[發明專利]虹吸管、落水膽、潮汐裝置、生物凈水系統、及其應用

在審

• 申請號: 201910798718.2
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN112441693A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 劉偉
• 申請（專利權）人: 湖南輕創科技有限公司
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;A01K63/04;A01G31/02;F04F10/00;C02F103/00;C02F103/20;C02F101/20
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• 代理人: 暫無信息

虹吸管，具有進氣通道，進氣通道(JQG)與虹吸管(HXG)的出液段相通；虹吸效應持續發生過程中，虹吸管所處容腔內的液體的液面的持續降低，導致入口總壓持續降低，直到入口總壓低于交接口總壓，交接口形成氣柱(QZ)隔斷虹吸管出液段(HXG?CYD)的液流，壓差使得虹吸管內入口(HXG?RK)與交接口之間的液流反轉方向流動，氣柱(QZ)進入虹吸管頂部，虹吸效應停止。落水膽，具有前述的虹吸管。潮汐裝置或生物凈水系統或潮汐過濾裝置或沼澤過濾裝置或污水處理系統或水族養殖裝置或魚植共生裝置，具有所述的虹吸管或所述的落水膽。本發明結構簡單、成本低廉、能降低虹吸截止噪音低、降低堵塞、降低震顫、增加適應性、控制精準的優點，提供了多種全新的技術思路。

技術領域

本發明設計流體力學裝置，具體涉及虹吸管、落水膽、潮汐裝置、生物凈水系統、潮汐過濾裝置、沼澤過濾裝置、污水處理系統、水族養殖裝置、魚植共生裝置。

背景技術

虹吸(siphonage)是利用液面高度差的作用力現象，將開口高的一端置于裝滿液體的容器中，容器內的液體會持續通過虹吸管向更低的位置流出；虹吸管的實體形式一般有，倒U 型管、鐘罩式(入液段管腔大于出液段管腔，入液段頂部封閉，出液段位于入液段管腔內的方式)等方式。

虹吸的實質是因為液體壓強和大氣壓強而產生。因為h1h2,，所以根據帕斯卡定律p＝ρgh，裝置中左管中的液體壓強小于右管的液體壓強，另外，在B點跟C點分別有大氣壓的作用，大氣壓表現為上低下高，但在此處B點與C點高度相對地球的大氣壓計算高度來說，可以忽略兩者間的大氣壓強差值。所以，p1＝ρgh1ρgh2＝p2，那么在A左端的壓強就大于A右端的的壓強，在大氣壓和液體壓強的共同作用下，液朝一個方向移動，現有技術的虹吸管都是利用虹吸入水口進氣增大虹吸管內壓的方式使得虹吸管內液流截止，存在虹吸截止噪音大的問題，存在運行震顫的問題，存在容易堵塞的問題。

潮汐式生物過濾器就是利用自然虹吸原理，在水位達到一定水平時，再讓水位下降，周而復始，循環往復。使生物濾料在浸沒狀態和裸露狀態交替出現。這樣液流對濾料的沖擊力減小到了最小，而且這樣可以使硝化細菌等好氧菌與氣體充分接觸。水體的溶氧更加有所保證。進而總體上提高生物過濾的效率；達到凈化水質的目的；不但可以用于水族養殖，還可以用于污水處理。

落水膽是利用虹吸管產生負壓，進而利用負壓驅動閥結構，通過閥結構的大管進行大排量排水的裝置，落水膽具有排水速度快(大管管徑大排水速度快)、虹吸穩定的優點(虹吸管小，不容易出現不斷流和不啟動的問題)，現有的落水膽存在噪音大、震動激烈、閥結構容易漏水、水錘效應大密封片壽命短的問題。

沼澤過濾是利用植物與微生物共生的生物過濾方式，具有防便宜實惠、容易維護、耗能很低的優點，是國際上應用廣泛的生物過濾方式，現有技術的沼澤過濾存在，無光或弱光條件或冬天情況下，由于植物根系、微生物、魚類、水生生物等共同消耗氧氣，很容易出現水體缺氧、沉淀區容易臭水、植物爛根等問題；將潮汐裝置用于沼澤過濾后，由于潮汐的呼吸功能和增氧功能，好氧菌和植物的根都能夠充分接觸氣體，減少了爛根、缺氧的發生。

魚植共生(Aquaponics)是一種新型的復合耕作體系，它把水產養殖(Aquaculture)與水耕栽培(Hydroponics)這兩種原本完全不同的農耕技術，通過巧妙的生態設計，達到科學的協同共生，從而實現養魚不換水而無水質憂患，種菜不施肥而正常成長的生態共生效應。

在傳統的水產養殖中，隨著魚的排泄物積累，水體的氨氮增加，毒性逐步增大。而在魚植共生系統中，水產養殖的水被輸送到水培栽培系統，由細菌將水中的氨氮分解成亞硝酸鹽然后被硝化細菌分解成硝酸鹽，硝酸鹽可以直接被植物作為營養吸收利用。魚植共生讓動物、植物、微生物三者之間達到一種和諧的生態平衡關系，是可持續循環型零排放的低碳生產模式，也是有效解決農業生態危機的有效方法。