壓縮從主管道排出，由于主管道壓強增大，產生虹吸效應，將水域底部的水從支路管道抽入主管道，隨壓縮空氣一起排出，一旦水流從主管道排出，整個過程將能持續進行。當蓄電裝置中的電量達到某一下限值時，向啟動裝置輸出電信號使其關閉，空氣壓縮裝置關閉，該過程隨之結束。

3、水循環過程

混有淤泥的水域底部水流經支路管道進入主管道排出，遇在排水口對應下方（非垂直下方，因排出的水流要做一個拋物運動，過濾網的中心與流體主流流線上某一點重合）的過濾網，過濾出淤泥后排回水域，當淤泥重量達到設定最大值時，壓敏傳感器發出電信號，小電機工作將伸縮桿縮回使過濾網平面傾斜一個角度（由系統算出），過濾網網孔閉合使繼續流出的水流將大部分淤泥沖向排肥料管道排向其他地方處理，當淤泥重量達到設定最小值時，壓敏傳感器發出電信號，小電機工作將伸縮桿伸縮使過濾網平面恢復水平，過濾網網孔打開，重復上述過程。

3.系統組成

1、聯合式風能和太陽能發電及電能儲存裝置

組成：若干小功率垂直軸風力發電機、若干硅光伏太陽能電池板、多組蓄電池、若干穩壓器

作用：風力發電機與太陽能電池板提供清潔的電能；穩壓器將不平穩不持續的風能轉變為持續平穩的電能；蓄電池存儲已持續平穩的電能。

2、空氣壓縮裝置及匹配的變壓裝置

組成：緩沖氣瓶、啟動裝置、加壓裝置、氣壓盤、輸出裝置、若干變壓器

作用：啟動裝置使整個壓縮過程開啟；加壓裝置使進入到整個裝置中的空氣升壓，；緩沖氣瓶存儲加壓后氣體；氣壓盤防止氣壓過高損壞儀器；輸出裝置輸出加壓后的穩定氣流；變壓器使其他各部分獲得適合自己的電壓

3、帶有止逆閥的虹吸管路

組成：止逆閥、主干路、水域底部抽水支路

作用：止逆閥防止空氣壓縮裝置因故障停止，管中未排出剩余加壓空氣將水吸入前置發電儲電裝置中導致帶電器件短路燒毀；主干路為加壓空氣及輸出增氧后的水提供通路，并使之重新排入水域；水域底部抽水支路為被從水域底部抽出混有淤泥的水提供通路。

4、過濾自清潔裝置

組成：伸縮桿、可開閉過濾網、排肥料管道、壓敏傳感器、小電動機

作用：壓敏傳感器感知過濾網上淤泥的重量，達到一定值時向控制伸縮桿和過濾網的小電機輸出電信號；伸縮桿在過濾網底下一側正中間，隨電信號伸縮；過濾網過濾水和淤泥，隨電信號網孔開閉；排肥料管道將被水沖下的淤泥送到其他地方處理；小電機實現伸縮桿的伸縮和過濾網的開閉

4.結束語

在水產養殖或水域地區，該系統具有科學性、創新性和實用性，在大力建設能源節約型和環境友好型社會的今天，具有廣闊的前景。在偏遠島礁地區、軍區和山區梯田建設中，該系統的應用具有更大的意義。

越大型的水產養殖地區越是對水體溶氧、水質凈化有著高要求。該系統具有發電、儲電、用電三位一體的設計思路，獨立于當地電網，自給自足，利用全新的加壓空氣虹吸抽水、新穎的過濾自凈化裝置，在加大溶氧的同時節能以及資源運用的擴大化，將能為水域的增氧凈化帶來全新的狀態。新能源水域增氧凈化及肥料回收系統系統具有獨立系統性高、穩定性好、經濟節約、節能減排、新穎實用等優點，將在以后的工程實踐中得以進一步發展和完善，為我國建設能源節約型和環境友好型社會做出一定的貢獻。

參考文獻：

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