[发明专利]虹吸管、落水胆、潮汐装置、生物净水系统、及其应用

说明书

虹吸管，具有进气通道，进气通道(JQG)与虹吸管(HXG)的出液段相通；虹吸效应持续发生过程中，虹吸管所处容腔内的液体的液面的持续降低，导致入口总压持续降低，直到入口总压低于交接口总压，交接口形成气柱(QZ)隔断虹吸管出液段(HXG‑CYD)的液流，压差使得虹吸管内入口(HXG‑RK)与交接口之间的液流反转方向流动，气柱(QZ)进入虹吸管顶部，虹吸效应停止。落水胆，具有前述的虹吸管。潮汐装置或生物净水系统或潮汐过滤装置或沼泽过滤装置或污水处理系统或水族养殖装置或鱼植共生装置，具有所述的虹吸管或所述的落水胆。本发明结构简单、成本低廉、能降低虹吸截止噪音低、降低堵塞、降低震颤、增加适应性、控制精准的优点，提供了多种全新的技术思路。

技术领域

本发明设计流体力学装置，具体涉及虹吸管、落水胆、潮汐装置、生物净水系统、潮汐过滤装置、沼泽过滤装置、污水处理系统、水族养殖装置、鱼植共生装置。

背景技术

虹吸(siphonage)是利用液面高度差的作用力现象，将开口高的一端置于装满液体的容器中，容器内的液体会持续通过虹吸管向更低的位置流出；虹吸管的实体形式一般有，倒U 型管、钟罩式(入液段管腔大于出液段管腔，入液段顶部封闭，出液段位于入液段管腔内的方式)等方式。

虹吸的实质是因为液体压强和大气压强而产生。因为h1h2,，所以根据帕斯卡定律p＝ρgh，装置中左管中的液体压强小于右管的液体压强，另外，在B点跟C点分别有大气压的作用，大气压表现为上低下高，但在此处B点与C点高度相对地球的大气压计算高度来说，可以忽略两者间的大气压强差值。所以，p1＝ρgh1ρgh2＝p2，那么在A左端的压强就大于A右端的的压强，在大气压和液体压强的共同作用下，液朝一个方向移动，现有技术的虹吸管都是利用虹吸入水口进气增大虹吸管内压的方式使得虹吸管内液流截止，存在虹吸截止噪音大的问题，存在运行震颤的问题，存在容易堵塞的问题。

潮汐式生物过滤器就是利用自然虹吸原理，在水位达到一定水平时，再让水位下降，周而复始，循环往复。使生物滤料在浸没状态和裸露状态交替出现。这样液流对滤料的冲击力减小到了最小，而且这样可以使硝化细菌等好氧菌与气体充分接触。水体的溶氧更加有所保证。进而总体上提高生物过滤的效率；达到净化水质的目的；不但可以用于水族养殖，还可以用于污水处理。

落水胆是利用虹吸管产生负压，进而利用负压驱动阀结构，通过阀结构的大管进行大排量排水的装置，落水胆具有排水速度快(大管管径大排水速度快)、虹吸稳定的优点(虹吸管小，不容易出现不断流和不启动的问题)，现有的落水胆存在噪音大、震动激烈、阀结构容易漏水、水锤效应大密封片寿命短的问题。

沼泽过滤是利用植物与微生物共生的生物过滤方式，具有防便宜实惠、容易维护、耗能很低的优点，是国际上应用广泛的生物过滤方式，现有技术的沼泽过滤存在，无光或弱光条件或冬天情况下，由于植物根系、微生物、鱼类、水生生物等共同消耗氧气，很容易出现水体缺氧、沉淀区容易臭水、植物烂根等问题；将潮汐装置用于沼泽过滤后，由于潮汐的呼吸功能和增氧功能，好氧菌和植物的根都能够充分接触气体，减少了烂根、缺氧的发生。

鱼植共生(Aquaponics)是一种新型的复合耕作体系，它把水产养殖(Aquaculture)与水耕栽培(Hydroponics)这两种原本完全不同的农耕技术，通过巧妙的生态设计，达到科学的协同共生，从而实现养鱼不换水而无水质忧患，种菜不施肥而正常成长的生态共生效应。

在传统的水产养殖中，随着鱼的排泄物积累，水体的氨氮增加，毒性逐步增大。而在鱼植共生系统中，水产养殖的水被输送到水培栽培系统，由细菌将水中的氨氮分解成亚硝酸盐然后被硝化细菌分解成硝酸盐，硝酸盐可以直接被植物作为营养吸收利用。鱼植共生让动物、植物、微生物三者之间达到一种和谐的生态平衡关系，是可持续循环型零排放的低碳生产模式，也是有效解决农业生态危机的有效方法。