一种用于去除高密度养殖水体中CO₂的方法及装置的制作方法

专利名称：一种用于去除高密度养殖水体中CO₂的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于高密度或超高密度养殖用水或水处理领域，具体涉及一种用于去除高密度养殖水体中CO2的方法及装置。
背景技术：
养殖水体中CO2大多由动物呼吸代谢和有机物分解过程产生，仅很小一部分由大气扩散产生。周围环境较高的CO2浓度会使鱼鳃难以排出CO2,导致CO2在鱼血液中的积累，降低血浆PH，最终导致呼吸性酸中毒。这种条件下血红蛋白载氧能力下降，即使在高溶解氧条件也会导致呼吸困难。鱼类每消耗I摩尔氧气就产生I摩尔co2。不同鱼类的CO2的安全浓度与种类、发育阶段以及水质等相关。暴露于高CO2浓度条件下，鱼类的呼吸效率和对低溶解氧的耐受度都会降低。在高密度或超高密度养殖中，由于纯氧在养殖中的应用，CO2浓度积累问题变得非常严重，CO2浓度积累成为决定水体循环速率的重要影响因素。随着养殖密度的提高，养殖动物呼吸排出的二氧化碳浓度不断累积，一方面即使在高溶解氧条件下也导致养殖动物的呼吸困难，同时二氧化碳会通过水体气体分压的改变影响氧气的溶解效率，这使得养殖池二氧化碳的去除问题显得非常重要。不同于氧气、氮气等其他气体，水中CO2浓度取决于气液平衡以及酸碱平衡关系。CO2高度溶于水，但由于大气中CO2含量较低(约O. 035%),导致纯水中浓度含量却较低(20°C时仅O. 54mg/L)。这使得清新空气非常适于为CO2去除提供充足的驱动力。常见的脱气塔利用填料产生水滴破碎，同时向填充柱通入大量空气以实现CO2去除。CO2被填充柱中的清新空气带走以实现水体中CO2脱气。与纯氧装置的气液比约O. 3-5%相比，CO2脱气塔气液比为500-2000%，但是这种形式去除CO2具有占地大、布水不均匀等缺点。

发明内容
本发明的目的在于提供一种完全不同于传统脱气塔形式的CO2脱气方法，可省去脱气塔设备，具有安装使用方便、水头损失小、经济、节能、高效等特点。本发明的技术方案为—种用于去除高密度养殖水体中CO2的装置，包括高位供水池和供水管路，所述供水管路由相连的气水对流管路和气水混流管路组成，气水对流管路底部设置有微孔曝气装置，气水对流管路顶部为通气孔，在通气孔以下的气水对流管路的侧面开有通孔并通过管路与高位供水池联通,气水混流管路包括一段水平管路,高位共水池内水位的高度高于该段水平管路，气水混流管路出水一端通入养殖水体底部。高位供水池一般高于养殖水体2_4m。一种用于去除高密度养殖水体中CO2的方法，高位供水池内的水通过管路进入气水对流管路，气水对流管路底部的微孔曝气装置将空气通入气水对流管路，形成微细空气气泡实现气水对流，空气气泡通过上升对流运动，将水体中携带的高浓度的CO2溶进含低浓度的CO2的气泡，从而通过上部通气孔实现一级脱气；另一部分空气气泡溶解或被水流携带，进入气水混流管路，在供水管路中形成气水混流，气流随着水流一起进入养殖水体底部，气泡通过上升和旋流作用实现鱼池水体中的二级脱气，降低鱼池CO2浓度。以此可以改善水质生态环境，降低系统所需的水体循环速率。针对现有的脱气塔去除CO2装置能耗高、水头损失大等缺点，本方面在通过利用微孔曝气装置在供水管路中形成大量微细空气气泡，通过部分微细空气气泡的上升运动可实现CO2的一级脱气；另一部分空气气泡通过溶解或被水流携带形成气水混流，一同进入供水管路，通过在鱼池中的气泡释放实现鱼池中的CO2的二级脱气，改善鱼类水质生态环境。本发明是无动力、结构简单、成本低廉的无能耗新型CO2脱气方法及装置。该装置主要应用于工厂化高密度或超高密度循环水养殖系统中的二氧化碳的去除，也可以用于相关水处理领域的CO2脱气处理，相对于现有技术，其具有以下优点(I)本方法完全不同于传统的脱气塔设备，集供水与脱气功能于一体；
(2)由于产生大量的微细气泡大大提高气液两相的接触面积，在供水的同时实现脱气，从而省去生物处理后的脱气塔或滴滤池等设备；(3)通过管路延长气液接触时间,大大提高空气中氧气的溶解效率；(4)在供水管路中形成气水混流，经过长时间的气水接触,空气气泡中的主要成分为氮气，气泡随着水流一起进入鱼池，气泡通过上升和旋流作用实现鱼池水体中的脱气，降低鱼池CO2浓度，改善水质生态环境；(5)装置产生的高速气液混流带有大量动能，可改善高密度养殖鱼池的水体流态，促进颗粒有机物的高效排出。


图I为本发明的用于去除高密度养殖水体中CO2的装置的结构示意图。
具体实施例方式如图I所示，本发明的用于去除高密度养殖水体中CO2的装置，包括高位供水池I和供水管路2，供水管路2由相连的气水对流管路210和气水混流管路220组成，气水对流管路底部设置有微孔曝气装置211，气水对流管路顶部为通气孔212，在通气孔以下的气水对流管路的侧面开有通孔213并通过管路214与高位供水池I联通，气水混流管路220包括一段水平管路221，高位共水池内水位的高度高于该段水平管路221，实际应用中水平管路与高位供水池的高位差决定着水流流速以及水头损失,气水混流管路出水一端通入养殖水体3底部。高位供水池高于养殖水体2-4m。循环水养殖中经过生物处理的高位池供水，由于经过细菌的呼吸作用，通常含有较高含量的CO2浓度，供水时需经过脱气处理。高位供水池内的水通过管路进入气水对流管路，气水对流管路底部的微孔曝气装置将空气通入气水对流管路，形成微细空气气泡实现气水对流，空气气泡通过上升对流运动，将水体中携带的高浓度的CO2溶进含低浓度的CO2的气泡，从而通过上部通气孔实现一级脱气；另一部分空气气泡溶解或被水流携带，进入气水混流管路，在供水管路中形成气水混流，气流随着水流一起进入养殖水体，气泡通过上升和旋流作用实现鱼池水体中的二级脱气，降低鱼池CO2浓度。以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范 围。
权利要求
1.一种用于去除高密度养殖水体中CO2的装置，其特征在于，包括高位供水池和供水管路，所述供水管路由相连的气水对流管路和气水混流管路组成，气水对流管路底部设置有微孔曝气装置，气水对流管路顶部为通气孔，在通气孔以下的气水对流管路的侧面开有通孔并通过管路与高位供水池联通，气水混流管路包括一段水平管路，高位共水池内水位的高度高于该段水平管路，气水混流管路出水一端通入养殖水体底部。
2.一种用于去除高密度养殖水体中CO2的方法，其特征在于，高位供水池内的水通过管路进入气水对流管路，气水对流管路底部的微孔曝气装置将空气通入气水对流管路，形成微细空气气泡实现气水对流，空气气泡通过上升对流运动，将水体中携带的高浓度的CO2溶进含低浓度的CO2的气泡，从而通过上部通气孔实现一级脱气；另一部分空气气泡溶解或被水流携带，进入气水混流管路，在供水管路中形成气水混流，气流随着水流一起进入养殖水体底部，气泡通过上升和旋流作用实现鱼池水体中的二级脱气，降低鱼池CO2浓度。
全文摘要
本发明公开了一种用于去除高密度养殖水体中CO2的装置及方法，通过向循环水养殖系统供水管路曝气，实现水气混流，在管路中实现供水的同时完成脱气的功能；通过管路中携带的大量微细气泡还可同时降低养殖池中的CO2浓度，改善养殖水质和水体流态环境，降低水体循环速率，具有节能作用，从而可省去脱气塔或滴滤池等设备，具有经济、方便、节能等特点。
文档编号C02F7/00GK102870736SQ20121039616
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者宋奔奔, 吴凡, 单建军, 宿墨, 于冬冬 申请人:中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所