适用于深水湖泊的自适应压水式曝气机的制作方法

本发明属于水环境领域中水体增氧技术和水产养殖领域中营养物质提升的相关研究领域，具体涉及一种适用于深水湖泊的自适应压水式曝气机。

背景技术：

压水式曝气机，在水处理工艺中是一种用于水体曝气充氧的专业设备。其工作原理是：曝气机泵将表层水体从管道上侧的变温层压入管道的下部滞留层。表层富氧水体与底层水体互相混合，进而将表层的富氧水体输送到底部，同时，也使水体底层的有机物输送到水体的变温层、温跃层，以达到水体高效充氧和营养物质循环的效果。

溶解氧传感器和流量传感器分别实时监测底部滞留层水体的溶解氧含量和曝气泵的工作流量，并将测量结果反馈给自动控制系统。控制系统通过预设定值得比较，通过调节曝气泵的输出频率实时调节曝气泵的喷嘴开度及工作时长，进而实现该压水式曝气机的自适应。

传统的适用于深水湖泊的曝气机大部分都是采用直接充氧法或者压入空气法，但无论哪种方法对装置密封性的要求都比较高，安装和使用要求较高。因而，整个装置的成本偏高。此外，曝气机的流量和工作时长一般都依据操作者的经验来调整，并不能实时调节。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供了一种适用于深水湖泊的自适应压水式曝气机。

本发明包括控制器、浮标、浮标固定组件、压水泵、管道、流量计、溶解氧传感器和锚固定组件，其特征在于：所述的控制器固定在浮标内部，浮标通过浮标固定组件与管道的上部连接；所述的压水泵固定在管道的内部，将管道以上水体吸到管道上端开口处，借助压力和重力作用，水体从管道上端流向下端；所述的流量计安装于压水泵的出口处，用于实时监测压水泵的工作流量；所述的溶解氧传感器实时监测底部滞留层水体的溶解氧含量；所述的锚固定组件与所述管道的下部连接，用于固定管道。

进一步说，所述的压水泵为变频泵，其流量区间为：0~2.0 m³/s。

进一步说，所述的锚固定组件主要包含三个大小相同的锚及组件，三个锚均匀分布在管道的周围。

进一步说，所述的控制器用于控制压水泵的流量和工作时间。

进一步说，所述的管道直径为：0.5~1.5 m，管道的长度为L：5 m≤L≤15 m，管道的上部与下部有环形的支架结构，以方便浮标固定组件以及锚固定组件的安装。

本发明的有益效果：具有结构简单、操作方便、能源利用率高等优点。

附图说明

图1：装置的整体图；

图2: 装置的相对位置图；

图3: 装置的水流流向示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述。

如图1、图2和图3所示，一种适用于深水湖泊的自适应压水式曝气机，包括控制器1；浮标2；浮标固定组件3；压水泵4；管道5；流量计6；溶解氧传感器7；锚固定组件8。压水泵安装于管道内部，通过锚及其组件将管道固定在水体中，可以将表面变温层水体吸到管道上端开口处，借助压力和重力作用，水体从管道上端流向下端。由于水体流动的连续性，周围水体亦可以形成垂直的循环流动。所述的锚固定组件主要包含三个大小相同的锚及组件，三个锚均匀分布在管道的周围，以固定管道。控制箱通过连接物体固定在管道上方（距离水面1~1.5 m）处。所述管道的直径为0.5~1.5 m，管道的总长度为：5~15 m，距离管道的上端面0.1~0.3 m处有0.05~0.1 m的凹槽，以方便锚及组件的安装。自动控制箱可以显示水体溶解氧含量、流量、工作时间，并且可编程控制。同时，控制箱内的控制器具有远程通讯功能，能够将数据传送带到远程端，实现整个系统的数据的实时反馈。其工作的过程中，传感器实时监测数据反馈，将所检测到的实测数据与设定值进行比较并通过PID计算，从而改变输出频率，进而调节压力泵的流量和工作时长。当整个装置布置在深水湖中的时候，所述的溶解氧传感器与管道下表面的距离为h，其管道下表面与湖底的距离为H, 那么：1/10H<h<1/3H。

通常情况下，由于夏秋季节温度较高，光照时间较长，因而，动植物生长较快，水体的缺氧状况最显著。因而，一般是在夏秋季节进行人工曝气。首先，测量出需曝气水体不同深度处溶解氧含量和水体的分层状况。接着，依据水体中的动植物分布情况，计算出水体的需氧量。根据水体中溶解氧的扩散规律，假设表层水体中的溶解氧处于饱和，可将其转化成水体交换量。最后，编写控制程序，搭建控制电路。

流量计安装于压力泵的出口处，溶解氧传感器安装于滞留层中。两者均可以实时将测量数据反馈到自动控制箱中。当滞留层水体的溶解氧低于预设值时，根据程序的预设值，控制箱驱动压水泵的流量和开启时长。当滞留层水体的溶解氧高于预设定值时，压水泵关闭。