本发明公开了一种适用于大型培养池的搅拌增氧方法，所述大型培养池为长方形培养池，在长方形培养池内设置有搅动式增氧设备及搅拌设备，长方形培养池的每个角至少布置有一台搅动式增氧设备，以使增氧的同时形成全池的环形水流；所述搅拌设备设置于长方形培养池短边的中心线上，用以冲散往中间积聚的物料，消除物料沉淀。本发明提出的增氧搅拌方法，利用布置于培养池四周的增氧设备在增氧的同时形成全池的环形水流，同时在池中央布置搅拌器，用来冲散往中间积聚的物料，从而去除物料沉淀，使微生物生物质的培养过程满足水中微生物、养料、碳源、溶氧、光照的充分接触反应，去除厌氧反应，确保活性物质的产生。
1.一种适用于大型培养池的搅拌增氧装置，其特征在于：所述大型培养池为长方形培养池，在长方形培养池内设置有一台具有搅拌桨叶的搅拌设备及4台搅动式增氧设备，搅动式增氧设备设于长方形培养池的四角,布置于(0.02～0.2)L×(0.05～0.25)W的四个区域内，呈角对称布置，且布置成对培养池的水体搅动方向同为顺时针流向从而使全池的水流形成顺时针环形水流，或同为逆时针流向从而使全池的水流形成逆时针环形水流的方式，所述搅拌设备设置于长方形培养池的短边的中心线上，布置于长方形培养池的(0.3～
0.7)L×(0.3～0.7)W的区域内，用以冲散往中间积聚的物料，消除物料沉淀，其中L为培养池的长边，W为培养池的短边，
以长方形培养池的长边方向为x轴，短边方向为y轴，搅拌设备的搅拌桨叶的转轴远离桨叶方向的末端的正投影为坐标原点，在长方形培养池的投影平面形成四个象限，当4台搅动式增氧设备布置成使全池的水流形成顺时针环形水流时，所述搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第一或第三象限，且与x轴成40～55度角；当4台搅动式增氧设备布置成使全池的水流形成逆时针环形水流时，所述搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第二或第四象限，且与x轴成35～50度角。
2.根据权利要求1所述的适用于大型培养池的搅拌增氧装置，其特征在于：所述搅拌设备采用浮船搅拌器，所述浮船搅拌器包括可漂浮于水体的浮座及搅拌桨叶，还包括为搅拌桨叶提供动力的电机及减速箱系统，所述电机及减速箱系统安装固定于所述浮座上，所述搅拌桨叶设置于所述浮座的下方，电机及减速箱系统的输出轴通过连接杆驱动位于浮座下方的搅拌桨叶转动。
3.一种适用于大型培养池的搅拌增氧装置，其特征在于：所述大型培养池为长方形培养池，在长方形培养池内设置有2台具有搅拌桨叶的搅拌设备及8台搅动式增氧设备，长方形培养池的每个角布置有2台搅动式增氧设备，布置于(0.02～0.2)L×(0.05～0.25)W的四个区域内，呈角对称布置，且布置成对培养池的水体搅动方向同为顺时针流向从而使全池的水流形成顺时针环形水流，或同为逆时针流向从而使全池的水流形成逆时针环形水流的方式，所述搅拌设备设置于长方形培养池的布置于长方形培养池的(0.2～0.4)L×(0.2～0.4W)的两个区域内，位于短边的中心线上且相对于长方形培养池长边的中心线左右对称，用以冲散往中间积聚的物料，消除物料沉淀，其中L为培养池的长边，W为培养池的短边，以长方形培养池的长边方向为x轴，短边方向为y轴，左右两台搅拌设备的搅拌桨叶的转轴远离桨叶方向的末端的正投影分别为坐标原点，在大型培养池平面形成两组坐标轴，每组坐标轴含有四个象限，当8台搅动式增氧设备布置成使全池的水流形成顺时针环形水流时，位于左侧的搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第一象限，且与x轴成10～55度角，位于右侧的浮搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第四象限，且与x轴成35～50度角；当8台搅动式增氧设备布置成使全池的水流形成逆时针环形水流时，位于左侧的搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第四象限，且与x轴成35～50度角，位于右侧的搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第一象限，且与x轴成10～55度角。
4.根据权利要求3所述的适用于大型培养池的搅拌增氧装置，其特征在于：所述搅拌设备采用浮船搅拌器，所述浮船搅拌器包括可漂浮于水体的浮座及搅拌桨叶，还包括为搅拌桨叶提供动力的电机及减速箱系统，所述电机及减速箱系统安装固定于所述浮座上，所述搅拌桨叶设置于所述浮座的下方，电机及减速箱系统的输出轴通过连接杆驱动位于浮座下方的搅拌桨叶转动。
5.一种适用于大型培养池的搅拌增氧装置，其特征在于：所述大型培养池为长方形培养池，在长方形培养池内设置有2台具有搅拌桨叶的搅拌设备及10台搅动式增氧设备，长方形培养池的每个角布置2台搅动式增氧设备，布置于(0.02～0.2)L×(0.05～
0.25)W的区域内，培养池的长边中心线的两端各布置1台搅动式增氧设备，布置于(0.4～
0.6)L×(0.05～0.25)W的区域内；所述搅拌设备布置于长方形培养池的(0.2～0.8)L×(0.4～0.6W)的区域内，位于短边的中心线上且相对于长方形培养池长边的中心线左右对称，用以冲散往中间积聚的物料，消除物料沉淀，其中L为培养池的长边，W为培养池的短边，以长方形培养池的长边方向为x轴，短边方向为y轴，左右两台搅拌设备的搅拌桨叶的转轴远离桨叶方向的末端的正投影分别为坐标原点，在大型培养池平面形成两组坐标轴，每组坐标轴含有四个象限，当10台搅动式增氧设备布置成使全池的水流形成顺时针环形水流时，位于左侧的搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第一象限，且与x轴成10～55度角，位于右侧的浮搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第四象限，且与x轴成35～50度角；当10台搅动式增氧设备布置成使全池的水流形成逆时针环形水流时，位于左侧的搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第四象限，且与x轴成35～50度角，位于右侧的搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第一象限，且与x轴成10～55度角。
6.根据权利要求5所述的适用于大型培养池的搅拌增氧装置，其特征在于：所述搅拌设备采用浮船搅拌器，所述浮船搅拌器包括可漂浮于水体的浮座及搅拌桨叶，还包括为搅拌桨叶提供动力的电机及减速箱系统，所述电机及减速箱系统安装固定于所述浮座上，所述搅拌桨叶设置于所述浮座的下方，电机及减速箱系统的输出轴通过连接杆驱动位于浮座下方的搅拌桨叶转动。
一种适用于大型培养池的搅拌增氧方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及搅拌装置，尤其涉及适用于大型培养池的搅拌装置。
背景技术
[0002] 公开号为CN102016001A的中国发明专利公开了一种微生物生物质的培养，该生物质为微藻和细菌的微生物混合群，所述混合群是微藻、硅藻、酵母、真菌、原生生物、小型浮游生物和细菌的絮凝物。
[0003] 微藻在水产养殖中用作软体动物类、甲壳动物类和某些鱼类的饲料，并且用于水产养殖食物链中使用的浮游动物的饲料。微藻在对虾养殖中起到了关键作用。
[0004] 含微藻的微生物生物质絮团在干燥后可作为甲壳动物的饲料添加剂，但主要的困难是难以获得产量稳定、价格低廉的产品。
[0005] 微藻、螺旋藻、硅藻等微生物的生产工艺一般是使用合适的碳源、营养原料在一定的容器内经过一定时间及条件下进行繁殖生长，其中容器有开放式、封闭式。从工业化规模化生产来看，微生物生物质的培养需要大量的水体、增氧、曝气等条件，而稳定、低成本的生产是目前微生物生产的主要障碍。
[0006] 公开号为CN102016001A的中国发明专利对于培养过程的要求提出了需要确保溶氧、保持物料悬浮、不形成缺氧区域，提到的实现方式包括叶轮式充气器、空气喷射充气器、压缩空气设备、气升设备。但是上述设备均适用于小规模的生产，但在大规模的生产中则存在各种实际难题，如何实现充分搅拌、悬浮、充氧的目的，是大体积培养池(5000～30000立方)能否进行有效培养微生物生物质的关键。
[0007] 目前封闭式培养微藻的多以气升式达到曝气搅拌、输送二氧化碳/空气的目的，如中国专利(CN102863115A)、中国专利(CN1718722A)、中国专利(CN100435623C)、中国专利(CN100500828C)。其缺点为在大型开放式培养池部署的话投入成本高昂、曝气的效率低下，大部分气体流失于空气中，如需确保搅拌效率则需要密集的曝气孔。
[0008] 发明CN1718722A使用了高效螺旋桨机组，用于养殖液全体积的上下和水平流动搅拌。其搅拌器机组设置于岸边，与水平地面的夹角呈10～90度。该方案有如下缺陷：由于设备部署于岸边，螺旋桨搅动水体的最远距离限于岸边的20米范围内，对于4000立方以上的大型培养池，部署于岸边的搅拌器无法搅动池塘中间区域，进而导致物料沉淀；搅拌器与地面有夹角，螺旋桨的水流先冲至池底然后反弹回去，这个反弹会损失水流的动能，进而降低了螺旋桨的工作效率。
发明内容
[0009] 本发明的目的是提出一种微生物生物质培养的搅拌增氧方法，用以解决大型培养池的搅拌增氧的技术空白。
[0010] 为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种适用于大型培养池的搅拌增氧方法,所述大型培养池为长方形培养池，在长方形培养池内设置有搅动式增氧设备及搅拌设备，长方形培养池的每个角至少布置有一台搅动式增氧设备，以使增氧的同时形成全池的环形水流；所述搅拌设备设置于长方形培养池短边的中心线上，用以冲散往中间积聚的物料，消除物料沉淀。
[0011] 本发明还提供了一种实现上述方法的适用于大型培养池的搅拌增氧系统，所述搅拌增氧系统设置有至少一台具有搅拌桨叶的搅拌设备及至少4台搅动式增氧设备，所述搅动式增氧设备设于长方形培养池的四角，角对称布置，且布置成对培养池的水体搅动方向同为顺时针流向从而使全池的水流形成顺时针环形水流，或同为逆时针流向从而使全池的水流形成逆时针环形水流的方式，所述搅拌设备设置于长方形培养池的中心线上。
[0012] 作为一种优选方式，所述搅动式增氧设备有4台，布置于(0.02～0.2)L×(0.05～0.25)W的四个区域内；所述搅拌设备为1台，布置于长方形培养池的(0.3～0.7)L×(0.3～0.7)W的区域内；L为培养池的长边，W为培养池的短边。
[0013] 优选地，所述搅动式增氧设备有4台，所述搅拌设备为1台，以长方形培养池的长边方向为x轴，短边方向为y轴，搅拌设备的搅拌桨叶的转轴远离桨叶方向的末端的正投影为坐标原点，在长方形培养池的投影平面形成四个象限，当4台搅动式增氧设备布置成使全池的水流形成顺时针环形水流时，所述搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第一或第三象限，且与x轴成40～55度角；当4台搅动式增氧设备布置成使全池的水流形成逆时针环形水流时，所述搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第二或第四象限，且与x轴成35～50度角。
[0014] 作为另一种优选方式，所述搅动式增氧设备有8台，长方形培养池的每个角布置2台；所述搅拌设备为2台，布置于大型培养池短边的中心线上且相对于长方形培养池长边的中心线左右对称。
[0015] 作为又一种优选方式，所述搅动式增氧设备有10台，长方形培养池的每个角布置2台，培养池的长边中心线的两端各布置1台；所述搅拌设备为2台，布置于大型培养池短边的中心线上且相对于长方形培养池长边的中心线左右对称。
[0016] 优选地，所述搅拌设备布置于长方形培养池的(0.2～0.4)L×(0.2～0.4W)的两个区域内；搅动式增氧设备布置于(0.02～0.2)L×(0.05～0.25)W的四个区域内，每个池角各2台，L为培养池的长边，W为培养池的短边。
[0017] 优选地，所述搅拌设备布置于长方形培养池的(0.2～0.8)L×(0.4～0.6W)的区域内；搅动式增氧设备有8台布置于(0.02～0.2)L×(0.05～0.25)W的区域内，每个池角各2台，还有2台布置于(0.4～0,6)L×(0.05～0.25)W的区域内，L为培养池的长边，W为培养池的短边。
[0018] 优选地，以长方形培养池的长边方向为x轴，短边方向为y轴，左右两台搅拌设备的搅拌桨叶的转轴远离桨叶方向的末端的正投影分别为坐标原点，在大型培养池平面形成两组坐标轴，每组坐标轴含有四个象限，当8台搅动式增氧设备布置成使全池的水流形成顺时针环形水流时，位于左侧的搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第一象限，且与x轴成10～55度角，位于右侧的浮搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第四象限，且与x轴成35～50度角；当8台搅动式增氧设备布置成使全池的水流形成逆时针环形水流时，位于左侧的搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第四象限，且与x轴成35～50度角，位于右侧的搅拌设备布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第一象限，且与x轴成10～55度角。
[0019] 优选地，所述搅拌设备采用浮船搅拌器，所述浮船搅拌器包括可漂浮于水体的浮座及搅拌桨叶，还包括为搅拌桨叶提供动力的电机及减速箱系统，所述电机及减速箱系统安装固定于所述浮座上，所述搅拌桨叶设置于所述浮座的下方，电机及减速箱系统的输出轴通过连接杆驱动位于浮座下方的搅拌桨叶转动。
[0020] 本发明提出的增氧搅拌方法，利用布置于培养池四周的增氧设备在增氧的同时形成全池的环形水流，同时在池中央布置搅拌器，用来冲散往中间积聚的物料，从而去除物料沉淀。本发明充氧量明显提高、有效防止沉淀、投资投入少，易于安装部署、易于维护等优点，在工业化开发微生物生物质的过程中使用低成本的设备达到了大型设备所能处理的增氧搅拌目的。应用本发明可使公开号为CN102016001A的中国发明专利中所提供的微生物生物质的培养过程满足水中微生物、养料、碳源、溶氧、光照的充分接触反应，去除厌氧反应，确保活性物质的产生。作为工业化开发的核心环节，使得公开号为CN102016001A的中国发明专利中所公开的微生物生物质的工业化培养得以顺利实现。
附图说明
[0021] 图1是本发明的浮船搅拌器的结构示意图。
[0022] 图2是本发明实施例1的设备平面布置示意图。
[0023] 图3是实施例1的设备定位示意图。
[0024] 图4是本发明实施例2的设备平面布置示意图。
[0025] 图5是实施例2的设备定位示意图。
[0026] 图6是实施例3的设备定位示意图。
具体实施方式
[0027] 如图1所示为本发明所采用的浮船搅拌器，其包括搅拌桨叶9、连接杆8、泡沫材料制成的长方形座体7、固定支架6、由电机1、皮带轮2及5，皮带3和变速箱4共同组成的电机及减速箱系统。
[0028] 座体7可漂浮于水体表面，工作时漂浮于培养池的液态培养物表面。固定支架6固定于座体7的上表面，一方面可以对泡沫材料进行约束固定使其保持稳定的座体形状，另一方面，用于安装和固定电机及减速箱系统。电机及减速箱系统为搅拌桨叶9提供动力。
[0029] 座体中央开设有一上下贯穿的孔，电机及减速箱系统的输出轴通过连接杆8从上至下穿过所述孔与位于座体下方的搅拌桨叶连接，电机及减速箱系统通过连接杆驱动搅拌桨叶转动。
[0030] 电机及变速箱系统通过防水电缆连接岸基的电源。浮船设置有线缆用于将浮船固定在培养池内。
[0031] 当向浮船搅拌器通电后，电机会驱动变速箱、搅拌桨叶转动而搅动水体，被线缆固定的搅拌设备会对水体产生推力。
[0032] 依据本发明的思想，根据培养池的大小设置数量不等的浮船搅拌器及增氧机。培养池在配置设备时应考虑以下因素：
[0033] 1，培养池面积和体积，根据不同面积增减相应数量的设备，以确保搅拌和增氧效果。
[0034] 2，根据培养池池壁、池底水流特性，根据搅拌器、增氧机的流体力学特性进行配置。
[0035] 3，整个培养池的水体应形成流动，尽量减少短路循环和死角产生。
[0036] 4，减少设备四周、池壁的死区。
[0037] 5，考虑设备的射流范围，保持水流流速稳定和衔接，避免水体间、水体与池壁的相冲。
[0038] 实施例1
[0039] 本例中采用长方形培养池，优选的长宽比为1:1～1.3:1。培养池水深为1.5～2.0米。培养水体体积为4000～7000立方米。培养池要求：池底及池壁使用水泥进行硬化，池底可为水泥底面、HDPE膜或PP膜底面。
[0040] 如图2、图3所示,所述长方形培养池内设置有一台位于培养池中心的浮船搅拌器12及4台位于培养池四角的水车式增氧机11。图中，11.1代表的箭头方向为水车式增氧机搅动水流的方向，12.1代表的箭头方向为浮船搅拌器搅动水流的方向。
[0041] 在图2中，以培养池10的长边方向为x轴，短边方向为y轴，搅拌桨叶连接杆的正投影为坐标原点，在大型培养池平面形成I、II、III、IV四个象限。4台位于培养池四角的水车式增氧机布置成使全池的水流形成顺时针环形水流的方式。浮船搅拌器布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第三象限，且与x轴的夹角成40～55度角。当然，浮船搅拌器布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第一象限，且与x轴的夹角成40～55度角也是完全可以的。
[0042] 而当4台水车式增氧机布置成使全池的水流形成逆时针环形水流时，所述浮船搅拌器布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第二或第四象限，且与x轴成35～50度角。
[0043] 图3所示，为设备的定位示意图。以培养池的长边为L，短边为W，浮船搅拌器布置于(0.3～0.7)L×(0.3～0.7)W的区域内；水车式增氧机布置于(0.02～0.2)L×(0.05～0.25)W的区域内。
[0044] 搅拌增氧系统工作过程：
[0045] 在培养池未注水时将水车式增氧机、浮船搅拌器部署至相应位置。使用绳索将两种设备固定，连接所有设备的电缆连接至岸基控制开关。培养预备开始时，往培养池中注入海水，注入海水后加固绳索，检查电缆确保通电。待微生物生物质培养工序开始时将全部设备开启，增氧机搅动水体，并推动水体往前运动，挂桨推动水体，至此整个培养池内的水体持续流动、持续增氧。使用溶氧仪每天监测系统开启的全过程中溶氧是否满足生产要求。检查设备开启后水体是否流动，池底是否存在沉淀。如存在沉淀或溶氧低则需调整设备的角度，以去除沉淀。至此，微生物生物质的培养过程的搅拌增氧过程可以顺利进行。
[0046] 实施例2
[0047] 本例中养池体积为7000～15000立方，为长方形培养池，优选的长宽比为1:1～1.3:1。培养池水深：1.5～3.0米。培养池池底及池壁使用水泥进行硬化，池底可为水泥底面、HDPE膜或PP膜底面。
[0048] 如图4、图5所示,该大型培养池为长方形培养池，池内设置有两台位于培养池浮船搅拌器12及8台位于培养池四角的水车式增氧机11。两台浮船搅拌器相对于培养池长边的中心线左右对称地布置于大型培养池短边的中心线上。图中，11.1代表的箭头方向为水车式增氧机搅动水流的方向，12.1代表的箭头方向为浮船搅拌器搅动水流的方向。
[0049] 在图4中，以培养池10的长边方向为x轴，短边方向为y轴，左右两台搅拌桨叶的连接杆的正投影分别作为坐标原点，在培养池平面形成两组坐标轴，每组坐标轴均含有I、II、III、IV四个象限。当8台水车式增氧机布置成使全池的水流形成顺时针环形水流时，位于左侧的浮船搅拌器布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第一象限，且与x轴成10～55度角，位于右侧的浮船搅拌器布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第四象限，且与x轴成35～50度角。
[0050] 而当8台水车式增氧机布置成使全池的水流形成逆时针环形水流时，位于左侧的浮船搅拌器布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第四象限，且与x轴成35～50度角，位于右侧的浮船搅拌器布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第一象限，且与x轴成10～55度角。
[0051] 图5所示，为设备的定位示意图。以培养池的长边为L，短边为W，左侧及右侧浮船搅拌器分别布置于(0.2～0.4)L×(0.2～0.4)W的区域内；水车式增氧机布置于(0.02～0.2)L×(0.05～0.25)W的区域内。
[0052] 实施例3
[0053] 本例中养池体积为15000～25000立方，为长方形培养池，优选的长宽比为1:1～1.3:1。培养池水深：1.5～3.0米。培养池池底及池壁使用水泥进行硬化，池底可为水泥底面、HDPE膜或PP膜底面。
[0054] 如图6所示，该大型培养池为长方形培养池，池内设置有两台位于培养池浮船搅拌器12及8台位于培养池四角的水车式增氧机11及2台位于培养池长边中心线上水车式增氧机11。两台浮船搅拌器相对于培养池长边的中心线左右对称地布置于大型培养池短边的中心线上。图中，11.1代表的箭头方向为水车式增氧机搅动水流的方向，12.1代表的箭头方向为浮船搅拌器搅动水流的方向。
[0055] 以培养池10的长边方向为x轴，短边方向为y轴，左右两台搅拌桨叶的连接杆的正投影为原点，在培养池平面形成两组坐标轴，每组坐标轴均含有I、II、III、IV四个象限。当10台水车式增氧机布置成使全池的水流形成顺时针环形水流时，位于左侧的浮船搅拌器布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第一象限，且与x轴成10～55度角，位于右侧的浮船搅拌器布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第四象限，且与x轴成35～50度角。
[0056] 而当10台水车式增氧机布置成使全池的水流形成逆时针环形水流时，位于左侧的浮船搅拌器布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第四象限，且与x轴成35～50度角，位于右侧的浮船搅拌器布置成其搅拌桨叶搅拌形成的水流方向位于第一象限，且与x轴成10～55度角。
[0057] 图6所示，为设备的定位示意图。以培养池的长边为L，短边为W，左侧及右侧浮船搅拌器分别布置于(0.2～0.8)L×(0.4×0.6)W的区域内；8台水车式增氧机布置于(0.02～0.2)L×(0.05～0.25)W的区域内，余下2台水车式增氧机布置于(0.4～0.6)L×(0.05～0.25)W的区域内，L为培养池的长边，W为培养池的短边。
