分析水域增氧清洁耗能现状及创新措施

许萌

摘要：我国水域辽阔，水产养殖业发达，往往需要大功率底部增氧机为水体增氧，同时还要经常对水域进行人工清洁，这两个过程中产生的能耗无疑是巨大的。现拟对我国水域增氧、清洁以及由此产生的耗能情况的分析，在某些亟待改进的问题上进行有理论根据的创新，提出一些建设性的意见。

关键词：水域增氧；水域清洁；耗能现状；创新措施

1.引言

随着化石能源的日益枯竭，国家大力倡导建设能源节约型和环境友好型社会。资源和环境压力是制约我国长期发展的重要瓶颈，需求侧的节能降耗成为了重要的解决之道。水域的增氧及清洁就是其中一个方面。我国对水产养殖的巨大需求使得越来越多的水域增氧机投入运营，产生了越来越多的能耗，对资源和环境都造成了一定的压力。急需对此类问题予以关注、了解、分析及解决。用一种耗能更低的创新方法来对此进行改进。

2.目前我国水域增氧清洁耗能现状

水域的耗能主要来源于增氧及清洁两大方面，故从这两大方面进行现状分析。

2.1水域增氧耗能现状

我国水域辽阔，水产养殖业发达，往往需要大功率底部增氧机为水体增氧，并且普遍使用电网进行供电，仅北京地区就有水域面积48000公顷，占总面积的2.9%，每月为水体增氧耗电超过50万度，能耗巨大。市面上流通的水域增氧机往往都是0.5-1.5千瓦级别，以一台大量射流式增氧机（1.5kw）为例，一个月（按30天算）的耗能就高达1080千瓦時的电能。

2.2水域清洁耗能现状

主要集中于各种打捞船、水域环卫作业船只的供能，以及为能有相关的环卫人员所需的一系列管理和培养方面的隐形耗能。耗能无疑也是巨大的。

3.水域增氧清洁耗能创新措施

基于以上现状，现提出一种新能源水域增氧净化及肥料回收系统的构想。该系统由联合式风能和太阳能发电及电能储存装置、空气压缩装置及匹配的变压装置、带有止逆阀的虹吸管路、过滤自清洁装置等组成。其工作原理为采用联合式风能和太阳能发电，将电能储存到蓄电装置中，通过变压装置对合适规格的空气压缩机供电压缩空气，空气压缩机启动时高压气体射流提供虹吸管路一定的真空度，驱动水循环并为射流水加氧，多孔出口对应下方设置水体过滤及自清洁装置，水经过滤网流回水域，完成循环。设定蓄电装置两个电量，启动和终止循环。传统增氧装置需要较大功率连续驱动提供高扬程或克服水底压势能，本系统相同增氧量耗电少。另设过滤自清洁装置滤除鱼粪和藻类等同时在附近收集肥料并堆积存放，既为水域增氧净化又可肥料回收利用。以下是其具体的创新点。

3.1增氧新方式：利用高压空气流产生虹吸作用，启动水循环，并使水与空气充分接触

该系统通过空气加压装置，将加压后的空气释放到水平的管道内，高速的流通空气与支管里的水面之间达到构成虹吸现象的条件，虹吸差压将管道的水不断抬升至水平管道，不断地加压空气推动水流至水平管道出口，不断地加压空气与水体流动产生真空度，从而底部水体不断被抬升抽出，实现了抽水功能。而加压后的空气与水流相遇会被打散成细泡，加大了水与空气的接触面积，而低溶氧量的底部水将会充分溶解空气中的氧气。全新的虹吸抽水，加大了水体的溶氧，其次，利用水平管道虹吸抽水，降低了水的压势，减少了对空气压缩机的功率需求，达到了节能的效果。

3.2过滤自净化：通过智能控制的过滤装置，分离出水体的杂质，达到净化效果

该系统在水平通道下方某一位置放置过滤装置，利用水流出的冲力，水体附带的杂质（底淤，鱼粪等）被过滤板滤除并被留置在过滤板上，杂质不断堆积在过滤板上，当堆积到一定重量，会触动过滤板的敏感触动装置，使过滤板倾斜至肥料堆积入口处，当水流下时，带动堆积的杂质流入肥料堆积处，同时起到了对过滤板清洁和水体净化效果。过滤自净化的自动控制使得整个水域循环里产生的废物的到了回收利用，同时这些富含植物微生物生长所需物的滤除，可以很大程度的降低水域爆发藻类、病害的几率，减少底部积淤呼吸作用消耗水体氧气。

3.3肥料回收利用：堆积的肥料将回收利用

该系统将水体中附带的杂质（大部分为底部积淤、鱼粪等物质）过滤经水冲如肥料堆积处，在肥料堆积处，经过太阳将其中水蒸发，从而得到固体物质，由于其大部分组成为底部积淤和鱼粪，富含作物所需的营养物质，是绿色健康的天然肥料，通过对其收集利用作为肥料使用实现废物回收利用。

3.4通过物联网对该系统进行智能管理与控制

该系统通过物联网，用中心计算机对各个独立系统的机器、设备、人员进行集中管理、控制，节省人力、财力。系统子节点搜集数据将其汇总到中心节点同时通过收集小数据，最后聚集成大数据，用以更新设计思路、确定更加优效的方案。

3.5利用“风电—太阳能储能联合运行系统”，将不平稳风能转换为平稳持续清洁能源

该系统电能主要来源于架设在水面（主要位置通过长期检测定于风速较大处）的风力发电机（例如变桨距失速型风力发电机组，在低于额定风速时通过改变桨距角，使其功率输出增加，或保持一定的桨距角运行以适应风力较小的天气）和光伏太阳能板，直接带动空气压缩抽水装置或将电能储存进蓄电池进行蓄能。方案运用广泛，对于海岛等有特殊供电需要的地区，可因地制宜地进行供电建设。

该系统能量缓冲装置成本较低，且效果显著，实现了由不稳定输出向稳定能源输出的过程。使得大功率风机在短时间内积累的能量能够连续、均匀地释放，由此可使用功率较小的电机发电，大大降低了电机成本，减少了电机生产耗能。

4.结束语

在能源竞争日益锐化的今天，节能必然能带来十分可观的经济效益。希望这篇文章能为从事水产养殖、水域清洁等相关方面的人员提供有益的帮助。若追求效益最大化，最好是能够因地制宜，针对各自不同的情况采取某个或多个创新点来予以完善。

参考文献：

[1]张厚珍.常见渔业增氧机的类型及工作机理[J].科学养鱼，2018，（6）：73-74.

[2]徐小燕.太阳能光伏发电增氧驱动系统的研制[D].南京：南京农业大学，2009：8-14.