分析水域增氧清潔耗能現狀及創新措施

許萌

摘要：我國水域遼闊，水產養殖業發達，往往需要大功率底部增氧機為水體增氧，同時還要經常對水域進行人工清潔，這兩個過程中產生的能耗無疑是巨大的。現擬對我國水域增氧、清潔以及由此產生的耗能情況的分析，在某些亟待改進的問題上進行有理論根據的創新，提出一些建設性的意見。

關鍵詞：水域增氧；水域清潔；耗能現狀；創新措施

1.引言

隨著化石能源的日益枯竭，國家大力倡導建設能源節約型和環境友好型社會。資源和環境壓力是制約我國長期發展的重要瓶頸，需求側的節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方面。我國對水產養殖的巨大需求使得越來越多的水域增氧機投入運營，產生了越來越多的能耗，對資源和環境都造成了一定的壓力。急需對此類問題予以關注、了解、分析及解決。用一種耗能更低的創新方法來對此進行改進。

2.目前我國水域增氧清潔耗能現狀

水域的耗能主要來源于增氧及清潔兩大方面，故從這兩大方面進行現狀分析。

2.1水域增氧耗能現狀

我國水域遼闊，水產養殖業發達，往往需要大功率底部增氧機為水體增氧，并且普遍使用電網進行供電，僅北京地區就有水域面積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往往都是0.5-1.5千瓦級別，以一臺大量射流式增氧機（1.5kw）為例，一個月（按30天算）的耗能就高達1080千瓦時的電能。

2.2水域清潔耗能現狀

主要集中于各種打撈船、水域環衛作業船只的供能，以及為能有相關的環衛人員所需的一系列管理和培養方面的隱形耗能。耗能無疑也是巨大的。

3.水域增氧清潔耗能創新措施

基于以上現狀，現提出一種新能源水域增氧凈化及肥料回收系統的構想。該系統由聯合式風能和太陽能發電及電能儲存裝置、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合式風能和太陽能發電，將電能儲存到蓄電裝置中，通過變壓裝置對合適規格的空氣壓縮機供電壓縮空氣，空氣壓縮機啟動時高壓氣體射流提供虹吸管路一定的真空度，驅動水循環并為射流水加氧，多孔出口對應下方設置水體過濾及自清潔裝置，水經過濾網流回水域，完成循環。設定蓄電裝置兩個電量，啟動和終止循環。傳統增氧裝置需要較大功率連續驅動提供高揚程或克服水底壓勢能，本系統相同增氧量耗電少。另設過濾自清潔裝置濾除魚糞和藻類等同時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。以下是其具體的創新點。

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

該系統通過空氣加壓裝置，將加壓后的空氣釋放到水平的管道內，高速的流通空氣與支管里的水面之間達到構成虹吸現象的條件，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水流至水平管道出口，不斷地加壓空氣與水體流動產生真空度，從而底部水體不斷被抬升抽出，實現了抽水功能。而加壓后的空氣與水流相遇會被打散成細泡，加大了水與空氣的接觸面積，而低溶氧量的底部水將會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，減少了對空氣壓縮機的功率需求，達到了節能的效果。

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，達到凈化效果

該系統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（底淤，魚糞等）被過濾板濾除并被留置在過濾板上，雜質不斷堆積在過濾板上，當堆積到一定重量，會觸動過濾板的敏感觸動裝置，使過濾板傾斜至肥料堆積入口處，當水流下時，帶動堆積的雜質流入肥料堆積處，同時起到了對過濾板清潔和水體凈化效果。過濾自凈化的自動控制使得整個水域循環里產生的廢物的到了回收利用，同時這些富含植物微生物生長所需物的濾除，可以很大程度的降低水域爆發藻類、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

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

3.4通過物聯網對該系統進行智能管理與控制

該系統通過物聯網，用中心計算機對各個獨立系統的機器、設備、人員進行集中管理、控制，節省人力、財力。系統子節點搜集數據將其匯總到中心節點同時通過收集小數據，最后聚集成大數據，用以更新設計思路、確定更加優效的方案。

3.5利用“風電—太陽能儲能聯合運行系統”，將不平穩風能轉換為平穩持續清潔能源

該系統電能主要來源于架設在水面（主要位置通過長期檢測定于風速較大處）的風力發電機（例如變槳距失速型風力發電機組，在低于額定風速時通過改變槳距角，使其功率輸出增加，或保持一定的槳距角運行以適應風力較小的天氣）和光伏太陽能板，直接帶動空氣壓縮抽水裝置或將電能儲存進蓄電池進行蓄能。方案運用廣泛，對于海島等有特殊供電需要的地區，可因地制宜地進行供電建設。

該系統能量緩沖裝置成本較低，且效果顯著，實現了由不穩定輸出向穩定能源輸出的過程。使得大功率風機在短時間內積累的能量能夠連續、均勻地釋放，由此可使用功率較小的電機發電，大大降低了電機成本，減少了電機生產耗能。

4.結束語

在能源競爭日益銳化的今天，節能必然能帶來十分可觀的經濟效益。希望這篇文章能為從事水產養殖、水域清潔等相關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，針對各自不同的情況采取某個或多個創新點來予以完善。

參考文獻：

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