一种基于人工智能的养殖污水处理设备及方法与流程

本发明涉及污水处理技术领域，特别是一种基于人工智能的养殖污水处理设备及方法。

背景技术：

在水产类养殖业中，养殖用水水质作为鱼类等生长最重要的一环，其水源需经多阶段、步骤的处理才能作为养殖用水，同时其养殖用水时效性直接受养殖规模决定，养殖污水中残留有大量的鱼类粪便及粪便发酵产生的氨氮等，影响水质的同时抑制了水中的含氧量，导致无法循环利用，不仅增加了养殖成本，同时造成了水资源的浪费。

基于以上存在的问题，需要研究当今时代适合用于养殖污水处理的人工智能处理设备，现如今水产养殖行业每天产出养殖污水无法循环利用，现有处理方式处理效率低、见效过程缓慢难以应付水产养殖污水的排放，且需专业人员看管、成本高，适用性较低，一定程度上限制了水产养殖的健康发展。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

本发明的目的是，针对上述问题，提供一种基于人工智能的养殖污水处理设备及方法，设备本身利用基于人工智能控制系统来实时控制设备管路、净水滤清进程，并利用硝化、反硝化反应去除养殖污水中所含有的氨氮等物质，并同步对污水进行曝气，加速污水降解反应速率的同时增加水中含氧量，解决了现如今面临的养殖污水无法进行高效处理、处理及养殖用水成本高、适用性较低的问题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于人工智能的养殖污水处理设备，包括：

处理系统包括设备箱体、入水管、电源柜、槽板、配流箱；所述设备箱体由金属板拼接成矩形箱体，所述设备箱体内开槽设置有内腔，所述设备箱体底端四边角各焊接有一块脚座，所述设备箱体右侧焊接有操作台，所述操作台由槽钢件拼接而成；所述槽板设置于内腔上端，所述槽板与设备箱体内壁卡接，所述槽板分隔内腔上端空间并形成有污水槽；所述入水管设置于设备箱体左上端，所述入水管与设备箱体侧壁固定连接，所述入水管一端管口朝向于污水槽；所述电源柜设置于设备箱体正面下端，所述电源柜与设备箱体嵌接，所述电源柜内嵌入设置有蓄电池；所述配流箱嵌入设置于内腔中，所述配流箱固定于内腔正面，且配流箱与电源柜紧密贴合，所述配流箱包括回流管、止回阀、下箱与上箱，所述上箱与下箱呈对称嵌入设置于配流箱上下两端，所述下箱下端贯通设置有l型管道，所述下箱与l型管道连接处套接有电磁阀，所述上箱上端开孔设置有t型管头，所述t型管头贯穿于槽板，所述污水槽通过t型管头与上箱互通，所述回流管与止回阀共设置有两对，所述回流管为一种u型管道，所述止回阀贯通设置于回流管中部，所述回流管呈对称设置于设备箱体正面左右两端，所述回流管上下两端管口贯穿于设备箱体与配流箱之间，所述回流管上下两端管口分别与上箱、下箱插接，所述上箱通过回流管与下箱互通；

净水系统包括滤料管、滤清管、蓄水桶与反应桶；所述反应桶嵌入设置内腔中部，所述反应桶内侧上下两端形成有相互独立的蓄气腔与反应腔，所述蓄气腔与反应腔之间形成有狭口通道，所述狭口通道内填塞有厌氧层，所述反应桶下端插接有一对阀口管，所述阀口管与反应腔互通，所述阀口管左侧贯通设置有污水软管，所述污水软管另一端与下箱中l型管道连通，所述污水软管通过阀口管与反应腔互通，所述阀口管下端贯通设置有转接管，所述阀口管右侧插接有管道，所述管道向右侧延伸并贯穿于设备箱体，所述设备箱体右侧下端固定有风机，所述风机风口与管道末端互通；所述滤料管共设置有四根，所述滤料管呈横向等间距排列于污水槽上端外侧，所述滤料管一端贯穿于槽板后与阀口管管道互通，所述滤料管另一端贯通设置有料筒，所述料筒与设备箱体固定连接，所述料筒内添加有生物滤料；所述蓄水桶共设置有两个，所述蓄水桶嵌入设置于内腔右侧，所述蓄水桶位于阀口管右侧管道下端，所述蓄水桶之间通过软管相互连通，所述蓄水桶右端贯通设置有出水管，所述出水管贯穿于设备箱体背面；所述滤清管设置于设备箱体右侧中部，所述滤清管与设备箱体嵌接，所述滤清管左右两端分别贯通设置有连接管与泄水管，所述连接管一端贯穿于设备箱体并与转接管互通，所述泄水管一端贯穿于设备箱体并与蓄水桶左端互通，所述滤清管内形成有液腔，所述液腔内嵌入设置有塞管头与滤网，所述塞管头嵌接于连接管内，所述塞管头与液腔之间贯通设置有螺旋管，所述螺旋管管壁呈螺孔旋涡状，所述滤网共设置有十片，所述滤网呈横向等间距分布于液腔中，所述滤网与液腔卡接；

控制系统系统包括流量箱、控制箱与机柜；所述流量箱设置于操作台上端，所述流量箱与设备箱体嵌接，所述流量箱由多组水流量计量表构成，所述流量箱输入端与蓄电池输出端电性连接；所述机柜嵌入设置于内腔中，所述机柜嵌接于配流箱前端，所述机柜由金属框板拼接而成，所述机柜内包括有主机与伺服器，所述主机固定于伺服器上端，所述主机、伺服器均与机柜内壁卡接，所述主机为一种基于人工智能操作系统的处理系统，所述主机中操作系统包括流量计量模块与plc系统控制的阀口通道控制模块，所述流量计量模块由净水系统中所包含的流量阀、流量计构成，所述流量计量模块输出端与流量箱输入端电性连接，所述阀口通道控制模块由分布在净水系统中各个阀口、管口的电磁阀构成，所述伺服器包括时间伺服控制模块，所述伺服器中时间伺服控制模块与风机、气泵电性连接，所述伺服器输出端与主机输入端电性连接；所述控制箱设置于设备箱体右侧壁左端，所述控制箱与设备箱体嵌接，所述控制箱表面分布有电源按钮与指示灯，所述控制箱内侧贯穿于机柜正面中部，所述控制箱内侧固定有连接端口板，所述连接端口板由多个数据接口与线缆接口构成，所述连接端口板通过线缆与主机电性连接；

具体的方案，所述上箱上端t型管头表面呈矩形槽孔状，所述上箱与下箱外侧均贯穿设置有流量计。

具体的方案，所述厌氧层中狭口管壁呈螺旋状，所述厌氧层由反硝化生物填料形成。

具体的方案，所述料筒中生物滤料与厌氧层生物填料的投放比值为1：2～1:4。

具体的方案，所述阀口管中阀口与管道连接处管口均为电磁阀阀口。

具体的方案，所述泄水管与蓄水桶连接处套接有密封圈，所述密封圈圈体与蓄水桶桶壁过盈连接，所述密封圈上端贯穿设置有流量计。

具体的方案，所述设备箱体左侧固定有气泵，所述气泵包括有冲气管道，所述冲气管道一端与气泵互通、另一端贯穿于设备箱体后插接于反应桶背面下端，所述气泵通过冲气管道与反应腔互通。

具体的方案，所述滤网网孔规格根据选用生物滤料、生物填料类型规格选择。

本发明进一步的提出一种基于上述锂电池火灾风险评估方法，包括以下步骤：

安装阶段：通过运输等方式将设备箱体置于养殖场所水源区域中，将养殖污水排放管道与入水管连接，将水源管道与出水管连接，并在连接处设置水泵，将电源柜与供电电源连接后，操作人员通过控制箱开关打开设备；

处理阶段：排放污水通过入水管排入污水槽中，通过控制系统主机控制阀口等管路通道，使污水先后沿上箱、回流管、下箱、污水软管、阀口管、反应桶、转接管至蓄水桶的顺序通过设备管路；

净水阶段；污水先后通过上箱、下箱分离污水中鱼类尸体等杂质，随后在反应桶反应腔中先后进行硝化反应去除污水中氨氮生产硝酸、反硝化反应降解水中硝酸，并在过程中对水体进行同步曝气，最后随着滤清管滤清水中残留滤料、填充料等杂质；

循环阶段：滤清完后的水体由蓄水桶进行储存，工作人员利用水泵抽吸蓄水桶中水体进行后续养水以满足养殖用水需求。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1.本发明基于人工智能的养殖污水处理设备及方法，同步对养殖污水进行硝化、反硝化、曝气的处理，并先后对水体进行涡状混流、滤清，其滤清处理过程中降解反应与曝气同时进行，一方面利用气体对水体的反冲来加速滤料与污水的混合反应，另一方面利用气体的冲入来提升污水中含氧量，方便后续养殖水处理的同时，避免了水中杂质的絮凝。

2.本发明基于人工智能的养殖污水处理设备及方法，基于人工智能控制系统完成对滤清阶段进程的控制，利用阀门、阀口通道管路与滤料、气体的充入时间控制充入比值，保证污水处理的稳定进行，解决传统专业人士人工看管处理带来的成本高、适用性低的问题。

3.本发明基于人工智能的养殖污水处理设备及方法，其处理设备结构经设备箱体、配流箱、机柜等进行模块式的一体封装，便于安装、运输的同时，进一步提高了处理设备的适用性。

4.本发明基于人工智能的养殖污水处理设备及方法，设备本身通过气泵管路可对内部进行高效的管路冲洗，维护简单方便，一定程度上减少了运行成本，提高了设备的适用性。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明滤清管整体结构示意图。

图3是本发明滤清管内部结构示意图。

图4是本发明设备箱体局部结构示意图。

图5是本发明机柜结构示意图。

图6是本发明设备箱体侧视内部结构示意图。

图7是本发明设备箱体正视内部结构示意图。

附图中，1-设备箱体、2-污水槽、3-入水管、4-滤料管、5-流量箱、6-操作台、7-滤清管、8-电源柜、9-控制箱、10-脚座、11-回流管、12-止回阀、13-塞管头、14-连接管、15-泄水管、16-密封圈、17-螺旋管、18-液腔、19-滤网、20-槽板、21-蓄电池、22-配流箱、23-内腔、24-机柜、25-主机、26-连接端口板、27-伺服器、28-料筒、29-风机、30-出水管、31-蓄水桶、32-流量阀、33-转接管、34-阀口管、35-污水软管、36-下箱、37-上箱、38-反应桶、39-气泵、40-反应腔、41-厌氧层、42-蓄气腔。

具体实施方式

以下结合附图对发明的具体实施进一步说明

本发明一种基于人工智能的养殖污水处理设备及方法，如图所示分别设置有处理系统、净水系统与控制系统。

如图1-7所示，处理系统包括设备箱体1、入水管3、电源柜8、槽板20、配流箱22；设备箱体1由金属板拼接成矩形箱体，设备箱体1内开槽设置有内腔23，设备箱体1底端四边角各焊接有一块脚座10，设备箱体1右侧焊接有操作台6，操作台6由槽钢件拼接而成；槽板20设置于内腔23上端，槽板20与设备箱体1内壁卡接，槽板20分隔内腔23上端空间并形成有污水槽2；入水管3设置于设备箱体1左上端，入水管3与设备箱体1侧壁固定连接，入水管3一端管口朝向于污水槽2；电源柜8设置于设备箱体1正面下端，电源柜8与设备箱体1嵌接，电源柜8内嵌入设置有蓄电池21；配流箱22嵌入设置于内腔23中，配流箱22固定于内腔23正面，且配流箱22与电源柜8紧密贴合，配流箱22包括回流管11、止回阀12、下箱36与上箱37，上箱37与下箱36呈对称嵌入设置于配流箱22上下两端，下箱36下端贯通设置有l型管道，下箱36与l型管道连接处套接有电磁阀，上箱37上端开孔设置有t型管头，t型管头贯穿于槽板20，污水槽2通过t型管头与上箱37互通，回流管11与止回阀12共设置有两对，回流管11为一种u型管道，止回阀12贯通设置于回流管11中部，回流管11呈对称设置于设备箱体1正面左右两端，回流管11上下两端管口贯穿于设备箱体1与配流箱22之间，回流管11上下两端管口分别与上箱37、下箱36插接，上箱37通过回流管11与下箱36互通；将入水管3一端管口与水产养殖排水管道连接后，污水通过入水管3排入污水槽2中，随后沿t型管头汇流至上箱37内，污水途径回流管11与下箱36后随下箱36下端l型管道排出，其中电源柜8作为设备本身电源，用以供使设备箱体1内如电磁阀等控制系统组件运行。

其中，上箱37上端t型管头表面呈矩形槽孔状，上箱37与下箱36外侧均贯穿设置有流量计，污水自t型管头排入上箱37、下箱36时，先行利用t型管头槽孔滤清污水中含有的大颗粒杂质。

如图1-7所示，净水系统包括滤料管4、滤清管7、蓄水桶31与反应桶38；反应桶38嵌入设置内腔23中部，反应桶38内侧上下两端形成有相互独立的蓄气腔42与反应腔40，蓄气腔42与反应腔40之间形成有狭口通道，狭口通道内填塞有厌氧层41，反应桶38下端插接有一对阀口管34，阀口管34与反应腔40互通，阀口管34左侧贯通设置有污水软管35，污水软管35另一端与下箱36中l型管道连通，污水软管35通过阀口管34与反应腔40互通，阀口管34下端贯通设置有转接管33，阀口管34右侧插接有管道，管道向右侧延伸并贯穿于设备箱体1，设备箱体1右侧下端固定有风机29，风机29风口与管道末端互通；滤料管4共设置有四根，滤料管4呈横向等间距排列于污水槽2上端外侧，滤料管4一端贯穿于槽板20后与阀口管34管道互通，滤料管4另一端贯通设置有料筒28，料筒28与设备箱体1固定连接，料筒28内添加有生物滤料；蓄水桶31共设置有两个，蓄水桶31嵌入设置于内腔23右侧，蓄水桶31位于阀口管34右侧管道下端，蓄水桶31之间通过软管相互连通，蓄水桶31右端贯通设置有出水管30，出水管30贯穿于设备箱体1背面；滤清管7设置于设备箱体1右侧中部，滤清管7与设备箱体1嵌接，滤清管7左右两端分别贯通设置有连接管14与泄水管15，连接管14一端贯穿于设备箱体1并与转接管33互通，泄水管15一端贯穿于设备箱体1并与蓄水桶31左端互通，滤清管7内形成有液腔18，液腔18内嵌入设置有塞管头13与滤网19，塞管头13嵌接于连接管14内，塞管头13与液腔18之间贯通设置有螺旋管17，螺旋管17管壁呈螺孔旋涡状，滤网19共设置有十片，滤网19呈横向等间距分布于液腔18中，滤网19与液腔18卡接；污水自下箱36l型管排出后，沿污水软管35流入左侧阀口管34中，阀口管34与转接管33间阀口紧闭，污水沿阀口管34管道流入反应桶38中的反应腔40中，另一端风机29运行后排空阀口管34右侧管道气流，当管道内气压小于料筒28中气压后，生物滤料随着气流排入右端阀口管34中，后续流入反应腔40内，在污水充盈反应腔40时，气流夹带生物滤料沿阀口管下端冲入反应腔40内，气体冲破水流后沿狭口通道、厌氧层41后排入蓄气腔42，过程中污水在反应腔40中与生物滤料进行硝化反应，污水中鱼类粪便及其氨气与生物滤料反应生成硝酸与亚硝酸，同步的，过程中冲入的气流在加速生物滤料与污水中物质接触的同时，冲入气泡来提升污水中含氧量，当生物滤料与气体流量达到蓄气腔42阈值后，风机29停止工作，气体与生物滤料不再充入反应腔40中，蓄气腔42中充入气体与物质不受风速影响后自由沉降，气体与部分生物滤料夹带厌氧层41中填料物质与反应腔40中污水进行反硝化反应，以去除污水中的氨氮等物质，阀口管34与之转接管33间的阀口打开后，经脱氮处理的水体随转接管33排出，随后沿转接管33、连接管14排入滤清管7内，水体在通入滤清管7的过程中，水体随螺旋管17管路呈涡状流入液腔18中，并先后通过滤网19滤清水中残留的盐类物质与生物填料、滤料杂质，最后由滤清管7另一端泄水管15排入蓄水桶31中，其中出水管30可连接抽水设备来获取蓄水桶31中处理完后的污水，。

其中，厌氧层41中狭口管壁呈螺旋状，厌氧层41由反硝化生物填料形成，气流冲入蓄气腔42时利用狭口管壁来使其气流呈旋涡状通过，并保证生物滤料与填料的有效混合。

其中，料筒28中生物滤料与厌氧层41生物填料的投放比值为1：2～1:4。

其中，阀口管34中阀口与管道连接处管口均为电磁阀阀口，电磁阀阀口便于控制系统控制各通道的闭合。

其中，泄水管15与蓄水桶31连接处套接有密封圈16，密封圈16圈体与蓄水桶31桶壁过盈连接，密封圈16上端贯穿设置有流量计，通过密封圈16圈体保证水体稳定通过的同时，利用流量计记录排入蓄水桶31中的水体总量。

其中，设备箱体1左侧固定有气泵39，气泵39包括有冲气管道，冲气管道一端与气泵39互通、另一端贯穿于设备箱体1后插接于反应桶38背面下端，气泵39通过冲气管道与反应腔40互通，气泵运行时气体随冲气管道进入反应腔40中，气体可结合残留水体对反应腔40腔壁进行冲洗。

其中，滤网19网孔规格根据选用生物滤料、生物填料类型规格选择。

如图1-7所示，控制系统系统包括流量箱5、控制箱9与机柜24；流量箱5设置于操作台6上端，流量箱5与设备箱体1嵌接，流量箱5由多组水流量计量表构成，流量箱5输入端与蓄电池21输出端电性连接；机柜24嵌入设置于内腔23中，机柜24嵌接于配流箱22前端，机柜24由金属框板拼接而成，机柜24内包括有主机25与伺服器27，主机25固定于伺服器27上端，主机25、伺服器27均与机柜24内壁卡接，主机25为一种基于人工智能操作系统的处理系统，主机25中操作系统包括流量计量模块与plc系统控制的阀口通道控制模块，流量计量模块由净水系统中所包含的流量阀32、流量计构成，流量计量模块输出端与流量箱5输入端电性连接，阀口通道控制模块由分布在净水系统中各个阀口、管口的电磁阀构成，伺服器27包括时间伺服控制模块，伺服器27中时间伺服控制模块与风机29、气泵39电性连接，伺服器27输出端与主机25输入端电性连接；控制箱9设置于设备箱体1右侧壁左端，控制箱9与设备箱体1嵌接，控制箱9表面分布有电源按钮与指示灯，控制箱9内侧贯穿于机柜24正面中部，控制箱9内侧固定有连接端口板26，连接端口板26由多个数据接口与线缆接口构成，连接端口板26通过线缆与主机25电性连接；机柜24中主机25，主要通过流量计量模块获取流量阀32与流量计的实时测定数据，从而获得水体的流动状态，并通过计算流体的充入含量，依照生物滤料或气体、污水流量充入比值控制阀口通道控制模块，有阀口通道控制模块开启、关闭净水系统中的电磁阀阀口、管路的通过状态，以此控制净水系统的净水进程，并由伺服器27中时间伺服控制模块，来依照净水进程的时效，切断或闭合电源柜8电流配给电路，完成对风机29、气泵39的间歇性驱动控制。

如图1-7所示，本发明基于人工智能的养殖污水处理方法，包括以下步骤：

安装阶段：通过运输等方式将设备箱体1置于养殖场所水源区域中，将养殖污水排放管道与入水管3连接，将水源管道与出水管30连接，并在连接处设置水泵，将电源柜8与供电电源连接后，操作人员通过控制箱9开关打开设备；

处理阶段：排放污水通过入水管3排入污水槽2中，通过控制系统主机25控制阀口等管路通道，使污水先后沿上箱37、回流管11、下箱36、污水软管35、阀口管34、反应桶38、转接管33至蓄水桶31的顺序通过设备管路；

净水阶段；污水先后通过上箱37、下箱37分离污水中鱼类尸体等杂质，随后在反应桶38反应腔40中先后进行硝化反应去除污水中氨氮生产硝酸、反硝化反应降解水中硝酸，并在过程中对水体进行同步曝气，最后随着滤清管7滤清水中残留滤料、填充料等杂质；

循环阶段：滤清完后的水体由蓄水桶31进行储存，工作人员利用水泵抽吸蓄水桶31中水体进行后续养水以满足养殖用水需求。

其中本发明应用的仪器：

蓄电池的型号为sg-50；

风机的型号为r8-81d；

流量阀的型号为fl-58；

流量计的型号为lt-lde；

气泵的型号为yx-71d；

电磁阀的型号为zcf51；

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。