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工廠化循環水魚類養殖脫氮零排放系統.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510509381.0

申請日:

2015.08.19

公開號:

CN105060648A

公開日:

2015.11.18

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 9/14申請日:20150819|||公開
IPC分類號: C02F9/14; A01K63/04 主分類號: C02F9/14
申請人: 福建省農業科學院科技干部培訓中心
發明人: 鄭回勇; 蔡淑芳; 陳敏; 雷錦桂; 劉善文
地址: 350003福建省福州市五四路247號
優先權:
專利代理機構: 福州元創專利商標代理有限公司35100 代理人: 蔡學俊
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510509381.0

授權公告號:

105060648B||||||

法律狀態公告日:

2017.05.31|||2015.12.16|||2015.11.18

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種工廠化循環水魚類養殖脫氮零排放系統,包括養殖池,所述養殖池上方搭建有植物種植結構,所述養殖池連接至初步過濾裝置,所述初步過濾裝置一路連接至調節水池、另一路連接至污泥池,所述調節水池的處理前端連接至電遷移裝置,所述電遷移裝置的堿性端連接至前端膜濃縮裝置,所述前端膜濃縮裝置的高濃度端連接至植物培養液貯池、低濃度端返回至電遷移裝置的酸性端,所述電遷移裝置的酸性端連接至末端膜濃縮裝置,所述末端膜濃縮裝置的低濃度端連接至調節水池的處理后端、高濃度端連接至污泥池,所述調節水池的處理后端連接至養殖池。本發明植物培養液貯池中的高氮水利于植物吸收,養殖池中的循環水利于魚類養殖,大大提高兩者產量。

權利要求書

1.一種工廠化循環水魚類養殖脫氮零排放系統,其特征在于:包括用以高密度養殖魚類的養殖池,所述養殖池上方搭建有植物種植結構,所述養殖池連接至初步過濾裝置,所述初步過濾裝置一路連接至調節水池,所述初步過濾裝置的另一路連接至污泥池,所述調節水池的處理前端連接至電遷移裝置,所述電遷移裝置的堿性端連接至前端膜濃縮裝置,所述前端膜濃縮裝置的高濃度端連接至植物培養液貯池,所述前端膜濃縮裝置的低濃度端返回至電遷移裝置的酸性端,所述電遷移裝置的酸性端連接至末端膜濃縮裝置,所述末端膜濃縮裝置的低濃度端連接至調節水池的處理后端,所述末端膜濃縮裝置的高濃度端連接至污泥池,所述調節水池的處理后端連接至養殖池。2.根據權利要求1所述的工廠化循環水魚類養殖脫氮零排放系統,其特征在于:所述電遷移裝置包含與所述調節水池的處理前端依次連接的壓力泵、MBR超濾裝置以及雙極膜電滲析裝置,所述MBR超濾裝置的清水端連接至雙極膜電滲析裝置、所述MBR超濾裝置的污水端連接至污泥池。3.根據權利要求1所述的工廠化循環水魚類養殖脫氮零排放系統,其特征在于:所述調節水池的處理前端高于處理后端,且所述調節水池的處理前端和處理后端之間的中間隔墻上設有若干帶有電磁閥的溢流口,所述調節水池的處理前端設置有氨氮測試儀,所述若干電磁閥與所述氨氮測試儀相連接。4.根據權利要求1所述的工廠化循環水魚類養殖脫氮零排放系統,其特征在于:所述污泥池設置在所述植物培養液貯池旁側,且所述污泥池高于植物培養液貯池,所述污泥池經設置在其頂部的溢流口與植物培養液貯池相連接,所述污泥池的底部連接有污泥脫水機,所述污泥脫水機的出水端連接至植物培養液貯池、所述污泥脫水機的料渣端外接至有機肥工廠。5.根據權利要求1所述的工廠化循環水魚類養殖脫氮零排放系統,其特征在于:所述養殖池的底部設置有用以排出帶著魚糞和殘餌的污水的自清洗防水錘氣動排水閥和水位自動調節閥。6.根據權利要求1所述的工廠化循環水魚類養殖脫氮零排放系統,其特征在于:所述初步過濾裝置包含與養殖池底部連接的集水池、與集水池連接的石英砂過濾器。7.根據權利要求1所述的工廠化循環水魚類養殖脫氮零排放系統,其特征在于:所述調節水池的處理后端與養殖池之間設置有供水泵、純氧機以及管道混合器。8.根據權利要求1所述的工廠化循環水魚類養殖脫氮零排放系統,其特征在于:所述前端膜濃縮裝置采用RO膜分離脫氮裝置,所述末端膜濃縮裝置采用RO膜分離裝置。

說明書

工廠化循環水魚類養殖脫氮零排放系統

技術領域

本發明涉及一種工廠化循環水魚類養殖脫氮零排放系統。

背景技術

在工廠化循環水養殖系統中,魚類所食餌料的70%-80%通過腮的擴散、離子交換以代謝產物或殘餌(主要為有機物和氨氮)的形式排入水中。這些物質在微生物的作用下,會生成“三氮”,即:氨態氮、亞硝酸氮和硝酸態氮。“三氮”對魚類造成多方面危害,還會引起魚體色澤和肉質下降。

在溶氧不足的時候,反硝化菌以有機碳化合物如甲醇、乙酸等為電子供體,硝酸態氮或亞硝態氮為電子受體,將硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成一氧化二氮或氮氣的過程,即反硝化作用。目前常用的方法是在生物濾器上附著生物膜進行脫氮。無論是滴流式生物濾、淹沒式生物濾、生物轉盤和生物轉筒等固定床生物濾器,還是在高速水流和氣流或機械攪拌作用下生物膜載體呈不斷運動的生物流化床,都應進行生物濾器的培養及馴化,才能放養生物。由于細菌的生長率比較低,要形成一層將載體完全包裹的成熟生物膜所需的時間很長。更重要的是,反硝化脫氮所需的大多數反硝化細菌都在溶氧為0.5mg/L時才能正常地進行反硝化作用,而養殖水體是富氧水體,溶氧大約為4-6mg/L。有科學家試圖在養殖廢水進入反硝化系統前將溶氧降到較低的水平。例如,通過不斷向水體吹脫氮氣的方法來去除水中的溶解氧;通過適當地延長水力停留時間造成局部厭氧環境。但是,這兩種方法都造成了成本的升高。

魚菜耦合技術是在魚類養殖水體循環系統中串聯栽培管、盤、槽、缽和基質等,進行無土栽培蔬菜或其它植物(如觀賞植物和藥用植物)。不僅能直接吸收“三氮”,達到凈水的目的;還能獲得第二產出,是目前解決循環中養殖系統中氮循環的最有效和關鍵的技術,具有良好的生態效應。然而,在高密度循環水養魚中,循環水中“三氮”(N的總含量)上升很快,僅靠植物吸收,需要很大的蔬菜栽培面積。蔬菜進入營養生長期后,其營養吸收的有效范圍將大大超出魚對氨氮、亞硝酸鹽和其它營養物質的忍受程度;換句話說,采用循環水養魚水質標準的水體直接作為蔬菜培養液,蔬菜生長緩慢、營養嚴重不足,產量很低,吸收“三氮”效率也很低。因此,如何解決水培系統植物營養生長需要的濃度與循環水養魚水體不平衡的矛盾,是目前需要亟待解決的技術瓶頸。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種設計合理、高效環保的工廠化循環水魚類養殖脫氮零排放系統。

為了解決上述技術問題,本發明的技術方案是:一種工廠化循環水魚類養殖脫氮零排放系統,包括用以高密度養殖魚類的養殖池,所述養殖池上方搭建有植物種植結構,所述養殖池連接至初步過濾裝置,所述初步過濾裝置一路連接至調節水池,所述初步過濾裝置的另一路連接至污泥池,所述調節水池的處理前端連接至電遷移裝置,所述電遷移裝置的堿性端連接至前端膜濃縮裝置,所述前端膜濃縮裝置的高濃度端連接至植物培養液貯池,所述前端膜濃縮裝置的低濃度端返回至電遷移裝置的酸性端,所述電遷移裝置的酸性端連接至末端膜濃縮裝置,所述末端膜濃縮裝置的低濃度端連接至調節水池的處理后端,所述末端膜濃縮裝置的高濃度端連接至污泥池,所述調節水池的處理后端連接至養殖池。

優選的,所述電遷移裝置包含與所述調節水池的處理前端依次連接的壓力泵、MBR超濾裝置以及雙極膜電滲析裝置,所述MBR超濾裝置的清水端連接至雙極膜電滲析裝置、所述MBR超濾裝置的污水端連接至污泥池。

優選的,所述調節水池的處理前端高于處理后端,且所述調節水池的處理前端和處理后端之間的中間隔墻上設有若干帶有電磁閥的溢流口,所述調節水池的處理前端設置有氨氮測試儀,所述若干電磁閥與所述氨氮測試儀相連接。

優選的,所述污泥池設置在所述植物培養液貯池旁側,且所述污泥池高于植物培養液貯池,所述污泥池經設置在其頂部的溢流口與植物培養液貯池相連接,所述污泥池的底部連接有污泥脫水機,所述污泥脫水機的出水端連接至植物培養液貯池、所述污泥脫水機的料渣端外接至有機肥工廠。

優選的,所述養殖池的底部設置有用以排出帶著魚糞和殘餌的污水的自清洗防水錘氣動排水閥和水位自動調節閥。

優選的,所述初步過濾裝置包含與養殖池底部連接的集水池、與集水池連接的石英砂過濾器。

優選的,所述調節水池的處理后端與養殖池之間設置有供水泵、純氧機以及管道混合器。

優選的,所述前端膜濃縮裝置采用RO膜分離脫氮裝置,所述末端膜濃縮裝置采用RO膜分離裝置。

與現有技術相比,本發明具有以下有益效果:

(1)本發明打破生物膜脫氮機理的束縛,采用電遷移+膜濃縮技術,通過電遷移裝置產生的堿性離子水經前端膜濃縮裝置分離出富含氮元素的高濃度水連接至植物培養液貯池,創造營養物質含量足夠的植物吸收;同時,前端膜濃縮裝置的低濃度端返回至電遷移裝置的酸性端,所述電遷移裝置的酸性端連接至末端膜濃縮裝置,所述末端膜濃縮裝置的低濃度端連接至調節水池的處理后端,所述調節水池的處理后端連接至養殖池,通過不斷兌水稀釋的方法,控制調節水池內養魚循環水“三氮”與其它污染物含量,確保循環水養魚工藝的實現。

(2)本發明高效且工藝簡單,省去臭氧消毒工序,以及后面的湮滅殘余臭氧的活性炭過濾等工藝過程,所述初步過濾裝置、MBR超濾裝置以及末端膜濃縮裝置產生的污水均排入至污泥池,污泥池的上清液溢流進入植物培養液貯池,共同作為植物的營養液,實現工廠化高密度魚類養殖污水資源化利用,污泥池的料渣進入有機肥工廠,全系統不向周邊流域排放任何養殖污水,從源頭上治理農業面源污染。

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步詳細的說明。

附圖說明

圖1為本發明實施例的構造示意圖。

圖中:1-養殖池,2-植物種植結構,3-初步過濾裝置,31-集水池,32-石英砂過濾器,4-調節水池,41-處理前端,411-溢流口,42-處理后端,5-污泥池,51-溢流口,6-電遷移裝置,61-堿性端,62-酸性端,63-MBR超濾裝置,631-清水端,632-污水端,64-雙極膜電滲析裝置,7-前端膜濃縮裝置,71-高濃度端,72-低濃度端,8-植物培養液貯池,9-末端膜濃縮裝置,91-高濃度端,92-低濃度端,10-污泥脫水機,11-純氧機,12-管道混合器。

具體實施方式

如圖1所示,一種工廠化循環水魚類養殖脫氮零排放系統,包括用以高密度養殖魚類的養殖池1,所述養殖池1上方搭建有PVC管式無土栽培植物種植結構2,所述養殖池1連接至初步過濾裝置3,所述初步過濾裝置3一路連接至調節水池4,所述初步過濾裝置3的另一路連接至污泥池5,所述調節水池4的處理前端41連接至電遷移裝置6,所述電遷移裝置6的堿性端61連接至前端膜濃縮裝置7,所述前端膜濃縮裝置7的高濃度端71連接至植物培養液貯池8,所述前端膜濃縮裝置7的低濃度端72返回至電遷移裝置6的酸性端62,所述電遷移裝置6的酸性端62連接至末端膜濃縮裝置9,所述末端膜濃縮裝置9的低濃度端92連接至調節水池4的處理后端42,所述末端膜濃縮裝置9的高濃度端92連接至污泥池5,所述調節水池4的處理后端42連接至養殖池1。

在本發明實施例中,所述電遷移裝置6包含與所述調節水池4的處理前端41依次連接的壓力泵、MBR超濾裝置63以及雙極膜電滲析裝置64,所述MBR超濾裝置63的清水端631連接至雙極膜電滲析裝置64、所述MBR超濾裝置63的污水端632連接至污泥池5;也就是說,所述MBR超濾裝置63去除大分子的污染物和水中SS后,得到的超濾上清液從清水端631進入所述雙極膜電滲析裝置64,反沖的污水從污水端632排入污泥池5;所述MBR超濾裝置63采用管式MBR超濾裝置63。

在本發明實施例中,所述調節水池4的處理前端41高于處理后端42,且所述調節水池4的處理前端41和處理后端42之間的中間隔墻上設有若干帶有電磁閥的溢流口411,所述調節水池4的處理前端41設置有氨氮測試儀,所述若干電磁閥與所述氨氮測試儀相連接;當所述調節水池4的處理前端41內的水體氨氮含量超過設定值時,不同的養殖魚種具有不同的設定值,關閉電磁閥,拒絕超標水體向所述調節水池4的處理后端42溢流,并開啟電遷移裝置6、前端膜濃縮裝置7以及末端膜濃縮裝置9;當所述調節水池4的處理前端41內的水體氨氮含量低于設定值時,打開電磁閥,合格水體直接向調節水池4的處理后端42溢流,且經過管道混合器12、純氧機11返回至養殖池1,并關閉電遷移裝置6、前端膜濃縮裝置7以及末端膜濃縮裝置9,節約了電遷移裝置6、前端膜濃縮裝置7以及末端膜濃縮裝置9的能耗。在不同魚類養殖周期,根據魚類養殖密度和水質狀況,該電磁閥和電遷移裝置6、前端膜濃縮裝置7以及末端膜濃縮裝置9可以間歇啟動運行,通過兌水方法,控制調節水池4內養魚循環水“三氮”與其它污染物含量。當現場魚類養殖密度<20kg/m2,電遷移裝置6、前端膜濃縮裝置7以及末端膜濃縮裝置9可以每天運行3-6h,或隔天運行5-10h。

在本發明實施例中,所述污泥池5設置在所述植物培養液貯池8旁側,且所述污泥池5高于植物培養液貯池8,所述污泥池5經設置在其頂部的溢流口51與植物培養液貯池8相連接,所述污泥池5的底部連接有污泥脫水機10,所述污泥脫水機10的出水端連接至植物培養液貯池8、所述污泥脫水機10的料渣端外接至有機肥工廠;當污泥池5底部沉淀物淤積過多時,啟動污泥脫水機10,所產生的清水進入植物培養液貯池8,副產品為高濃度污泥可作為有機肥工廠的原材料,實現養殖污水資源化利用;所述污泥脫水機10采用疊螺式污泥脫水機10。

在本發明實施例中,所述養殖池1的底部設置有用以排出帶著魚糞和殘餌的污水的自清洗防水錘氣動排水閥和水位自動調節閥。

在本發明實施例中,所述初步過濾裝置3包含與養殖池1底部連接的集水池31、與集水池31連接的石英砂過濾器32;所述石英砂過濾器32去除水中的懸浮顆粒物后返回調節水池4,形成循環水主回路周期;所述石英砂過濾器32采用全自動淺層石英砂過濾器32。

在本發明實施例中,所述調節水池4的處理后端42與養殖池1之間設置有供水泵、純氧機11以及管道混合器12。

在本發明實施例中,所述前端膜濃縮裝置7采用RO膜分離脫氮裝置,所述末端膜濃縮裝置9采用RO膜分離裝置。

在本發明實施例中,所述養殖池1與集水池31之間、集水池31與石英砂過濾器32之間、調節水池4的處理前端41與MBR超濾裝置63之間、雙極膜電滲析裝置64與前端膜濃縮裝置7之間、雙極膜電滲析裝置64與末端膜濃縮裝置9之間、以及調節池的處理后端42與管道混合器12之間均設置有用以增加水壓的水泵。

在本發明實施例中,所述養殖池1中帶著魚糞和殘餌的污水從池底的自清洗防水錘氣動排水閥和水位自動調節閥排出,進入集水池31,匯集、儲存和均衡污水的水質水量后經石英砂過濾器32過濾器過濾掉懸浮顆粒物后,得到的清水進入所述調節水池4的處理前端41,反沖的污水排入污泥池5;得到的清水從調節水池4的處理前端41抽至MBR超濾裝置63,經MBR超濾裝置63去除大分子的污染物和水中SS后,得到的超濾上清液經清水端631進入所述雙極膜電滲析裝置64,反沖的污水經污水端632排入污泥池5;得到的超濾上清液進入所述雙極膜電滲析裝置64后,超濾上清液中的陰離子透過所述雙極膜電滲析裝置64的陰膜生成酸性離子水,所述酸性離子水匯聚在酸性端62,超濾上清液中的陽離子透過所述雙極膜電滲析裝置64的陽膜生成堿性離子水,所述堿性離子水匯聚在堿性端61,超濾上清液中90%以上的氨氮以及重金屬遷移至堿性離子水中;得到的堿性離子水經堿性端61通入前端膜濃縮裝置7,也就是RO膜分離脫氮裝置,形成的高氮水經高濃度端71輸送至植物培養液貯池8,形成的清水經低濃度端72返回雙極膜電滲析裝置64的酸性端62,與酸性離子水混合,氧化掉不容易被遷移的有機污染物后,通入末端膜濃縮裝置9,也就是所述RO膜分離裝置,進一步稀釋形成的清水經低濃度端92返回至調節池的處理后端42形成養殖循環水、進一步濃縮形成的濃水經高濃度端91排到植物培養液貯槽前端的污泥池5。

以上所述僅為本發明的較佳實施例,凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾,皆應屬本發明的涵蓋范圍。

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工廠 循環 水魚 養殖 脫氮零 排放 系統
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