一种充气提升水的方法与流程

本发明涉及水产养殖领域，具体是涉及一种在养殖水体中充气提升水的方法。

背景技术：

水产养殖中，苗种孵化场，工作化养殖车间，水产科学研究等场合，都有必备的充气设施。一般情况下，由气泵压缩的空气通过散气石分散到水体中，散气石均匀地分布在水体中，由此产生的水流是无序的。无序的水流使得养殖过程产生的杂质，残饵和粪便等也无序的分布于水体中，这样造成换水时不能有效地将这些杂物排出。

此外，不同种类的养殖鱼在生长过程中对水体流速的要求不同，主要是因为鱼类是通过侧线和耳石感觉水流、测定空间、确定游动速度和方向的，无序的水流会引起这此鱼类的应急反应，影响到摄食和免疫力系统的功能，从而造成养殖鱼类的容易感染病害导致成活率的下降。所以为了促进养殖鱼更好地生长，有必要为其提供具有适应其生态习性的池水流速。现有的养殖设施中，尚未发现针对这方面考虑的相关装置，更没有相应的可提高鱼类生长环境质量的设计。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种充气提升水的方法，一方面通过充气及时对养殖池进行充氧，保持养殖池在整个养殖周期内，水体中具有稳定充足的溶氧量，同时通过营造旋转的水流收集残饵、粪便和杂物等，提升换水效率；另一方面借助本发明的充气装置为养殖鱼的生长营造出了更为舒适的水流流速环境。

本发明采用的充气提升水的具体方案为：

在水池中垂直设置不少于1个充气装置，所述充气装置固定于所述水池的池壁上或靠近池壁的位置，使用气泵向所述充气装置中定量充气，用于充气提升水，同时，利用气流的运动带动池水流动；

所述充气装置包括引水管、充气管和气泵，所述充气管的下部连接散气石；进水口位于所述引水管的下部，所述引水管的侧壁还设置有出水管，所述出水管与水面平行，且位于水面之上；所述充气管与所述散气石套设于所述引水管内；所述充气的流量为4～8l/min，所述池水的流速为0.1～0.8m/s。

进一步地优化，所述引水管的外径为50～70mm。

进一步地优化，所述散气石的直径为25～35mm。

进一步地优化，所述水池的池底中部设置有集污槽，所述集污槽的入口处设置有密集打孔的盖板。

进一步地优化，所述水池为圆形水池。

进一步地优化，所述引水管的下端部装设一弯头，池水从所述弯头流入，所述弯头的进水方向与所述出水管的出水方向平行。

进一步地优化，所所述弯头的进水方向和所述出水管的出水方向均与所述水池池壁的切线方向平行，且所述弯头和所述出水管分设于所述充气装置的两侧。

进一步地优化，在充气提升水时，要达到期望的效果，所述充气装置的数量和所述水池中水的体积的关系如下：

所述水池中水的体积小于等于1000l时，所述充气装置的数量不超过3个；

所述水池中水的体积大于1000l小于等于5000l时，所述充气装置的数量不少于3个；

所述水池中水的体积大于5000l小于等于10000l时，所述充气装置的数量不少于5个；

所述水池中水的体积大于10000l时，所述充气装置的数量不少于10个。

本发明的有益效果是：

通过特定的充气提升水的方法，辅以特殊结构的充气装置以及优化的工艺条件，在完成对养殖池的充气(充氧)提水之后，在不增加额外成本的情况下，可在养殖水体中营造出具有一定流速的旋转水流环境，为养殖鱼营造更符合其生态要求的水体环境。同时，旋转水流可以将水体中的杂质(如残饵，粪便等)带动到养殖水池的中心，在水池的池底中部设置集污槽，可接收上述杂质。此外，为防止养殖鱼的逃逸集污槽的入口处设置有密集打孔的盖板。这种在水池池底的中部集中排污的方式，也有利于节约用水量：水池在排水时，只需使用较少的水量，即可在短时间内将集污槽中的残饵和粪便等带走，提高了粪便收集和排污的效率，其中，收集的粪便可用于鱼类消化、代谢等方面的研究。整个技术方案操作简单，所依赖的充气装置体积小，不会影响养殖鱼的生长与发育。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为实施例1中所述充气装置的结构示意图；

图2为实施例3中所述充气装置的结构示意图；

图3为实施例中水池中旋转水流的流动方向示意图；

附图仅用以示意相关的结构特点，具体的数值大小及相对位置以说明书的记载为准。

附图标记对应如下：

1-水位线，2-气流方向，3-水流方向，4-引水管，41-出水管，42-弯头，5-充气管，51-散气石，6-小气泡，7-水池，71-集污槽，8-水流方向。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。

实施例1：

将一个直径2m，高1m，水体容积3m³的圆形玻璃缸水池利用本发明的方法充气提升水，同时进行造流。

在该圆形玻璃缸水池中垂直设置3个充气装置，并将这3个充气装置固定于玻璃缸水池的池壁上或靠近池壁的位置，使用气泵(附图中未标示)向所述充气装置中定量充气，用于充气提升水，同时，利用气流的运动带动池水流动；所述充气的流量为4l/min，所述池水的流速为0.3～0.4m/s。

其中，所述充气装置包括引水管4、充气管5和气泵，所述充气管5的下部连接散气石51；进水口位于所述引水管的下部，所述引水管的侧壁还设置有出水管，所述出水管41与水面平行，且位于水面之上(参见附图1，出水口高于水位线1)；所述充气管5与所述散气石51套设于所述引水管4内；气体经气泵从充气管5上部充入，经散气石51从充气装置的下部被压出(充气装置的下部靠近池底)，池水从所述引水管4下部流入，从所述出水管41流出，所述出水管41的出水方向与水面平行。

进一步地在水池的池底中部设置一集污槽71，所述集污槽71的入口处设置有密集打孔的盖板。

将30尾石首鱼科的白姑鱼养殖于该玻璃缸水池中，经8个月养殖，可收获得到平均体重为250g的30尾白姑鱼，且均能达到性成熟且自然产卵。

水槽中水体的溶解氧高低是水质好坏的主要指标。实施例中的充气装置的工作过程为：气泵将空气经充气管5、散气石51以小气泡6的形式，直接压入水体的下部，其中，小气泡6主要是通过散气石51将充入的气流分散形成的。这种方案的优点在于：一则分散的小气泡6的形式，可以加速氧在水中的溶解，使整个水体供氧均匀，可改善整个水体，尤其是水体下部的供氧状况，水体的氧含量更为均匀、充足，相应的，在同样的养殖密度密度下，可降低因缺氧引起的养殖鱼的死亡，并能促进养殖鱼的生长，提高产量；二则，散气石51将充入的气流进行分散时，也对气体的动能也做了一定缓冲，可防止充入的气流速度过高，搅动池底沉淀的污泥等杂质，造成水体浑浊的问题，同时，散气石51即充气管5的气体出口的位置靠近水体的下部，可适当搅动水底的沉淀物，在营造出的可按照既定的方向进行旋转的水流下，水底的沉淀物(杂质等)可被带动流动，集中收集至集污槽71的入口处，如此，只需要使用较少的水量，即可短时间实现集中、高效地排污，有利于节约用水量，进一步也起到了净化水质的作用，可提高养殖鱼的成活率。

在本实施例中，高效的充气提水工艺，使得水池中的溶氧量保持在5～8mg/l之间。期间，为了更精细的饲养，可根据气温的变化适当调节充气速率(水中的溶氧量随温度的升高而降低)以及养殖密度。特定的充气装置下，养殖水池中形成的旋转水流能够加速将水中的残饵、粪便、污泥等排出，显著减少了养殖水体中的污染物，其中，有机污染物的减少，有利于防止水池中的缺氧现象，配合现有技术中养殖池中物理和/或生物净化手段，可保证在白姑鱼或其他鱼类的养殖期内，水池中水体的氨氮浓度和亚硝酸盐浓度均始终保持在0.2mg/l以下。

整个养殖期间，本实施例的养殖水体，保持着稳定充足的含氧量以及基本恒定速度流动的柔和水流，为白姑鱼提供了良好的水环境生产条件，减少了白姑鱼在生长过程中的应激反应，同时，通过有效的提水排污和换水保证了水质的稳定，杜绝了病害的发生。

实施例2：

在实施例1的基础上，进一步限定设置所述引水管4的外径为50mm，所述散气石51的直径为30mm。

实施例3：

在实施例2的基础上，在所述充气装置的引水管4的下端部装设一弯头42(参见附图2)，该弯头42的外径可与引水管4的外径相同，该弯头42进水方向与引水管4上部的出水管41的出水方向平行设置。池水从所述弯头42流入，从所述出水管41流出，所述弯头42的进水方向和所述出水管41的出水方向均与所述水池池壁的切线方向平行，且所述弯头42和所述出水管41分设于所述充气装置的两侧，从而可提高营造旋转水流的效率，通过尽可能低的能耗，造出一定流速的旋转水流；

适宜的水流流速会提升养殖鱼的舒适度，进而提高养殖鱼的摄食率，生长率，成活率等，也可为鱼类研究带来更高的成功率；同时，旋转水流的流速与水体的换水速率也成正相关关系，为维持良好的水体质量提供了保障。

实施例4：

在上述实施例1～3的基础上，本实施例中，充气装置的引水管4外径为70mm，每个充气装置的充气速率设为8l/min，充气装置的数量为2个，如此，也可实现较佳的充气提升水以及营造旋转水流的效果。

实施例5：

在上述实施例1～3的基础上，本实施例中，充气装置的引水管4外径为63mm，每个充气装置的充气速率设为4l/min，充气装置的数量为3个，相较于实施例1～3中使用的外径为50mm的引水管4，本实施例中使用外径为63mm的引水管4，充气装置的出水量提升了30％，实现较佳的充气提升水以及营造旋转水流的效果。

实施例6：

养殖池中水体的体积为300l时，设置1个充气装置，具体的技术方案参照实施例1～5的设置。

实施例7：

养殖池中水体的体积为1000l时，设置2个充气装置，具体的技术方案参照实施例1～5的设置。

实施例8：

养殖池中水体的体积为5000l时，设置3～5个充气装置，具体的技术方案参照实施例1～5的设置。

实施例9：

养殖池中水体的体积为10000l时，设置10个充气装置，具体的技术方案参照实施例1～5的设置。

实施例10：

养殖池中水体的体积为50000l时，设置20个充气装置，具体的技术方案参照实施例1～5的设置。

对比例1：

相较于实施例5，水池中充气装置的充气速率降低至2l/min，水池中难以形成旋转水流，且充气提水的效率低下，将30尾白姑鱼养殖于该玻璃缸水池中，期间，尤其是值炎热季节，池中的养殖鱼出现了明显的浮头现象，经8个月养殖，收获得到的白姑鱼仅19尾，平均体重不足220g，存活的白姑鱼中，还有2尾无法自然产卵。

充气速率过低，充氧效率降低，且无法形成旋转水流，排污效率也随之降低，排污不及时造成的直接结果是水中的污染物增多，其中，有机污染物在降解过程中还会消耗氧，进一步恶化了鱼类的生存环境。

对比例2：

相较于实施例4，水池中充气装置的充气速率为10l/min，但所述充气装置的出水量并没有明显的增加，反而增加了能耗。

对比例3：

相较于实施例4，水池中充气装置的充气速率为12l/min，但所述充气装置的出水量并没有明显的增加，反而增加了能耗。

发明人在研究营造旋转水流的具体工艺条件时，重点对充气装置的充气速率和出水量的关系进行了考察：如果充气速率过低，结果如对比例1中所述，会影响水中的溶氧量及水流能否如预期一样旋转；如果充气速率过高，主要会造成能耗的增加。当充气速率控制在本发明限定的数值范围内时，充气速率于出水量基本呈正比关系，但是当充气速率继续增大时，出水量却并没有按上述规律增加，深入地研究分析表明，这是由于流体的速率与管道的压降呈正相关关系，速率越大，单位长度的管道产生的压降越大，充气过程中的额外的能耗增加，从出水的经济效率上考虑，不加节制地升高各个充气装置的充气速率，反而不划算，此外，过高的充气速率势必造成更为严苛的工况，相应的，对装置的寿命(包括气泵)也会产生不利的影响。

总体上，本发明是通过设计特定结构的充气装置，使用气泵向引水管4中定量充气，利用气流的运动带动池水旋转流动(参见附图3)。并根据鱼类的生态习性，设计不同的流速来为鱼类提供一个最适宜的水生态环境，具体地，本发明中，基本恒定的柔和水流，为浮游性鱼类提供了基本的生态要求，减少的鱼的应激反应。并进一步，通过对充气装置的设置位置、进出水口的引水方向以及装置的设置个数(不少于1个，具体个数根据养殖水池的容积而定，目标则是实现达到旋转水流的设计流速)等的优化涉及，在为鱼类提供良好生存水环境的同时，降低能耗。

除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明权利要求书中所定义的范围。

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