一种新能源水域增氧净化及肥料回收系统的技术实现

许萌

摘 要：水域增氧净化耗能巨大，而将"垃圾"的风电和光伏发电用来供能可以节约能源，降低成本。拟对从这一出发点而提出的一种新能源水域增氧净化及肥料回收系统进行技术实现，详细介绍其工作原理和系统组成，方便对这一系统感兴趣的技术人员实现其功能。

关键词：水域增氧；净化清洁；肥料回收；技术实现

1.引言

本系统使用联合式风能、太阳能发电，充分利用了水域环境宽阔，风资源和太阳能资源充足的特点，而目前太阳能和风能的运用与开发已逐步完善，充足的实践经验能支持风能、太阳能的联合发电。风光互补发电储能系统利用太阳能光伏发电和风力发电在资源上的互补性和这两种发电方式功率转换部分结构的相似性，能最大限度的利用能源并减小储能设备的使用量。通过查阅大量文献资料，组合出可以应用于实际中的优化功能方案——新能源水域增氧净化及肥料回收系统，在电力系统里增加储能系统达到平抑波动的作用，目前国内外已采用该方式减少弃风。

相较于水底出氧要克服的高水压，水平的虹吸抽水降低了水的压势，减少了对空气压缩机的大功率需求，同时空气与水的大面积得到大面积接触，增加了溶氧量，同时对底部水的吸收促进了水体的循环，水体里溶氧量大大提升。

过滤自清洁装置配合肥料堆积处的使用，一方面可清除水底积淤，减少人工成本，清洁了水体，降低水体爆藻、病害的几率，另一方面将杂质的堆积回收利用，满足了当代节能减排新倡导，也使系统资源利用最大化。

2.工作原理

1、电能产生及存储过程

风力推动风力发电机叶片旋转切割磁场产生感应电动势，阳光直射太阳能电池板为硅元素中的电子提供能量使其激发扩散形成电流，这些都产生了电能，经稳压装置稳压，存储到蓄电装置中待用。

2、空气出流过程

当蓄电装置中的电量达到某一上限值时，向启动装置输出电信号使其开启，空气压缩装置启动，将空气压缩从主管道排出，由于主管道压强增大，产生虹吸效应，将水域底部的水从支路管道抽入主管道，随压缩空气一起排出，一旦水流从主管道排出，整个过程将能持续进行。当蓄电装置中的电量达到某一下限值时，向启动装置輸出电信号使其关闭，空气压缩装置关闭，该过程随之结束。

3、水循环过程

混有淤泥的水域底部水流经支路管道进入主管道排出，遇在排水口对应下方（非垂直下方，因排出的水流要做一个抛物运动，过滤网的中心与流体主流流线上某一点重合）的过滤网，过滤出淤泥后排回水域，当淤泥重量达到设定最大值时，压敏传感器发出电信号，小电机工作将伸缩杆缩回使过滤网平面倾斜一个角度（由系统算出），过滤网网孔闭合使继续流出的水流将大部分淤泥冲向排肥料管道排向其他地方处理，当淤泥重量达到设定最小值时，压敏传感器发出电信号，小电机工作将伸缩杆伸缩使过滤网平面恢复水平，过滤网网孔打开，重复上述过程。

3.系统组成

1、联合式风能和太阳能发电及电能储存装置

组成：若干小功率垂直轴风力发电机、若干硅光伏太阳能电池板、多组蓄电池、若干稳压器

作用：风力发电机与太阳能电池板提供清洁的电能；稳压器将不平稳不持续的风能转变为持续平稳的电能；蓄电池存储已持续平稳的电能。

2、空气压缩装置及匹配的变压装置

组成：缓冲气瓶、启动装置、加压装置、气压盘、输出装置、若干变压器

作用：启动装置使整个压缩过程开启；加压装置使进入到整个装置中的空气升压，；缓冲气瓶存储加压后气体；气压盘防止气压过高损坏仪器；输出装置输出加压后的稳定气流；变压器使其他各部分获得适合自己的电压

3、带有止逆阀的虹吸管路

组成：止逆阀、主干路、水域底部抽水支路

作用：止逆阀防止空气压缩装置因故障停止，管中未排出剩余加压空气将水吸入前置发电储电装置中导致带电器件短路烧毁；主干路为加压空气及输出增氧后的水提供通路，并使之重新排入水域；水域底部抽水支路为被从水域底部抽出混有淤泥的水提供通路。

4、过滤自清洁装置

组成：伸缩杆、可开闭过滤网、排肥料管道、压敏传感器、小电动机

作用：压敏传感器感知过滤网上淤泥的重量，达到一定值时向控制伸缩杆和过滤网的小电机输出电信号；伸缩杆在过滤网底下一侧正中间，随电信号伸缩；过滤网过滤水和淤泥，随电信号网孔开闭；排肥料管道将被水冲下的淤泥送到其他地方处理；小电机实现伸缩杆的伸缩和过滤网的开闭

4.结束语

在水产养殖或水域地区，该系统具有科学性、创新性和实用性，在大力建设能源节约型和环境友好型社会的今天，具有广阔的前景。在偏远岛礁地区、军区和山区梯田建设中，该系统的应用具有更大的意义。

越大型的水产养殖地区越是对水体溶氧、水质净化有着高要求。该系统具有发电、储电、用电三位一体的设计思路，独立于当地电网，自给自足，利用全新的加压空气虹吸抽水、新颖的过滤自净化装置，在加大溶氧的同时节能以及资源运用的扩大化，将能为水域的增氧净化带来全新的状态。新能源水域增氧净化及肥料回收系统系统具有独立系统性高、稳定性好、经济节约、节能减排、新颖实用等优点，将在以后的工程实践中得以进一步发展和完善，为我国建设能源节约型和环境友好型社会做出一定的贡献。

参考文献：

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