CN102265801B - 一种海水水产养殖水处理用悬浮砂过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海水水产养殖水处理技术，一种海水水产养殖水处理用悬浮砂过滤器，在下端封闭呈筒形的滤器筒身(9)中心设置水管(1)，下端接通锥形的扩散锥(2)，边缘一圈与滤器筒身(9)有缝隙；在扩散锥(2)的上表面，设置多排微孔曝气管(3)；在滤器筒身(9)的上口设置集污锥(7)，中心为锥形出水口(4)；在集污锥(7)的上方设置导流管(5)，导流管(5)的下方与集污锥(7)的锥面保留一段距离，在集污锥(7)与滤器筒身(9)接触环圈的上方开设排污口(8)，在滤器筒身(9)的上边沿开设排水口(6)；在滤器筒身(9)的空间放置石英砂。本发明选用石英砂作为生物滤料，通过独特的滤器结构，该滤器完全满足海水水产养殖水处理的需要，适用于海水养殖包括低温海水养殖排放水的处理。

Description

一种海水水产养殖水处理用悬浮砂过滤器

技术领域

本发明涉及一种海水水产养殖水处理技术，具体是涉及一种对海水水产养殖系统水体进行处理的一种装置。

背景技术

在海水水产养殖过程中，伴随着饲料的投喂和鱼类的生长，会产生大量的氨氮和亚硝酸盐等严重影响鱼类正常生存的有害物质。如何有效去除养殖水体中分子态氨和亚硝酸盐，国内外均开展了多年的深入研究，并形成了多种去除方法和技术。目前，大部分循环水养殖系统中的生物过滤都使用了生物膜法去除技术，即采用滤料来作为亚硝化细菌和硝化细菌的生长基质，通过细菌的应来降解氨态氮和亚硝酸盐，以确保鱼类的正常生长。基于这个原因，生物滤器选用的滤料的比表面积很大程度上决定了该滤器的过滤性能，高比表面积的滤料可有效提高生物过滤的效率和氨氮负荷，但这类滤料在使用过程中常会造成水头损失的增加、滤料阻塞和有效过滤面积减少等问题。

目前国内应用于水产养殖上的滤料主要有以下几大类：

1、立体弹性滤料、斜管蜂窝滤料、生物球和鲍尔环等：其比表面积低，一般为200—500m²/m³，虽然价格便宜（100—300元/ m³），但生物过滤能力较差，难以承受较大的氨氮负荷。

2、煤渣、陶粒和生化石等：该类滤料虽然具有较高的比表面积，但随着生物膜的附着造成滤料内部腔体被封闭，反冲洗和清洁的难度大，因此造成实际有效比表面积大大降低，无法长时间稳定使用。

3、EPS泡沫粒子：其比表面积为650m²/m³左右（粒径3~8mm），日氨氮去除率仅为50—100g/m³，由于该滤料浮力大，造成滤料层密实容易产生板结导致阻塞，需定期进行反冲洗，同时运行能耗高。

但由于海水水质条件的特殊性，其盐度、Ph值和离子浓度等与淡水差异极大，淡水生物过滤技术和装备在海水工况下的生物过滤能力只有原来的50%甚至更低。特别是像鲆鲽类这种低温海水性鱼类，其适宜生长温度低，常规生物滤器对其养殖水中氨态氮和亚硝酸盐的去除效率非常低。

如何有效去除海水水产养殖水体中分子态氨和亚硝酸盐，不仅在滤料的结构、材质的选择上非常重要，而且，整体去除装置的结构也有很大影响，中国专利申请201020554450.2公开了一种全封闭循环水养殖用生物流化床过滤装置，采用复合活性二氧化硅生物载体，该滤料比表面积高，可以达到20000m²/m³以上，生物过滤效率高，但价格较高。由于其采用在滤器底部铺设布水管以产生滤料的悬浮流化，由于各管路出水流量和流速难以保持一致，容易造成滤料流化状态的稳定性和均匀性较差，实际操作难度大。同时水体中原有的固体悬浮颗粒物也无法在本装置中去除，而生物滤料在生物膜过度附着后密度降低，会被水流带出装置，影响了装置的水处理净化效果。

因此，选择合适的滤料，设计高效的器具结构是解决目前去除海水水产养殖水体中分子态氨和亚硝酸盐的当务之急。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合海水水产养殖水处理用的悬浮砂过滤器及其滤料，降低生物滤料的制造成本，提高生物过滤效率，减少生物滤器的运行能耗，同时还可有效去除水体中的固体悬浮颗粒物，确保过滤器稳定运行，本发明的目的是这样实现的：

一种海水水产养殖水处理用悬浮砂过滤器，其特征在于：在下端封闭呈筒形的滤器筒身中心，从上向下设置一根同轴的进水管，进水管的下端接通一开口向下锥形的扩散锥，扩散锥的边缘一圈与滤器筒身有缝隙；

在扩散锥的上表面，设置多排微孔曝气管；

在滤器筒身的内腔上口，设置一开口向下锥形的集污锥，集污锥中心孔的孔径大于进水管的外径，向上接出一段直管段，形成一环形通道为锥形出水口；

在集污锥的上方设置一截同轴的导流管，导流管的直径大于锥形出水口直径，小于滤器筒身直径，导流管的上方与滤器筒身的上边沿平齐，导流管的下方与集污锥的锥面保留一段距离，形成一圈通道；

在集污锥与滤器筒身相接触的环圈的上方开设至少一个排污口，在滤器筒身的上边沿开设至少一个排水口；

在滤器筒身扩散锥与集污锥之间的空间，放置作为生物滤料的石英砂。

采用本技术方案，待处理的水产养殖水从上方进水管进入滤器下部的扩散锥，然后从周边一圈的缝隙反向向上进入滤器筒身，并逐渐向上升腾，与此同时，放置在滤器筒身扩散锥与集污锥之间空间作为生物滤料的石英砂对流淌的水产养殖水进行生物处理，设置在扩散锥上表面的多个微孔曝气管不断地曝气对水质进行氧化处理，当待处理水经过以上处理后，向上从锥形出水口流入集污锥的上方，此时水不能直接从排水口溢出、排出，水受到导流管的阻挡，水又向下流，从导流管的下方与集污锥的锥面保留一段距离形成一圈通道流出，继续进水，则水又被往上挤，最终从滤器筒身上边沿开设的排水口流出，此排水口排出的水是符合要求的处理完毕的水。当水在集污锥上方，受导流管的阻挡作用，变成了呈向上、向下又向上的弯曲流道，加长了流动的途径，在此弯曲流动的过程中，水中的杂质、污垢物又由重力的沉淀作用被向下沉淀，并沿着集污锥中心高周边低的结构而向四周的下边沿集聚，逐渐堆积，此结构进一步净化了水质，同时杂质等积聚物被集中在边沿，当定期打开排污口时，污垢杂质从排污口排出，完成了水产养殖水处理用悬浮砂过滤器全部的处理过程。

进一步，所述石英砂的直径为200—300μm，比表面积为20000m²/m³。

进一步，所述导流管位于滤器筒身和锥形出水口的1/2～1/3处。

进一步，所述扩散锥和集污锥的顶角锥度为45—90度。

进一步，所述滤器筒身直径为60—150厘米，高度为200—450厘米。

为实现上述目的，本发明选用石英砂作为生物滤料，直径为200—300μm，比表面积可以达到20000m²/m³，而且价格便宜，约100-200元/m³，因此该滤料具有极高的性价比。石英砂虽然属于普通材料，但在水产养殖水处理领域没有用于生物过滤，多用于物理过滤，使用在本装置中，作为生物膜成长的基质具有着相当良好稳定的使用效果。

采用水泵将待处理的水打入进水管，水经过扩散锥与滤器筒身底部和侧壁的缝隙形成向上的均匀水流，外部空气通过设置在扩散锥上部的微孔曝气管形成微细的上升气泡流，在水流和气泡流的共同作用下，滤器内的石英砂滤料形成立体均匀的悬浮态，可最大程度的利用其高比表面积进行生物过滤，处理后的水经过锥形出水口溢出，在导流管的作用下水流向下进入沉淀分离区，水中的固体悬浮颗粒物和附着大量生物膜的砂粒在重力及下降速度的作用下沉淀在分离区底部，上清水通过排水口流出滤器，其水质可满足海水水产养殖的需要。沉淀分离区底部的沉淀物可通过排污口定期排除。

该滤器的生物负荷高，可达1.0-1.5kg/d/m³，较传统滤器提高数倍以上，运行能耗低，所需水泵压力只需等于滤器水头压力和管路损失即可，同时还具有较好的固体悬浮颗粒物去除能力。

本发明的有益效果和优点：①本发明选用石英砂作为生物滤料，直径为200—300μm，比表面积可以达到20000m²/m³，有极高的性价比。不论是作为物理过滤截流还是生物膜成长介质都有着相当良好、稳定的使用效果。②本发明独特的滤器结构，同时具备了生物过滤、増氧、重力沉淀等处理功能，水质完全满足海水水产养殖的需要；③装置结构简单，价格便宜，不易出故障，操作使用容易，处理功效高。

附图说明

图1为本发明海水水产养殖水处理用悬浮砂过滤器的结构配置简图。

图中，1是进水管、2是扩散锥、3是微孔曝气管、4是锥形出水口、5是导流管、6是排水口、7是集污锥、8是排污口、9是滤器筒身。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：

一种海水水产养殖水处理用悬浮砂过滤器，其特征在于：在下端封闭呈筒形的滤器筒身9中心，从上向下设置一根同轴的进水管1，进水管1的下端接通一开口向下锥形的扩散锥2，扩散锥2的边缘一圈与滤器筒身9有缝隙；

在扩散锥2的上表面，设置多排微孔曝气管3；

在滤器筒身9的内腔上口，设置一开口向下锥形的集污锥7，集污锥7中心孔的孔径大于进水管1的外径，向上接出一段直管段，形成一环形通道为锥形出水口4；

在集污锥7的上方设置一截与滤器筒身9同轴的导流管5，导流管5的直径大于锥形出水口4直径，小于滤器筒身9直径，导流管5的上方与滤器筒身9的上边沿平齐，导流管5的下方与集污锥7的锥面保留一段距离，形成一环形通道；

在集污锥7与滤器筒身9相接触的环圈的上方开设至少一个排污口8，在滤器筒身9的上边沿开设至少一个排水口6；

在滤器筒身9、扩散锥2与集污锥7之间的空间，放置作为生物滤料的石英砂。

所述石英砂的直径为200—300μm，比表面积为20000m²/m³。如此规格的石英砂，一则市场拥有量大、价格便宜，容易获取，另外，处理水的效果较好。

所述导流管5位于滤器筒身9和锥形出水口4的1/2～1/3处。如此结构，可以获得较好的流道和沉淀效果。

所述扩散锥2和集污锥7的顶角锥度为45—90度。在此范围内的锥形，无论集污、扩散、沉淀积聚、处理效果均较好，流淌阻力较小。

所述滤器筒身9直径为60—150厘米，高度为200—450厘米，在此范围内的滤器筒身既适宜对海水水产养殖水处理进行处理，且也便于制作。

本发明选用石英砂作为生物滤料具有极大的比表面积，单位体积滤料的氨氮负荷高。通过独特的滤器结构，使得石英砂滤料处于均匀悬浮状态，实现了滤料有效比表面积的最大化，确保了生物过滤能力。通过对出水去进行结构创新，有效拦截了水中的悬浮颗粒物，避免了因滤料逃逸等所带来的水体二次污染，具有良好的物理过滤能力。该滤器完全满足水产养殖水处理的需要，适用于海水养殖包括低温海水养殖排放水的处理。

Claims (5)

1.一种海水水产养殖水处理用悬浮砂过滤器，其特征在于：在下端封闭呈筒形的滤器筒身(9)中心，从上向下设置一根同轴的进水管(1)，进水管(1)的下端接通一开口向下锥形的扩散锥(2)，扩散锥(2)的边缘一圈与滤器筒身(9)有缝隙；

在扩散锥(2)的上表面，设置多排微孔曝气管(3)；

在滤器筒身(9)的内腔上口，设置一开口向下锥形的集污锥(7)，集污锥(7)中心孔的孔径大于进水管(1)的外径，向上接出一段直管段，形成一环形通道为锥形出水口(4)；

在集污锥(7)的上方设置一截与滤器筒身(9)同轴的导流管(5)，导流管(5)的直径大于锥形出水口(4)直径，小于滤器筒身(9)直径，导流管(5)的上方与滤器筒身(9)的上边沿平齐，导流管(5)的下方与集污锥(7)的锥面保留一段距离，形成一环形通道；

在集污锥(7)与滤器筒身(9)相接触环圈的上方开设至少一个排污口(8)，在滤器筒身(9)的上边沿开设至少一个排水口(6)；

在滤器筒身(9)、扩散锥(2)与集污锥(7)之间的空间，放置作为生物滤料的石英砂。

2.根据权利要求1所述海水水产养殖水处理用悬浮砂过滤器，其特征在于所述石英砂的直径为200—300μm，比表面积为20000m²/m³。

3.根据权利要求1所述海水水产养殖水处理用悬浮砂过滤器，其特征在于所述导流管(5)位于滤器筒身(9)和锥形出水口(4)的1/2～1/3处。

4.根据权利要求1所述海水水产养殖水处理用悬浮砂过滤器，其特征在于所述扩散锥(2)和集污锥(7)的顶角锥度为45—90度。

5.根据权利要求1所述海水水产养殖水处理用悬浮砂过滤器，其特征在于所述滤器筒身(9)直径为60—150厘米，高度为200—450厘米。

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