用于净化水产养殖水体的过滤设备的制作方法

专利名称：用于净化水产养殖水体的过滤设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及水产养殖领域的水体净化技术，特别是涉及一种用于净化水产养殖水 体的过滤设备。
背景技术：
循环水处理技术是水产养殖系统的核心部分，前者的技术先进性决定了后者的先 进性、稳定性和运行经济性。所有的水产养殖系统水处理的首要任务就是去除水体中的悬 浮固体，这些悬浮固体包括无机的和有机的成分，主要产生于生物排泄、生物凝胶、以及未 被吞食的食物残余等，其颗粒大小从几厘米到几微米不等。有机的部分，所谓挥发性悬浮 固体(volatile suspended solids, VSS)助长氧消耗和生物燃烧问题的突出。而无机成 分则促使淤泥沉积的形成。从颗粒的直径大小区分，可以将养殖水固体分为溶解固体、胶 状固体、超胶状固体、以及可沉淀固体，如图1所示。其中术语“细固体”是指那些直径小于 100 m不容易沉淀于水中的固体颗粒。总悬浮固体(Total suspended solid, TSS)浓度 被定义为在已知体积的水中超过l m直径以上颗粒的质量。相对而言，在循环养殖水系统 当中，细固体更难以控制并导致更多的问题。在循环水处理技术中，可以采取一种或多种过滤工艺来去除水中的颗粒，包括沉 积、粗滤、布朗扩散、拦截等，通过筛网、颗粒介质、或气泡介质等过滤器来实施。其中，布朗 扩散和拦截工艺的实践意义有限，因而，物理过滤是控制水体固体悬浮物浓度的主要手段， 其效果的好坏直接影响到生物净化的效果和鱼类的生长。目前用于水产养殖系统的物理过 滤设备主要有转鼓式微滤机、弧形筛、蛋白分离器、砂滤器等。其中，如图2所示的转鼓式微 滤机主要用于去除60 m以上的固体颗粒物质(TSS)，设备主体材质可以分为金属(主要是 316不锈钢和钛材)和非金属(主要是PP和PVC)两类。这两种材质的微滤机在工作原理、 去除效率、运用方式上几乎没有差异。在自动清洗方面，一般采用反冲洗装置，定期对筛网 实施反方向的冲洗，使淤积于筛面的污泥顺着水流流向去污槽并顺水排出。在处理能力上， 微滤机覆盖了从10m3/h至约150m3/h的区间；过滤网目一般为170目至300目，也有个别 采用500目精度的情况；转鼓转速一般为l-5rpm (随着转鼓直径增大而减低)；传统方式以 大速比减速器驱动转鼓旋转为主，单位能耗上普遍可达每处理IOOm3耗电0. 3度的水平。图3所示为采用弧形筛作为过滤器的水体净化系统示意图，其中的弧形筛水体过 滤装置的放大示意图如图4所示。弧形筛是一种技术上源于矿砂筛分的分离装置，在渔业 养殖水处理上主要是利用筛缝排列垂直于进水水流方向的圆弧形固定筛面实现水体固液 分离，最常用的筛缝间隙为0. 25mm，可有效去除约80%的粒径大于70 m的固体悬浮物质， 具有结构简单、造价低的优点，与转鼓式微滤机的主要区别在于无需额外的机械动力，节能 效果好。其缺点在于尚未有效解决弧形筛面的自动清洗难题，在养殖负荷较高时甚至需要 约每小时人工刷洗筛面一次，以维持过滤装置的正常工作。因此，在养殖水体的物理过滤方面，确实需要一种新的过滤设备，能够克服现有技 术的不足之处，有效提高工作效率，便于实现自动清洗，同时又能大量节约能耗的新技术。

发明内容
本发明的目的是提供一种新的用于养殖水体的物理过滤处理技术，既能满足低能 耗的要求，又能解决自动清洗的问题。为实现上述目的，本发明提供了一种水体过滤设备，包括一底座、一机架、一锥台 形筛网、一传动轴、一驱动装置、一进水管路、一出水管路、一筛网反冲洗装置以及一控制装 置；其中所述底座呈圆盘形，其底部中间形成有蓄水空间，底部一侧的侧壁上设有连通出水 管路的排水管口，并设有外环档缘和内环凸缘；于该外环档缘和内环凸缘之间还设有排污 槽，在排污槽底部设有数个排污孔；所述筛网设置于底座和机架之间，以不锈钢筛网网面固 定于一固定架上组成，所述固定架顶部为直径较小的固定部，固定连接于传动轴的上部，该 传动轴垂直延伸于底座和机架之间；所述固定架底部为直径较大的固定箍，该固定箍的底 缘延伸至内环凸缘之外，即排污槽的上方；固定部与固定箍之间由多根等角度相间隔的辐 射状加强筋相连接；所述进水管路，将水引导至筛网顶部，让水在重力作用下从筛网顶部向 下流动，经筛网的过滤流入底座蓄水空间；所述控制装置，根据用户可编程的程序来实施自 动控制，令所述反冲洗装置以同步于筛网的转动的方式，对筛网表面进行冲洗，且所述筛网 的转动为间歇性的。作为可选择的技术方案，所述反冲洗装置既可设置在筛网的外面，使其喷嘴方向 对着筛网的外表面；也可以设置在筛网的里面，使其喷嘴方向对着筛网的内表面，其冲洗效 果基本相近。上述养殖水体过滤设备的优点在于，该锥台形转动筛网兼具传统转鼓式过滤装置 的自动反冲洗功能，和固定弧形筛过滤装置的节能特性，其自动清洗的控制可以由用户在 线或离线编程，实现对筛网的转动_停止工作周期、转动速率、反冲洗的起止时间、水流流 量和流速的全面自动控制，极大地提高了工作效率和可靠性，降低能源消耗，非常符合低碳 经济时代的技术发展要求。优选的是，在筛网网面的对面还可设有一刮污器，所述刮污器由硅橡胶材料制成， 可以固定在机架的支架上，在筛网静止时可以起到引导水流的作用，在筛网转动时可以刮 除网面的污物，进一步有利于清洗的效果。


图1为水产养殖水体中固体颗粒分类的示意图2为现有水产养殖水体净化系统中的一种转鼓式过滤设备的示意图； 图3为采用传统的固定弧形筛过滤设备的水体净化系统示意图； 图4为图3的水体净化系统中的弧形筛过滤设备的放大示意图； 图5为根据本发明原理设计的一种水体过滤设备的外观立体示意图，其部分护罩和筛 网被去掉以便显示内部的结构；
图6为图5所示的水体过滤设备的剖视示意图7为图5所示的水体过滤设备的俯视示意图，其上半部的护罩在视图中被省略掉； 图8为根据本发明原理设计的水体过滤设备的底座结构的俯视图； 图9为根据本发明原理设计的水体过滤设备的底座沿图8的A-A线的剖视图；图10为根据本发明原理设计的水体过滤设备的底座沿图8的B-B线的视面图； 图11为根据本发明原理设计的另一种水体过滤设备实施例的剖视图； 图12为图11中的水体过滤设备实施例的俯视示意图，其上半部的护罩在视图中被省 略掉；
图13为本发明水体过滤设备的筛网固定架第一种实施例的俯视示意图； 图14为本发明水体过滤设备的筛网固定架第一种实施例的部分剖视示意图；以及 图15为本发明水体过滤设备的筛网固定架第二种实施例的剖视示意图。
具体实施例方式以下结合附图详细描述本发明的具体实施例的主要结构及其工作原理。图5为根据本发明第一种实施例的水体过滤设备100的立体示意图，其前部的护 罩及筛网被切掉一部分以供显现其内部结构。参考图6和图7，整个设备为竖立式结构，主 要包括底座110、机架120、安装在底座110和机架120之间的筛网130、进水管路140、出水 管路150、安装在机架120上的驱动装置160 (即马达和减速器)、沿垂直方向设置在驱动装 置160与底座110之间的传动轴170、筛网反冲洗装置180、以及控制单元等组成部分。图 5-7所示的具体实施例为外置式反冲洗设计，其中的反冲洗喷头185设在筛网130的外部， 喷嘴方向朝着筛网130的外表面。图5所示的实例中的底座110的结构可参考图8-10，基本上呈阶梯状圆盘形，底 部的平板完全封闭，顶部向上开口，并且形成一内环凸缘111、一外环档缘112，于该内环凸 缘111和外环档缘112之间形成一排污槽113，排污槽113底部设有数个排污孔114，可见 于图8，于内环凸缘111与底部中间形成用于蓄水的蓄水空间115，而最底部一侧的侧壁还 设有出水管口 116，可见于图10。另外，于底座110的底部中央设有一固定的立柱117，于该 立柱117上设有一枢轴118，用于与传动轴相结合。从图5-7可以看出，机架120包括位于筛网130上方的顶架、以及跨越于筛网130 两侧上方给顶架提供支撑的支架，马达及减速器160即被固定于顶架横梁中部。在上述图5所示第一种过滤设备100实例中设有一锥台形的筛网130，主要以不 锈钢过滤网面覆盖于固定架上组合而成。其中，筛网网面可以用优质不锈钢薄片，利用激光 切割技术进行加工。根据本发明较佳实施例，该筛网筛缝一般为0. 2^0. 3mm，最为常用的是 0.225mm，开孔率约30%。该固定架的结构如撑开的雨伞形状，参考图13和图14所示，其结 构设计如下顶部有一直径较小的固定安装于传动轴170上部的固定部131，底部有一个直 径较大的用于固定筛网网面131的固定箍132，以及多根斜向辐射状等角度相间隔地固定 连接于该固定部131与固定箍132之间的加强筋133。参考图6，通过将筛网130顶部的固 定部131固定安装在传动转轴170的上部，该传动轴170由设在机架130顶部的马达160 经减速后驱动，使该筛网130被可旋转地安装在底座110和机架130之间，其驱动的方式可 以在线或离线编程。安装后，筛网固定箍132底部的外缘延伸至底座110内环凸缘111外 侧，即排污槽113的上方。另外，筛网130的外面还安装有护罩134，可见于图7。在上述第一种实施例中，进水管路140与机架120—侧的支架形成一体，而出水管 路150则与底座110底部侧面的出水管口 116相连通，如图5、图6和图7所示。根据本发 明的工作原理，在工作中水流按照图中箭头所指示的方向流动，从入口进入进水管路140，
5上升至顶部，再由重力作用从顶部的开口向下流向筛网130，水经过筛网130的过滤，流入 底座110底部的蓄水空间115，最后从底部出水管口 116，经由出水管路150从出口流出。在 这种实施例中，反冲洗装置180被设置在一侧支架内侧，喷嘴185方向朝向筛网130的外表工作时，筛网130通常是静止的，按照设定的程序，马达160定期驱动筛网130转 动，一般情况下，筛网开始转动的同时由反冲洗装置180向筛网130喷水对筛网进行同步冲 洗。筛网130外表面积累的污物顺着水流向下，随后从排污槽113和排污孔114排出。筛 网130停止转动时，反冲洗装置180即可停止，或者也可继续冲洗一段时间，随即停止。用 户可以根据实际应用的需要通过控制装置对设备进行设置，确定或调整筛网转动-停止的 周期、转动速率、反冲洗的起止时间、水流流量和流速等。参考后面的图11和图12，本发明还设计了另一种内置式反冲洗水体过滤设备 200，与第一种设备结构类似的是，它主要也包括底座210、机架220、可旋转的筛网230、进 水管路240、出水管路250、安装在机架220上的马达及减速器260、以及设置在马达260与 底座210之间的传动轴270。不同之处在于，其筛网反冲洗装置280为内置式反冲洗设计， 其中的反冲洗喷头285设在筛网230的内部，喷嘴方向朝着筛网230的内表面。其底座210的结构参基本上和第一种实施例的相似，也是呈阶梯状圆盘形，同样 设有内环凸缘211、外环档缘212、排污槽和排污孔(图中未显)，并于内环凸缘211与底部中 间形成用于蓄水空间215，底部一侧侧壁设有连通出水管路的出水管口 216。另外，于底座 210的底部中央设有一中空的固定柱217，于该固定柱217上设有一枢轴218，用于与传动 轴270相结合。其有别于第一种实施例的地方在于，该固定柱217为中空，且其中延伸一水 管，将水流通向内置于筛网230内部的反冲洗装置280。第二种实施例中的筛网230结构和第一种基本相同，也包括筛网网面和固定架， 其固定架的结构如图15所示，也包括顶部的固定部231，底部的固定箍232，以及多根斜向 辐射状等角度相间隔地固定连接于该固定部231与固定箍232之间的加强筋233。参考图 11，通过将筛网230顶部的固定部231固定安装在传动转轴270的上部，该传动轴270由设 在机架220顶部的马达260经减速后驱动，使该筛网230被可旋转地安装在底座210和机 架220之间，安装后，固定箍232底部的外缘延伸至底座210内环凸缘211外侧，即排污槽 上方。其驱动的方式也可以在线或离线编程。在上述第二种实施例中，进水管路240与机架220 —侧的支架形成一体，而出水管 路250则与底座210底部侧面的出水管口 216相连通，如图11和图12所示。根据本发明 的工作原理，在工作中水流按照图中箭头所指示的方向流动，从入口进入进水管路240，上 升至顶部，再从顶部的开口向下流向筛网230，水经过筛网230的过滤，流入底座210底部的 蓄水空间215，最后从底部出水口 216，经由出水管路250从出口流出。同样地，工作时的筛网230通常是静止的，按照设定的程序，马达260定时驱动筛 网230转动，于此同时由反冲洗装置280向筛网230喷水。筛网230外表面积累的污物顺 着水流向下，随后通过底座210的排污槽从排污孔排出。优选的是，本发明的水体过滤设备在筛网130、230的对面还可以设置一刮污器， 如图6、图8所示，可固定在对应的支架内侧。该刮污器可采用硅橡胶材料制成，在进行自动 清洗时，筛网130、230转动并冲水的同时，刮污器的刮片跟筛网表面相接触，刮除其表面积
6累的污物，进一步优化了清洗的效果。在筛网130、230停止转动时，刮污器的刮片亦可以起 到引导水流方向的作用。综上所述，本发明的水体过滤装置和现有技术相比具有以下优点 “ 清洗效果良好，工作效率高，且运行可靠性好；
“ 利用其可编程自动控制的清洗方式，用户可以根据实际应用的需求对设备进行设 置，确定筛网转动-静止的周期、转动速率、反冲洗起止时间、水流流量和流速，进一步实现 智能化自动控制；
“节约能源，符合低碳经济的发展要求。尽管上面通过举例说明，已经描述了本发明较佳的具体实施方式
，本发明的保护 范围并不仅限于上述说明，而是由所附的权利要求给出的所有技术特征及其等同技术特征 来定义。本领域一般技术人员可以理解的是，在不背离本发明所教导的实质和精髓前提下， 任何修改和变化可能仍落在本发明权利要求的保护范围之内。
权利要求
一种水产养殖用水体过滤设备，其特征在于包括一底座、一机架、一设置于底座和机架之间的筛网、一垂直延伸于底座和机架之间的传动轴、一固定于机架上驱动传动轴的驱动装置、一进水管路、一出水管路、一筛网反冲洗装置、以及一控制装置；其中 所述底座，呈圆盘形，其底部中间形成有蓄水空间，底部一侧的侧壁上设有连通出水管路的排水管口；其外环档缘内部还设有排污槽，在排污槽底部设有数个排污孔； 所述筛网，呈锥台形，以不锈钢网面固定于一固定架上组成，所述固定架顶部为直径较小的固定部，固定连接于传动轴的上部；所述固定架的底部为直径较大的固定箍，该固定箍的底缘延伸至排污槽上方；固定部与固定箍之间由多根相间隔的辐射状加强筋相连接； 所述进水管路，将水引导至筛网顶部，让水在重力作用下从筛网顶部向下流动，经筛网的过滤流入底座蓄水空间； 所述控制装置，根据用户可编程的程序来实施自动控制，令所述反冲洗装置以同步于筛网的转动的方式, 对筛网表面进行冲洗，所述筛网的转动为间歇性的。
2.根据权利要求1所述的水体过滤设备，其特征在于所述底座还设有一内环凸缘，所 述排污槽形成于外环档缘与内环凸缘之间。
3.根据权利要求2所述的水体过滤设备，其特征在于所述筛网固定架的固定箍底部 外缘延伸于内环凸缘之外。
4.根据权利要求1所述的水体过滤设备，其特征在于在筛网网面的对面还设有一刮污 器，所述刮污器由硅橡胶材料制成。
5.根据权利要求1所述的水体过滤设备，其特征在于所述反冲洗装置可设置在筛网 的外面，使其喷嘴方向对着筛网的外表面。
6.根据权利要求1所述的水体过滤设备，其特征在于所述反冲洗装置可设置在筛网 的里面，其喷嘴方向对着筛网的内表面。
7.根据上述任一权利要求所述的水体过滤设备，其特征在于所述控制装置可以由用 户进行在线或离线编程。
8.根据权利要求7所述的水体过滤设备，其特征在于所述控制装置可以被编程，用于 确定筛网的转动_停止周期、转动速率、反冲洗的起止时间、水流流量和流速。
全文摘要
一种净化水产养殖水体的过滤设备，包括底座、锥台形筛网、传动轴、驱动装置、进/出水管路、反冲洗以及控制装置。底座呈圆盘形，底部中间形成蓄水空间，底部一侧壁设有连通出水管路的管口；底座内部还设有排污槽，排污槽底部设有数个排污孔；锥台形筛网以不锈钢网面安装于固定架上组成，固定架顶部为直径较小固定连接于传动轴上的固定部；固定架底部为直径较大的固定箍，其底缘延伸至排污槽上方；固定部与固定箍之间连接有多根加强筋。进水管路将水引导至筛网顶部，让水在重力作用下从筛网顶部向下流动经筛网过滤流入蓄水空间；控制装置根据用户可编程的程序实施自动控制，令反冲洗装置同步于筛网的转动对筛网进行冲洗，实现低能耗高效自动清洗。
文档编号B01D29/66GK101966406SQ20101029361
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者倪琦, 宋奔奔, 张宇雷 申请人:中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所