一種一體化循環水養殖系統的製作方法
2023-09-20 12:49:10 2
專利名稱：一種一體化循環水養殖系統的製作方法
技術領域：
本發明屬水產養殖技術領域，尤其是一種將養殖水槽、泡沫分離與脫氣室、生物活性炭硝化反應室、低壓式溶氣室集成為一體的循環水養殖系統。
背景技術：
循環水養殖系統(RacirculatingAquaculture Systems,RAS)因其節水、省地、對環境友好等優點被認為是代表21世紀水產養殖發展方向的主導生產模式之一。循環水水產養殖系統是指通過物理(固液分離、泡沫分離、溫度調控、氣液混合等)、化學(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)等技術手段實現養殖廢水的淨化及回複利用，使養殖對象能在高密度養殖條件下，始終維持最佳生理、生態狀態，從而達 到健康、快速生長和最大限度地提高單位水體產量和質量，且不產生內外環境汙染的一種高效養殖裝置及設施。但是，傳統高密度循環水養殖系統中，主要利用物理、生物、化學方法實現養殖水體淨化和回複利用，其常規工藝中均包括固液分離、生物過濾、泡沫分離等淨化單元，但通過現有水質淨化單元的組裝和配置，很難降低水處理裝置規模和系統運行能耗，水處理單元的集成化程度難以提高。同時，高密度循環水養殖系統的實際推廣應用中，面臨大幅度降低設施規模、水處理成本和運行成本的需要。因此，針對如上關鍵問題，開發一種將養殖水槽、泡沫分離與脫氣室、生物活性炭硝化反應室、低壓式溶氣室集成為一體的循環水養殖系統，對提高循環水養殖系統集成化水平、提高營養利用率、降低能耗等具有重要意義。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有技術中高密度養殖水處理效率低、處理成本高、處理能耗大、水處理裝置配置複雜而影響集成化程度等問題，提供一種高效、經濟實用的一體式循環水養殖系統。本發明的技術方案採用養殖水槽、泡沫分離與脫氣室、生物活性炭硝化反應室、低壓式溶氣室，其特徵是養殖水槽的長X寬X高設計為10mX5mX2. 5m，採用雙排水結構，一路出水在養殖水槽底部，養殖水槽底部為尖底結構，在尖底結構處設置排水口，當養殖魚類產生的可沉澱顆粒有機物沉澱到養殖水槽尖底部時，隨該路出水排出養殖水槽，該路出水流量通過閥門控制，每日排水量控制在養殖水槽總容水量的3 %以內，養殖水槽內外水位差控制在I. Om以上，養殖水槽外排的汙泥被引入生物絮凝體培養池，生物絮凝體培養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，生物絮凝體利用汙泥和水體中的氮磷元素，生產高蛋白含量的微生物絮凝體，該絮凝體用於製作魚苗飼料；另一路出水在養殖水槽的一側上部，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 ;當膜片式微孔曝氣器工作時，對養殖水進行浮選，使養殖水中的微細懸浮顆粒物被微細氣泡吸附，並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行水力剪切，使生物膜加速更新，實現COD的高效淨化，並為後段的生物活性炭硝化反應室創造良好的反應條件；養殖水通過泡沫分離與脫氣室側壁上方的溢流管流入生物活性炭硝化反應室，在生物活性炭硝化反應室底部上方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殖水中的氨氮等物質進行淨化處理，處理後的養殖水通過水泵從生物活性炭硝化反應室底部被抽出，抽出的養殖水90%被直接送入低壓式溶氣室，10%被送入管道混合器並在管道混合器進行純氧、臭氧混合後，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，控制參數為溶解氧濃度、0RP，溶解氧濃度控制範圍為5-8mg/L、0RP控制範圍為300-400mv ;低壓式溶氣室內填充PVC生物球，生物球直徑2cm，生物球填充體積佔低壓式溶氣室總容積的1/3，低壓式溶氣室的頂部密封，並在密封板中部設一個直徑為3cm的豎管，豎管深入所述低壓式溶氣室內部60cm，當低壓式溶氣室的頂部積滿氣體,並形成一定壓力時,促使低壓式溶氣室內部的水位下降，當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；經低壓式溶氣室處理後的養殖水從其底部排水孔流回到養殖水槽，這樣構成一個完整的水循環。本發明與發明專利循環水工廠化水產養殖系統工藝，專利號ZL200510111499. 4·相比，其主要創新點在於①在水處理工藝流程中，取消了成本及運行費用高的固液分離設備，通過在養殖水槽底部設置一個低流量高流速虹吸管可實現養殖水槽中可沉澱顆粒物的快速去除，大大降低了設備和運行費用。②將泡沫分離器與生物過濾器組合為一個裝置，並納入水處理主流程，該裝置主要去除懸浮顆粒物，同時實現COD的高效去除，降低了 COD對後段生物活性炭硝化反應室的影響。③養殖水槽深度比傳統的養殖魚池加深了 Im左右，顯著提高了單位面積的容水率、減少了餌料損失、提高了魚類抗幹擾和抗應激能力，更適合魚類養殖。④將養殖系統外排的少量濃縮汙泥用於培養生物絮凝體，提高了養殖系統中營養要素的利用率，降低了飼料成本。
圖I為本發明所述一種一體化循環水養殖系統的不意圖。圖2為本養殖系統中養殖水槽、泡沫分離與脫氣室、生物活性炭硝化反應室、低壓式溶氣室、生物絮凝體培養裝置的一體化布局示意圖。
具體實施例方式本發明的工作原理是養殖水槽中養殖魚類，通過投餵人工飼料進行魚類生產。養殖水槽中的養殖水排放採用雙通道排放，一路出水在養殖水槽底部，養殖水槽底部為尖底結構，在尖底結構處設置一個排水口，利用養殖水槽內外的水位差，形成一個低流量高流速的虹吸環境，在養殖水槽底部形成強大吸力，當養殖魚類產生的可沉澱顆粒有機物沉澱到養殖水槽尖底部時，隨該路出水排出養殖水槽，該路出水完全依靠虹吸作用實現養殖水槽中可沉澱顆粒有機物的快速排放，該路出水流量通過閥門控制，每日排水量控制在養殖水槽總容水量的3%以內，流速通過養殖水槽內外水位差進行控制，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養殖水槽可沉澱顆粒有機物的快速排放，外排的汙泥被引入生物絮凝體培養池，生物絮凝體培養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，生物絮凝體利用汙泥和水體中的氮磷元素，生產高蛋白含量的微生物絮凝體，該絮凝體可用於製作魚苗飼料；另一路出水在養殖水槽的一側上部，通過溢流孔流入泡沫分離與脫氣室；這種雙排水結構設計，可用較少的水量實現養殖水槽中可沉澱顆粒有機物的快速排放；將佔養殖水槽容積3%的養殖水在養殖水槽底部排放，這樣可使養殖水槽中的可沉澱顆粒物儘快排出系統，且耗水量極少，將佔養殖水槽容積97%的養殖水通過養殖水槽側壁上部排放到泡沫分離與脫氣室進行氣浮處理，可使養殖汙水中的微細懸浮顆粒物被氣泡帶走，同時填充在該區域的直管式蜂窩填料上可生長生物膜，實現COD的高效淨化，並為後段的生物活性炭硝化反應室創造良好的反應條件。所述泡沫分離與脫氣室底部設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，當膜片式微孔曝氣器工作時，對養殖水進行浮選，使養殖水中的微細懸浮顆粒物被微細氣泡吸附，並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行水力剪切，使生物膜加速更新，實現COD的高效淨化，並為後段的生物活性炭硝化反應室創造良好的反應條件。養殖水通過泡沫分離與脫氣室側壁上方的溢流管流入生物活性炭硝化反應室，在生物活性炭硝化反應室底部上方填充直管式蜂窩填料；溢流管流入的養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殖水中的氨氮等物質進行淨化處理，處理後的養殖水通過水泵從生物活性炭硝化反應室底部被抽出，抽出的養殖水90 %被直接送入低壓式溶氣室，10 %被送入管道混合器,在管道混合器進行純氧、臭氧混合後，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，控制參數為溶解氧濃度、0RP，溶解氧濃度控制範圍為5-8mg/L、ORP控制範圍為300-400mv ;臭氧對養殖水中難降解有機物進行氧化，這部分水也送到低壓式溶氣室中，在低壓溶氣室中進一步實現氧氣溶解，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殖水中硝化反應中間產物亞硝酸鹽進行氧化，然後養殖水回流到養殖水槽，這樣構成一個水循環。本發明(參見圖I)可用於淡水魚類的集約化養殖；也可用於海水魚類的集約化養殖。首先將養殖水槽I中注滿清潔海水，其後就可向養殖水槽I中投放魚苗。養殖水槽中的養殖水在重力作用下，3 %從養殖水槽的底部細管中排出，外排的汙泥被引入生物絮凝體培養池13，所述生物絮凝體培養池為IOm3容積，培養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，生物絮凝體利用汙泥和水體中的氮磷元素，生產高蛋白含量的微生物絮凝體，該絮凝體可用於製作魚苗飼料；97%養殖水從側壁上部排出，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產生大量 微小氣泡，氣泡吸附微小懸浮物後上浮，最後以乾性泡沫的形式排出，同時附著於直管式蜂窩填料4上的生物膜對水體中的COD等有機物進行降解，處理後的出水流入生物活性炭硝化反應室5，附著於直管式蜂窩填料6上的生物膜對水體中的氨氮等含氮物質進行氧化處理，處理後的水由提水泵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，並與純氧和臭氧發生器與控制組件9產生的純氧與臭氧混合，混合液也進入低壓式溶氣室，所述低壓式溶氣室內填充PVC生物球11，生物球直徑2cm，生物球填充體積佔所述低壓式溶氣室總容積的1/3，生物球即可促進氣液再次混合，又能附著生物膜，對水體中少量的亞硝酸鹽進行再次氧化處理，所述低壓式溶氣室的頂部密封，並在密封板中部設一個直徑為3cm的豎管12，豎管深入所述低壓式溶氣室內部60cm，當所述低壓式溶氣室的頂部積滿氣體，並形成一定壓力時，促使所述低壓式溶氣室內部的水位下降，當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；經所述低壓式溶氣室處理後的養殖水從其底部排水孔流回到養殖水槽，這樣構成一個完整的水循環。根據養殖水槽中的魚類養 殖數量可將每天循環次數控制在8-12次，每噸水養殖負荷為70公斤左右。
權利要求
1. 一種一體化循環水養殖系統，由養殖水槽、泡沫分離與脫氣室、生物活性炭硝化反應室、低壓式溶氣室構成，其特徵是養殖水槽的長X寬X高設定為10mX5mX2. 5m，採用雙排水結構，一路出水在養殖水槽底部，養殖水槽底部為尖底結構，在尖底結構處設置排水口，當養殖魚類產生的可沉澱顆粒有機物沉澱到養殖水槽尖底部時，隨該路出水排出養殖水槽，該路出水流量通過閥門控制，每日排水量控制在養殖水槽總容水量的3 %以內，養殖水槽內外水位差控制在1.0m以上，養殖水槽外排的汙泥被引入生物絮凝體培養池，生物絮凝體培養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汙泥和水體中的氮磷元素，生產高蛋白含量的微生物絮凝體，該絮凝體用於製作魚苗飼料；另一路出水在養殖水槽的一側上部，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 ;當膜片式微孔曝氣器工作時，對養殖水進行浮選，使養殖水中的微細懸浮顆粒物被微細氣泡吸附，並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行水力剪切，使生物膜加速更新，實現COD的高效淨化，並為後段的生物活性炭硝化反應室創造良好的反應條件；養殖水通過泡沫分離與脫氣室側壁上方的溢流管流入生物活性炭硝化反應室，在生物活性炭硝化反應室底部上方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殖水中的氨氮等物質進行淨化處理，處理後的養殖水通過水泵從生物活性炭硝化反應室底部被抽出，抽出的養殖水90 %被直接送入低壓式溶氣室，10%被送入管道混合器並在管道混合器進行純氧、臭氧混合後，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，控制參數為溶解氧濃度、0RP，溶解氧濃度控制範圍為5-8mg/L、ORP控制範圍為300-400mv ;低壓式溶氣室內填充PVC生物球,生物球直徑2cm，生物球填充體積佔低壓式溶氣室總容積的1/3，低壓式溶氣室的頂部密封，並在密封板中部設一個直徑為3cm的豎管，豎管深入所述低壓式溶氣室內部60cm，當低壓式溶氣室的頂部積滿氣體，並形成一定壓力時，促使低壓式溶氣室內部的水位下降，當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；經低壓式溶氣室處理後的養殖水從其底部排水孔流回到養殖水槽，這樣構成一個完整的水循環。
全文摘要
一種一體化循環水養殖系統，由養殖水槽、泡沫分離與脫氣室、生物活性炭硝化反應室、低壓式溶氣室構成，其特徵是養殖水槽排水結構，一路在養殖水槽底部排出引入生物絮凝體培養池，另一路在養殖水槽上部通過溢流孔流入泡沫分離與脫氣室；養殖水中的懸浮顆粒物被泡沫分離與脫氣室微細氣泡吸附並上升至泡沫分離與脫氣室頂部排出；養殖水通過泡沫分離與脫氣室流入生物活性炭硝化反應室，再通過生物活性炭硝化反應室的硝化生物膜淨化處理，從生物活性炭硝化反應室底部被抽出，抽出的養殖水90％被直接送入低壓式溶氣室，10％被送入管道混合器進行純氧、臭氧混合後，也被送入低壓式溶氣室，經處理後的養殖水從低壓式溶氣室底部排水孔流回養殖水槽。
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 優先權日2011年4月25日
發明者李平, 梁洋洋, 羅國芝, 譚洪新, 魯璐 申請人:上海海洋大學