仿生曝气增氧装置的制作方法

本发明属于曝气增氧装置技术领域，尤其是涉及一种水体的曝气增氧装置。

背景技术：

目前提高水体溶氧量的方法主要有两种：曝气增氧和增氧剂增氧，其中以曝气增氧为主要方法。曝气增氧又分为鼓风曝气和机械曝气两种。机械曝气就是叶轮、水车、射流式等，通过搅动水，造成水与气体的界面接触，只能解决上层水体的增氧，并且气液接触界面断续，接触面积小，接触时间短。从噪音方面，机械曝气直接放在水上，拍打水的声音很大，影响水生物的正常生长。鼓风曝气是通过管道将风机输送的空气通入水底，从水底进行曝气，可以让溶解氧分布在整个水体。而鼓风曝气中又以微孔管道增氧效果最好，即通过深入水下的管道上的微孔产生微小的气泡，且气泡非常微小那么气体与液体接触面积也就大，气泡升起速度慢，接触时间就长，这样气体中的氧就更充分，更容易溶解于水中。

根据亨利定律，在等温等压下，氧气在水体中的溶解度与所接触液面上该气体的平衡压力成正比。也就是相同的曝气气量，停留在水体深处的时间越长，溶解氧越大，根据公式：dof＝(p/p0)*(477.8/(t+32.26))，水体表面的溶解氧为8.34mg/l，当增加水深至2米，理论溶解氧约10mg/l，可提高溶氧20％。

但是，目前曝气装置设计不够完善，气泡从水体底部上升的速度过快，与水体的接触时间较短，水体中氧的浓度不太理想，特别是不能满足高密度养殖或高浓度污水的处理，增氧效果还有待于进一步提高。

另外，鉴于自然界中的一中自然现象，即水蜘蛛在水里的生存原理。当它们潜入水中时，全身长满的防水绒毛就会附着许多气泡，犹如进入了一个空气层封闭的套子里。

水蜘蛛善于在水生植物之间吐丝结网。由于在网下储存气泡，使原本开展的蛛网成了钟罩形，如同一个小型沉箱，它们便在沉箱里安营扎寨。水蜘蛛听拥有的气泡群不仅是储氧器，还是一种制氧器——能不断地从周围的水中吸取氧。这就是人们称之为“物理肺”的供氧装置。水蜘蛛在呼吸过程中使气泡中的氧浓度逐渐下降，一旦氧含量低于16％时，溶于水中的氧便会自行补充进气泡内来。通常蜘蛛处于休息状态时，物理肺足以保证供氧；当耗氧量过大，水中含氧的气泡补充就会供不应求，而气泡内的其他气体的比例就会随之上升，直至大大超过在空气中的比例为止。结果是氮开始向水中扩散，而气泡的容积也会相应变小(由于氧被耗尽)，最终，蜘蛛不得不再次抛头露面于水上、重新为储氧器充氧。

鉴于目前曝气增氧装置的缺点，根据亨利定律，并受自然界的水蜘蛛的启发，本领域的技术人员设计出一种增氧效果明显的仿生曝气增氧装置。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种仿生曝气增氧装置，不仅具有增氧范围较大、能耗小、动力效率高和水体中溶解氧含量高的优点，同时节能环保、投资少、安全可靠，运行成本低。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种仿生曝气增氧装置，包括曝气系统，还包括浮于水面的浮球以及能够在第一位置和第二位置之间上下移动的罩体，所述第一位置靠近水体底部且位于所述曝气系统的曝气头的上方，所述第二位置为水面，所述罩体的顶端与所述浮球之间通过连接绳连接，所述罩体位于所述第一位置时，所述罩体所受的浮力与所述罩体所受的重力相等；

所述曝气系统包括用于提供动力的增氧泵。

进一步地说，所述罩体为钟形罩。

进一步地说，所述增氧泵的功率为10-100w，所述罩体的容积为10-50l。

进一步地说，所述罩体为防腐不锈钢罩体或防腐碳钢罩体。

进一步地说，所述曝气系统还包括主管、支管和软管，所述增氧泵的输入端与空气连接，所述增氧泵的输出端连接所述主管，所述主管连接有若干所述支管，每一所述支管皆连接所述软管，每一所述软管皆连接有所述曝气头，所述空气依次通过所述增氧泵、主管、支管、软管和曝气头产生气泡并扩散到水体中；其中，所述曝气系统的曝气头为微孔曝气头，且为条式安装或盘式安装。

进一步地说，所述增氧泵为直流泵，所述直流泵与太阳能发电板电连接；

或所述增氧泵为交流泵，还包括交直流转换装置和储电装置，所述交流泵与所述交直流转换装置电连接，所述交直流转换装置与所述储电装置电连接，所述储电装置与太阳能发电板电连接。

进一步地说，所述微孔曝气头的微孔的直径为0.01-0.05mm。

进一步地说，所述浮球为空心塑料球或泡沫浮球。

进一步地说，所述连接绳的直径为3-5mm，且所述连接绳为不锈钢绳或尼龙绳。

进一步地说，所述增氧泵的功率为50-80w，所述罩体的容积为25-35l。

本发明的有益效果是：

本发明在曝气系统的上方设有罩体，罩体的顶端通过连接绳连接浮球，未开启曝气系统时，罩体所受的浮力与其所受的重力相等，罩体位于水体的下部，开启曝气系统时，曝气头源源不断产生气泡，起初由于罩体的重力作用，气泡聚集于罩体内，由于压力的存在，提高了空气在水体中的溶解氧含量；

随着产生气泡的数量增多，当气泡的逐渐聚集产生的浮力大于罩体的重力时，罩体开始上浮，并带动底部水体紊流至水体表面，实现水体的物质和溶解氧的立体交换；由于罩体的存在大大减缓了气泡的上升速度，气泡在水体中的时间大大增长，根据亨利定律，很明显的，大大增加空气在水体中的溶解氧含量，提高增氧效率；

当气泡的逐渐聚集产生的浮力使得罩体慢慢浮至水体表面，之后气泡散去，其在重力作用下重新回到原位置，实现水体的进一步增氧循环；

值得一提的是，本发明的罩体模仿自然界的水蜘蛛的蛛网的形状，为钟形罩，钟形罩在上浮的时候，会产生比较大的水体混流，有效增氧面积较大进一步提高增氧效果；

更佳的是，由于本发明的增氧效果显著，故曝气系统所需的增氧泵，功率比较小，可采用太阳能板提供能源，投资节省、布置简单，而且环保节能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的原理结构示意图；

图2是本发明的曝气系统的控制原理示意图(以条式安装为例)；

图3是本发明的增氧泵的供电方式的原理图(以增氧泵是交流泵为例)；

附图中各部分标记如下：

罩体1、曝气系统2、增氧泵21、主管22、支管23、软管24、曝气头25、浮球3、连接绳4、气泡5、交直流转换装置6、储电装置7和太阳能发电板8。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例：一种仿生曝气增氧装置，如图1、图2和图3所示，包括曝气系统2，还包括浮于水面的浮球3以及能够在第一位置和第二位置之间上下移动的罩体1，所述第一位置靠近水体底部且位于所述曝气系统的曝气头25的上方，所述第二位置为水面，所述罩体1的顶端与所述浮球之间通过连接绳4连接，所述罩体1位于所述第一位置时，所述罩体1所受的浮力与所述罩体所受的重力相等；

所述曝气系统2包括用于提供动力的增氧泵21。

本实施例中，所述罩体1为钟形罩，优选的，所述钟形罩的截面为半椭圆形，也可以为半圆形，但不限于此。

所述增氧泵21的功率为10-100w，所述罩体的容积为10-50l。

本实施例中，优选的，所述增氧泵的功率为50-80w，所述罩体的容积为25-35l。

所述罩体1为防腐不锈钢罩体或防腐碳钢罩体。

所述曝气系统还包括主管22、支管23和软管24，所述增氧泵21的输入端与空气连接，所述增氧泵21的输出端连接所述主管，所述主管22连接有若干所述支管23，每一所述支管23皆连接所述软管24，每一所述软管24皆连接有所述曝气头25，所述空气依次通过所述增氧泵、主管、支管、软管和曝气头产生气泡5并扩散到水体中；其中，所述曝气系统的曝气头为微孔曝气头，且为条式安装或盘式安装。

优选的，所述微孔曝气头为常用的气石曝气头，但不限于此。

所述增氧泵21为直流泵，所述直流泵与太阳能发电板电连接；

或所述增氧泵21为交流泵，还包括交直流转换装置6和储电装置7，所述交流泵与所述交直流转换装置6电连接，所述交直流转换装置6与所述储电装置7电连接，所述储电装置7与太阳能发电板8电连接。

所述增氧泵21也可以使用外来电源。

所述微孔曝气头的微孔的直径为0.01-0.05mm。

所述浮球3为空心塑料球或泡沫浮球。

所述连接绳4的直径为3-5mm，且所述连接绳4为不锈钢绳或尼龙绳，但不限于此。

本发明工作过程和原理如下：

在曝气系统的上方设有罩体，罩体的顶端通过连接绳连接浮球，未开启曝气系统时，罩体所受的浮力与其所受的重力相等，罩体位于水体的下部，开启曝气系统时，曝气头源源不断产生气泡，起初由于罩体的重力作用，气泡聚集于罩体内，由于压力的存在，提高了空气在水体中的溶解氧含量；

随着产生气泡的数量增多，当气泡的逐渐聚集产生的浮力大于罩体的重力时，罩体开始上浮，并带动底部水体紊流至水体表面，实现水体的物质和溶解氧的立体交换；由于罩体的存在大大减缓了气泡的上升速度，气泡在水体中的时间大大增长，根据亨利定律，很明显的，大大增加空气在水体中的溶解氧含量，提高增氧效率；

当气泡的逐渐聚集产生的浮力使得罩体慢慢浮至水体表面，之后气泡散去，其在重力作用下重新回到原位置，实现水体的进一步增氧循环。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。