專利名稱：一種一體化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種將養(yǎng)殖水槽、泡沫分離與脫氣室、生物活性炭硝化反應(yīng)室、低壓式溶氣室集成為一體的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)(RacirculatingAquaculture Systems,RAS)因其節(jié)水、省地、對環(huán)境友好等優(yōu)點被認(rèn)為是代表21世紀(jì)水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展方向的主導(dǎo)生產(chǎn)模式之一。循環(huán)水水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)是指通過物理(固液分離、泡沫分離、溫度調(diào)控、氣液混合等)、化學(xué)(臭氧消毒及氧化、紫外消毒、離子交換、物化吸附等)、生物(各種類型的硝化/反硝化生物過濾器、藻類/大型水生植物等)等技術(shù)手段實現(xiàn)養(yǎng)殖廢水的凈化及回復(fù)利用，使養(yǎng)殖對象能在高密度養(yǎng)殖條件下，始終維持最佳生理、生態(tài)狀態(tài)，從而達(dá) 到健康、快速生長和最大限度地提高單位水體產(chǎn)量和質(zhì)量，且不產(chǎn)生內(nèi)外環(huán)境污染的一種高效養(yǎng)殖裝置及設(shè)施。但是，傳統(tǒng)高密度循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，主要利用物理、生物、化學(xué)方法實現(xiàn)養(yǎng)殖水體凈化和回復(fù)利用，其常規(guī)工藝中均包括固液分離、生物過濾、泡沫分離等凈化單元，但通過現(xiàn)有水質(zhì)凈化單元的組裝和配置，很難降低水處理裝置規(guī)模和系統(tǒng)運(yùn)行能耗，水處理單元的集成化程度難以提高。同時，高密度循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的實際推廣應(yīng)用中，面臨大幅度降低設(shè)施規(guī)模、水處理成本和運(yùn)行成本的需要。因此，針對如上關(guān)鍵問題，開發(fā)一種將養(yǎng)殖水槽、泡沫分離與脫氣室、生物活性炭硝化反應(yīng)室、低壓式溶氣室集成為一體的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，對提高循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)集成化水平、提高營養(yǎng)利用率、降低能耗等具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中高密度養(yǎng)殖水處理效率低、處理成本高、處理能耗大、水處理裝置配置復(fù)雜而影響集成化程度等問題，提供一種高效、經(jīng)濟(jì)實用的一體式循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案采用養(yǎng)殖水槽、泡沫分離與脫氣室、生物活性炭硝化反應(yīng)室、低壓式溶氣室，其特征是養(yǎng)殖水槽的長X寬X高設(shè)計為10mX5mX2. 5m，采用雙排水結(jié)構(gòu)，一路出水在養(yǎng)殖水槽底部，養(yǎng)殖水槽底部為尖底結(jié)構(gòu)，在尖底結(jié)構(gòu)處設(shè)置排水口，當(dāng)養(yǎng)殖魚類產(chǎn)生的可沉淀顆粒有機(jī)物沉淀到養(yǎng)殖水槽尖底部時，隨該路出水排出養(yǎng)殖水槽，該路出水流量通過閥門控制，每日排水量控制在養(yǎng)殖水槽總?cè)菟康? %以內(nèi)，養(yǎng)殖水槽內(nèi)外水位差控制在I. Om以上，養(yǎng)殖水槽外排的污泥被引入生物絮凝體培養(yǎng)池，生物絮凝體培養(yǎng)池底部放置低速攪拌器，在低速攪拌器的作用下，生物絮凝體得到完全混合，生物絮凝體利用污泥和水體中的氮磷元素，生產(chǎn)高蛋白含量的微生物絮凝體，該絮凝體用于制作魚苗飼料；另一路出水在養(yǎng)殖水槽的一側(cè)上部，通過溢流孔流入泡沫分離與脫氣室；泡沫分離與脫氣室底部設(shè)置膜片式微孔曝氣器，在膜片式微孔曝氣器上方Im處填充直管式蜂窩填料，填料高度為30cm ;當(dāng)膜片式微孔曝氣器工作時，對養(yǎng)殖水進(jìn)行浮選，使養(yǎng)殖水中的微細(xì)懸浮顆粒物被微細(xì)氣泡吸附，并上升至泡沫分離與脫氣室頂部被排出，同時，形成的上升流可對直管式蜂窩填料表面形成的生物膜進(jìn)行水力剪切，使生物膜加速更新，實現(xiàn)COD的高效凈化，并為后段的生物活性炭硝化反應(yīng)室創(chuàng)造良好的反應(yīng)條件；養(yǎng)殖水通過泡沫分離與脫氣室側(cè)壁上方的溢流管流入生物活性炭硝化反應(yīng)室，在生物活性炭硝化反應(yīng)室底部上方0. 5m處填充直管式蜂窩填料，填料高度為I. 5m ;溢流管流入的養(yǎng)殖水通過穿孔配水支管在填料上方均勻布水，填料上的硝化生物膜對養(yǎng)殖水中的氨氮等物質(zhì)進(jìn)行凈化處理，處理后的養(yǎng)殖水通過水泵從生物活性炭硝化反應(yīng)室底部被抽出，抽出的養(yǎng)殖水90%被直接送入低壓式溶氣室，10%被送入管道混合器并在管道混合器進(jìn)行純氧、臭氧混合后，也被送入低壓式溶氣室，純氧和臭氧的投放量由在線控制器予以控制，控制參數(shù)為溶解氧濃度、0RP，溶解氧濃度控制范圍為5-8mg/L、0RP控制范圍為300-400mv ;低壓式溶氣室內(nèi)填充PVC生物球，生物球直徑2cm，生物球填充體積占低壓式溶氣室總?cè)莘e的1/3，低壓式溶氣室的頂部密封，并在密封板中部設(shè)一個直徑為3cm的豎管，豎管深入所述低壓式溶氣室內(nèi)部60cm，當(dāng)?shù)蛪菏饺軞馐业捻敳糠e滿氣體,并形成一定壓力時,促使低壓式溶氣室內(nèi)部的水位下降，當(dāng)水位下降到豎管底部開口時，積累的氣體從豎管排出，水位回歸正常；經(jīng)低壓式溶氣室處理后的養(yǎng)殖水從其底部排水孔流回到養(yǎng)殖水槽，這樣構(gòu)成一個完整的水循環(huán)。本發(fā)明與發(fā)明專利循環(huán)水工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)工藝，專利號ZL200510111499. 4·相比，其主要創(chuàng)新點在于①在水處理工藝流程中，取消了成本及運(yùn)行費用高的固液分離設(shè)備，通過在養(yǎng)殖水槽底部設(shè)置一個低流量高流速虹吸管可實現(xiàn)養(yǎng)殖水槽中可沉淀顆粒物的快速去除，大大降低了設(shè)備和運(yùn)行費用。②將泡沫分離器與生物過濾器組合為一個裝置，并納入水處理主流程，該裝置主要去除懸浮顆粒物，同時實現(xiàn)COD的高效去除，降低了 COD對后段生物活性炭硝化反應(yīng)室的影響。③養(yǎng)殖水槽深度比傳統(tǒng)的養(yǎng)殖魚池加深了 Im左右，顯著提高了單位面積的容水率、減少了餌料損失、提高了魚類抗干擾和抗應(yīng)激能力，更適合魚類養(yǎng)殖。④將養(yǎng)殖系統(tǒng)外排的少量濃縮污泥用于培養(yǎng)生物絮凝體，提高了養(yǎng)殖系統(tǒng)中營養(yǎng)要素的利用率，降低了飼料成本。


圖I為本發(fā)明所述一種一體化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的不意圖。圖2為本養(yǎng)殖系統(tǒng)中養(yǎng)殖水槽、泡沫分離與脫氣室、生物活性炭硝化反應(yīng)室、低壓式溶氣室、生物絮凝體培養(yǎng)裝置的一體化布局示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的工作原理是養(yǎng)殖水槽中養(yǎng)殖魚類，通過投喂人工飼料進(jìn)行魚類生產(chǎn)。養(yǎng)殖水槽中的養(yǎng)殖水排放采用雙通道排放，一路出水在養(yǎng)殖水槽底部，養(yǎng)殖水槽底部為尖底結(jié)構(gòu)，在尖底結(jié)構(gòu)處設(shè)置一個排水口，利用養(yǎng)殖水槽內(nèi)外的水位差，形成一個低流量高流速的虹吸環(huán)境，在養(yǎng)殖水槽底部形成強(qiáng)大吸力，當(dāng)養(yǎng)殖魚類產(chǎn)生的可沉淀顆粒有機(jī)物沉淀到養(yǎng)殖水槽尖底部時，隨該路出水排出養(yǎng)殖水槽，該路出水完全依靠虹吸作用實現(xiàn)養(yǎng)殖水槽中可沉淀顆粒有機(jī)物的快速排放，該路出水流量通過閥門控制，每日排水量控制在養(yǎng)殖水槽總?cè)菟康?%以內(nèi)，流速通過養(yǎng)殖水槽內(nèi)外水位差進(jìn)行控制，一般控制在I. Om以上，這樣每日僅用較少量的外排水就可實現(xiàn)養(yǎng)殖水槽可沉淀顆粒有機(jī)物的快速排放，外排的污泥被引入生物絮凝體培養(yǎng)池，生物絮凝體培養(yǎng)池底部放置低速攪拌器，在低速攪拌器的作用下，生物絮凝體得到完全混合，生物絮凝體利用污泥和水體中的氮磷元素，生產(chǎn)高蛋白含量的微生物絮凝體，該絮凝體可用于制作魚苗飼料；另一路出水在養(yǎng)殖水槽的一側(cè)上部，通過溢流孔流入泡沫分離與脫氣室；這種雙排水結(jié)構(gòu)設(shè)計，可用較少的水量實現(xiàn)養(yǎng)殖水槽中可沉淀顆粒有機(jī)物的快速排放；將占養(yǎng)殖水槽容積3%的養(yǎng)殖水在養(yǎng)殖水槽底部排放，這樣可使養(yǎng)殖水槽中的可沉淀顆粒物盡快排出系統(tǒng)，且耗水量極少，將占養(yǎng)殖水槽容積97%的養(yǎng)殖水通過養(yǎng)殖水槽側(cè)壁上部排放到泡沫分離與脫氣室進(jìn)行氣浮處理，可使養(yǎng)殖污水中的微細(xì)懸浮顆粒物被氣泡帶走，同時填充在該區(qū)域的直管式蜂窩填料上可生長生物膜，實現(xiàn)COD的高效凈化，并為后段的生物活性炭硝化反應(yīng)室創(chuàng)造良好的反應(yīng)條件。所述泡沫分離與脫氣室底部設(shè)置膜片式微孔曝氣器，在膜片式微孔曝氣器上方填充直管式蜂窩填料，當(dāng)膜片式微孔曝氣器工作時，對養(yǎng)殖水進(jìn)行浮選，使養(yǎng)殖水中的微細(xì)懸浮顆粒物被微細(xì)氣泡吸附，并上升至泡沫分離與脫氣室頂部被排出，同時，形成的上升流可對直管式蜂窩填料表面形成的生物膜進(jìn)行水力剪切，使生物膜加速更新，實現(xiàn)COD的高效凈化，并為后段的生物活性炭硝化反應(yīng)室創(chuàng)造良好的反應(yīng)條件。養(yǎng)殖水通過泡沫分離與脫氣室側(cè)壁上方的溢流管流入生物活性炭硝化反應(yīng)室，在生物活性炭硝化反應(yīng)室底部上方填充直管式蜂窩填料；溢流管流入的養(yǎng)殖水通過穿孔配水支管在填料上方均勻布水，填料上的硝化生物膜對養(yǎng)殖水中的氨氮等物質(zhì)進(jìn)行凈化處理，處理后的養(yǎng)殖水通過水泵從生物活性炭硝化反應(yīng)室底部被抽出，抽出的養(yǎng)殖水90 %被直接送入低壓式溶氣室，10 %被送入管道混合器,在管道混合器進(jìn)行純氧、臭氧混合后，也被送入低壓式溶氣室，純氧和臭氧的投放量由在線控制器予以控制，控制參數(shù)為溶解氧濃度、0RP，溶解氧濃度控制范圍為5-8mg/L、ORP控制范圍為300-400mv ;臭氧對養(yǎng)殖水中難降解有機(jī)物進(jìn)行氧化，這部分水也送到低壓式溶氣室中，在低壓溶氣室中進(jìn)一步實現(xiàn)氧氣溶解，提高水體溶解氧濃度，同時其中填充的生物球上的生物膜對養(yǎng)殖水中硝化反應(yīng)中間產(chǎn)物亞硝酸鹽進(jìn)行氧化，然后養(yǎng)殖水回流到養(yǎng)殖水槽，這樣構(gòu)成一個水循環(huán)。本發(fā)明(參見圖I)可用于淡水魚類的集約化養(yǎng)殖；也可用于海水魚類的集約化養(yǎng)殖。首先將養(yǎng)殖水槽I中注滿清潔海水，其后就可向養(yǎng)殖水槽I中投放魚苗。養(yǎng)殖水槽中的養(yǎng)殖水在重力作用下，3 %從養(yǎng)殖水槽的底部細(xì)管中排出，外排的污泥被引入生物絮凝體培養(yǎng)池13，所述生物絮凝體培養(yǎng)池為IOm3容積，培養(yǎng)池底部放置低速攪拌器，在低速攪拌器的作用下，生物絮凝體得到完全混合，生物絮凝體利用污泥和水體中的氮磷元素，生產(chǎn)高蛋白含量的微生物絮凝體，該絮凝體可用于制作魚苗飼料；97%養(yǎng)殖水從側(cè)壁上部排出，流入泡沫分離與脫氣室2中，泡沫分離與脫氣室2中的膜片式微孔曝氣器3產(chǎn)生大量 微小氣泡，氣泡吸附微小懸浮物后上浮，最后以干性泡沫的形式排出，同時附著于直管式蜂窩填料4上的生物膜對水體中的COD等有機(jī)物進(jìn)行降解，處理后的出水流入生物活性炭硝化反應(yīng)室5，附著于直管式蜂窩填料6上的生物膜對水體中的氨氮等含氮物質(zhì)進(jìn)行氧化處理，處理后的水由提水泵7將90%的流量送到低壓式溶氣室10，將10%的流量送到管道混合器8，并與純氧和臭氧發(fā)生器與控制組件9產(chǎn)生的純氧與臭氧混合，混合液也進(jìn)入低壓式溶氣室，所述低壓式溶氣室內(nèi)填充PVC生物球11，生物球直徑2cm，生物球填充體積占所述低壓式溶氣室總?cè)莘e的1/3，生物球即可促進(jìn)氣液再次混合，又能附著生物膜，對水體中少量的亞硝酸鹽進(jìn)行再次氧化處理，所述低壓式溶氣室的頂部密封，并在密封板中部設(shè)一個直徑為3cm的豎管12，豎管深入所述低壓式溶氣室內(nèi)部60cm，當(dāng)所述低壓式溶氣室的頂部積滿氣體，并形成一定壓力時，促使所述低壓式溶氣室內(nèi)部的水位下降，當(dāng)水位下降到豎管底部開口時，積累的氣體從豎管排出，水位回歸正常；經(jīng)所述低壓式溶氣室處理后的養(yǎng)殖水從其底部排水孔流回到養(yǎng)殖水槽，這樣構(gòu)成一個完整的水循環(huán)。根據(jù)養(yǎng)殖水槽中的魚類養(yǎng) 殖數(shù)量可將每天循環(huán)次數(shù)控制在8-12次，每噸水養(yǎng)殖負(fù)荷為70公斤左右。
權(quán)利要求
1. 一種一體化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，由養(yǎng)殖水槽、泡沫分離與脫氣室、生物活性炭硝化反應(yīng)室、低壓式溶氣室構(gòu)成，其特征是養(yǎng)殖水槽的長X寬X高設(shè)定為10mX5mX2. 5m，采用雙排水結(jié)構(gòu)，一路出水在養(yǎng)殖水槽底部，養(yǎng)殖水槽底部為尖底結(jié)構(gòu)，在尖底結(jié)構(gòu)處設(shè)置排水口，當(dāng)養(yǎng)殖魚類產(chǎn)生的可沉淀顆粒有機(jī)物沉淀到養(yǎng)殖水槽尖底部時，隨該路出水排出養(yǎng)殖水槽，該路出水流量通過閥門控制，每日排水量控制在養(yǎng)殖水槽總?cè)菟康? %以內(nèi)，養(yǎng)殖水槽內(nèi)外水位差控制在1.0m以上，養(yǎng)殖水槽外排的污泥被引入生物絮凝體培養(yǎng)池，生物絮凝體培養(yǎng)池底部放置低速攪拌器，在低速攪拌器的作用下，生物絮凝體得到完全混合，生物絮凝體利用濃縮污泥和水體中的氮磷元素，生產(chǎn)高蛋白含量的微生物絮凝體，該絮凝體用于制作魚苗飼料；另一路出水在養(yǎng)殖水槽的一側(cè)上部，通過溢流孔流入泡沫分離與脫氣室；泡沫分離與脫氣室底部設(shè)置膜片式微孔曝氣器，在膜片式微孔曝氣器上方Im處填充直管式蜂窩填料，填料高度為30cm ;當(dāng)膜片式微孔曝氣器工作時，對養(yǎng)殖水進(jìn)行浮選，使養(yǎng)殖水中的微細(xì)懸浮顆粒物被微細(xì)氣泡吸附，并上升至泡沫分離與脫氣室頂部被排出，同時，形成的上升流對直管式蜂窩填料表面形成的生物膜進(jìn)行水力剪切，使生物膜加速更新，實現(xiàn)COD的高效凈化，并為后段的生物活性炭硝化反應(yīng)室創(chuàng)造良好的反應(yīng)條件；養(yǎng)殖水通過泡沫分離與脫氣室側(cè)壁上方的溢流管流入生物活性炭硝化反應(yīng)室，在生物活性炭硝化反應(yīng)室底部上方0. 5m處填充直管式蜂窩填料，填料高度為I. 5m ;溢流管流入的養(yǎng)殖水通過穿孔配水支管在填料上方均勻布水，填料上的硝化生物膜對養(yǎng)殖水中的氨氮等物質(zhì)進(jìn)行凈化處理，處理后的養(yǎng)殖水通過水泵從生物活性炭硝化反應(yīng)室底部被抽出，抽出的養(yǎng)殖水90 %被直接送入低壓式溶氣室，10%被送入管道混合器并在管道混合器進(jìn)行純氧、臭氧混合后，也被送入低壓式溶氣室，純氧和臭氧的投放量由在線控制器予以控制，控制參數(shù)為溶解氧濃度、0RP，溶解氧濃度控制范圍為5-8mg/L、ORP控制范圍為300-400mv ;低壓式溶氣室內(nèi)填充PVC生物球,生物球直徑2cm，生物球填充體積占低壓式溶氣室總?cè)莘e的1/3，低壓式溶氣室的頂部密封，并在密封板中部設(shè)一個直徑為3cm的豎管，豎管深入所述低壓式溶氣室內(nèi)部60cm，當(dāng)?shù)蛪菏饺軞馐业捻敳糠e滿氣體，并形成一定壓力時，促使低壓式溶氣室內(nèi)部的水位下降，當(dāng)水位下降到豎管底部開口時，積累的氣體從豎管排出，水位回歸正常；經(jīng)低壓式溶氣室處理后的養(yǎng)殖水從其底部排水孔流回到養(yǎng)殖水槽，這樣構(gòu)成一個完整的水循環(huán)。
全文摘要
一種一體化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，由養(yǎng)殖水槽、泡沫分離與脫氣室、生物活性炭硝化反應(yīng)室、低壓式溶氣室構(gòu)成，其特征是養(yǎng)殖水槽排水結(jié)構(gòu)，一路在養(yǎng)殖水槽底部排出引入生物絮凝體培養(yǎng)池，另一路在養(yǎng)殖水槽上部通過溢流孔流入泡沫分離與脫氣室；養(yǎng)殖水中的懸浮顆粒物被泡沫分離與脫氣室微細(xì)氣泡吸附并上升至泡沫分離與脫氣室頂部排出；養(yǎng)殖水通過泡沫分離與脫氣室流入生物活性炭硝化反應(yīng)室，再通過生物活性炭硝化反應(yīng)室的硝化生物膜凈化處理，從生物活性炭硝化反應(yīng)室底部被抽出，抽出的養(yǎng)殖水90％被直接送入低壓式溶氣室，10％被送入管道混合器進(jìn)行純氧、臭氧混合后，也被送入低壓式溶氣室，經(jīng)處理后的養(yǎng)殖水從低壓式溶氣室底部排水孔流回養(yǎng)殖水槽。
文檔編號C02F9/14GK102754613SQ201110104168
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者李平, 梁洋洋, 羅國芝, 譚洪新, 魯璐 申請人:上海海洋大學(xué)