CN102754901B

CN102754901B - 用于水产养殖固体废弃物进行生物絮凝体培养的装置

Info

Publication number: CN102754901B
Application number: CN201110104176.8A
Authority: CN
Inventors: 谭洪新; 罗国芝; 鲁璐; 姚陈; 刘倩
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University; Shanghai Ocean University
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2015-05-06
Anticipated expiration: 2031-04-25
Also published as: CN102754901A

Abstract

用于水产养殖固体废弃物进行生物絮凝体培养的装置，本发明由培养桶、进料泵、浮球液位开关、搅拌机、加药泵组成，其特征是：培养桶顶部设置进料口、加药口，进料口与进料泵相连，加药口与加药泵相连；在培养桶侧壁0.8m深度处设置出料口；在培养桶顶部安装搅拌机，进料泵的开启由浮球液位开关控制；加药泵与一个塑料桶相连，塑料桶内储备有机碳源，加药泵的开启由浮球液位开关控制；搅拌机的传动轴为空心轴，在搅拌机传动轴与电机连接处下方垂直于传动轴中轴线钻一个空气导入孔，该孔与中轴线孔相通；在传动轴与搅拌叶轮连接处的下方垂直于传动轴中轴线钻一个空气导出孔，该孔与中轴线孔相通；搅拌机的电机为变速电机，可进行混合强度调整。

Description

用于水产养殖固体废弃物进行生物絮凝体培养的装置

技术领域

本发明涉及用于水产养殖固体废弃物利用的装置。

背景技术

在水产养殖生产过程中，投喂的人工饲料中20-25％的蛋白质被养殖对象利用，剩余部分以氨氮、残饵和粪便的形式存在于养殖环境中。因此，传统的水产养殖存在三大问题，影响水产养殖可持续发展。一是养殖过程中产生大量养殖污水，据估算，养殖1kg的对虾要消耗20m³清洁水源，养殖1kg鱼消耗的清洁水源大约为2-10m³。二是养殖过程中产生大量残饵、粪便等固体废弃物，据估算，一个年产60t鲑鱼的网箱养殖场，每年排放的有机废物大约相当于居住2000-6000人的建筑单元每年排放的有机废物量。三是消耗大量鱼粉等动物饲料。尽管循环水养殖模式的水体重复利用率达到90％以上，每1kg养殖产量消耗的水资源大约仅为20-30L，节约了大量水资源；但固体废弃物的产生量依然很高，据估算，一个年产1000kg的循环水养殖场，产生固体颗粒物的量大约为375kg(干重)。可见，要实现水产养殖的资源节约、环境友好，如何实现养殖固体废弃物的资源化利用是需要解决的关键问题。

目前，水产养殖固体废弃物的资源化利用，主要包括如下途径。一是将水产养殖固体废弃物用于堆肥，生产有机底肥，这种方法适宜于淡水养殖过程中产生的有机废弃物的处理和处置；海水养殖过程中产生的固体颗粒物因为含有盐分而不能采用这种方法。二是利用水产养殖固体废弃物进行水解发酵生产沼气，提高能量利用率。三是利用水产养殖固体废弃物培养生物絮凝体，生产的生物絮凝体可用于饲料蛋白源。生物絮凝体培养技术特别适用于规模化水产养殖固体废弃物的处理和处置，是当前的研究热点。

生物絮凝技术利用微生物的无机氮同化过程，将氨氮、亚硝酸氮和硝酸盐转化成细菌物质，是活性污泥法处理城市废水中应用的较为成熟的技术之一。生物絮凝可以实现水体中氨的快速转化。当水体中溶解态的碳氮比较高时(C/N＞15)，水体中的氨氮可以通过生物絮凝的方式直接转化成异养细菌的生物量而被去除。因为异养细菌的生长代谢速率约10倍于硝化细菌类的自养细菌，所以通过生物絮凝实现的异养氨转化明显快于硝化作用实现的氨转化。生物絮凝可以实现养殖水体中残饵和粪便的二次利用。细菌和附生藻类附着在来源于鱼类残饵和粪便分解过程中产生的粪便上，形成颗粒群聚体。细菌和藻类，由于大小和存在状态的关系，不一定能直接被鱼类所摄取。如果是颗粒群聚体形态的话，就能被滤食性、杂食性鱼类和虾摄取。试验结果表明，鲢鱼、罗非鱼、虾等摄食细菌絮凝体后生长率良好，而且同化率也高。生物絮凝技术对于水产养殖的意义在于可以降低水处理的成本，并实现废物的二次利用，降低饲料成本。

常用的水产养殖中应用生物絮凝技术是原位处理，即直接在养虾池和罗非鱼养殖池中添加碳源、充气，创造适宜于形成絮凝体的环境条件，实现水质净化和残饵和粪便的重复利用。这种方式的优点是成本低。但存在下述缺点：一是容易造成水体严重缺氧，微生物降解有机物会消耗氧气，向养殖水体中直接加入碳源会造成水体中氧气的突然消耗而影响养殖对象的生长；二是养殖水体浑浊度太高，直接在养殖水体中形成生物絮凝体会使养殖水体中的悬浮颗粒物浓度增加而影响养殖对象的生长。

发明内容

本发明提供一种利用水产养殖固体废弃物进行生物絮凝体培养的装置，目的是利用水产养殖过程中产生的大量有机固体废弃物进行生物絮凝体培养，培养的生物絮凝体可直接作为滤食性水产动物的饵料，也可用于部分替代饲料中的鱼粉蛋白，实现水产养殖固体废弃物的资源化利用。

本发明由培养桶、进料泵、浮球液位开关、搅拌机、加药泵组成，其特征在于：所述培养桶为圆形玻璃钢水槽，在圆形玻璃钢水槽顶部设置进料口、加药口，进料口与进料泵相连，加药口与加药泵相连；在圆形玻璃钢水槽侧壁0.8m深度处设置出料口；在圆形玻璃钢水槽顶部安装一个搅拌机，搅拌机轴与培养桶中轴线重合；所述进料泵为通用的潜水式污泥泵，潜水式污泥泵的开启由浮球液位开关控制，所述浮球液位开关为通用的电缆浮球液位开关；所述加药泵为通用的加药计量泵，加药计量泵与一个通用的50L塑料桶相连，塑料桶内储备有机碳源，加药计量泵的开启由浮球液位开关控制；所述搅拌机为通用的涡轮式混合搅拌机改造而成，沿涡轮式混合搅拌机的传动轴中轴线钻孔，将传动轴改造为空心轴；在传动轴与电机连接处下方垂直于传动轴中轴线钻一个空气导入孔，该孔与中轴线孔相通；在传动轴与搅拌叶轮连接处的下方垂直于传动轴中轴线钻一个空气导出孔，该孔与中轴线孔相通；这样涡轮式混合搅拌机就被改造成为既能搅拌混合液体又能将空气带入培养桶内进行气水混合的装置；同时，涡轮式混合搅拌机配备的电机为变速电机，可进行混合强度调整。

本发明结合循环水养殖系统的工艺特点，将来自于固液分离设备的浓缩颗粒物、生物过滤器的反洗水(含大量活性污泥)作为处理对象，对涡轮式混合搅拌机的传动轴进行改造，使涡轮式混合搅拌机既能搅拌混合又能增氧，优化了微生物絮凝体培养过程中需要的悬浮液混合、曝气增氧这两个重要环节，改善了微生物絮凝体反应环境，开发了一种利用水产养殖固体废弃物进行生物絮凝体培养的装置。与传统的通过曝气方式实现水体混合和水体增氧的生物絮凝体培养方式相比，解决了悬浮液混合不充分，容易出现悬浮物沉淀和发生反硝化的难题，显著提高了微生物絮凝体的培养质量。

附图说明

附图表示一种利用水产养殖固体废弃物进行生物絮凝体培养的装置示意图。

具体实施方式

本发明(参见附图)由培养桶5、进料泵2、浮球液位开关4、搅拌机6、加药泵12组成，所述培养桶最好采用直径1.2m，高2.0m的圆形玻璃钢水槽或尺寸规格相仿的其它材质的水槽，在圆形玻璃钢水槽顶部设置一个进料口3、一个加药口11，进料口与进料泵相连，加药口与加药泵相连；在圆形玻璃钢水槽侧壁0.8m深度处设置出料口14；在圆形玻璃钢水槽顶部安装一个搅拌机，搅拌机轴与培养桶中轴线重合；圆形玻璃钢水槽内有机固体废弃物填充深度为1.8m；

所述进料泵2为通用的潜水式污泥泵，进料泵从进水口1将泥水比达到50％以上的水产养殖有机固体废弃物送入培养桶内备用；潜水式污泥泵的开启由浮球液位开关控制，所述浮球液位开关为通用的电缆浮球液位开关，通过调整电缆浮球液位开关的设置位置，使培养桶内的液位高度达到1.8m时关闭潜水式污泥泵，培养桶内液位高度低于0.8m时开启潜水式污泥泵；

所述加药泵12为通用的加药计量泵，加药计量泵与一个通用的50L塑料桶13相连，塑料桶内储备有机碳源，加药计量泵的开启方式与潜水式污泥泵相同，培养桶内液位高度低于0.8m时加药计量泵向培养桶内送入碳源，培养桶内的液位高度达到1.8m时加药计量泵停止碳源的输送；

所述搅拌机6为通用的涡轮式混合搅拌机改造而成，沿涡轮式混合搅拌机的传动轴8中轴线钻孔为空心轴；在传动轴与电机连接处下方约50mm处垂直于传动轴中轴线钻一个空气导入孔7，该孔与中轴线孔相通；在传动轴与搅拌叶轮9连接处的下方20mm处垂直于传动轴中轴线钻一个空气导出孔10，该孔与中轴线孔相通；这样涡轮式混合搅拌机就被改造成为既能搅拌混合液体又能将空气带入培养桶内进行气水混合的装置；同时，涡轮式混合搅拌机配备的电机为变速电机，可进行混合强度调整；其工作原理是：当开启涡轮式混合搅拌机，由于搅拌叶轮的作用，使培养桶内的液体被充分混合，同时，由于搅拌叶轮的作用，在搅拌叶轮下方形成局部负压，使外界空气从空气导出孔进入培养桶内，实现气水混合。

在培养桶5内接种来自于活性污泥污水处理厂缺氧反应池的活性污泥(混合液悬浮物浓度(MLSS)达到3000mg/L)，使培养桶内液位高度达到0.8m，开启搅拌机6，使其一直处于运行状态。然后，开启进料泵2将循环水养殖系统集污井的混合物(来自于固液分离设备的浓缩颗粒物、生物过滤器的反洗水)送入培养桶内，同时，加药泵12将塑料桶13中储备的有机碳源通过加药口11也送入培养桶内，当培养桶内液位高度达到1.8m时，进料泵2和加药泵12在浮球液位控制开关4的作用下停止工作；由于搅拌机的作用，对培养桶内的混合物进行混合搅拌，并补充溶解氧，形成有利于化能异养性细菌生长的培养环境；在培养桶内溶解氧浓度大于2mg/L、碳氮比大于15时，细菌吸收氨氮、亚硝酸氮和硝酸盐等无机氮并将其转化为细胞质和贮存物质，在细胞内有一部分溶解性物质被降解(提供能量)，使细菌得以增殖；通过胞外酶对有机碳等污染物进行水解而产生高分子胞外聚合物-“微生物絮凝物质”，这样培养桶内形成大量的悬浮微生物絮体；当培养桶内培养时间达到6小时，微生物絮凝体大量形成时(MLSS达到5000mg/L)，打开出料口14，收集微生物絮凝体悬浮液，该悬浮液可进一步浓缩后，将微生物絮凝体作为饲料蛋白使用；当培养桶内液位高度下降到0.8m时，出料口无液体流出，此时关闭出料口，进料泵和加药泵在浮球液位开关的控制下被启动，向培养桶内再次送入集污井混合物、糖蜜等有机碳源，开始下一轮微生物絮凝体的培养过程。

本装置运行结果表明，每6小时可收获1130L微生物絮凝体混合液，其MLSS浓度达到5000mg/L以上，产出微生物絮凝体(湿重)5650g，比传统的通过曝气方式实现水体混合和水体增氧的生物絮凝体培养方式提高产出率30％左右。

Claims

1.用于水产养殖固体废弃物进行生物絮凝体培养的装置，由培养桶、进料泵、浮球液位开关、搅拌机、加药泵组成，其特征在于：所述培养桶为圆形玻璃钢水槽，在圆形玻璃钢水槽顶部设置进料口、加药口，进料口与进料泵相连，加药口与加药泵相连；在圆形玻璃钢水槽侧壁0.8m深度处设置出料口；在圆形玻璃钢水槽顶部安装一个搅拌机，搅拌机轴与培养桶中轴线重合；所述进料泵为通用的潜水式污泥泵，潜水式污泥泵的开启由浮球液位开关控制，所述浮球液位开关为通用的电缆浮球液位开关；所述加药泵为通用的加药计量泵，加药计量泵与一个通用的50L塑料桶相连，塑料桶内储备有机碳源，加药计量泵的开启由浮球液位开关控制；所述搅拌机为通用的涡轮式混合搅拌机改造而成，沿涡轮式混合搅拌机的传动轴中轴线钻孔，将传动轴改造为空心轴；在传动轴与电机连接处下方垂直于传动轴中轴线钻一个空气导入孔，该孔与中轴线孔相通；在传动轴与搅拌叶轮连接处的下方垂直于传动轴中轴线钻一个空气导出孔，该孔与中轴线孔相通；这样涡轮式混合搅拌机就被改造成为既能搅拌混合液体又能将空气带入培养桶内进行气水混合的装置；同时，涡轮式混合搅拌机配备的电机为变速电机，可进行混合强度调整。

2.根据权利要求1所述的用于水产养殖固体废弃物进行生物絮凝体培养的装置，其特征是培养桶为直径1.2m，高2.0m的圆形玻璃钢水槽。

3.根据权利要求1所述的用于水产养殖固体废弃物进行生物絮凝体培养的装置，其特征是圆形玻璃钢水槽内水产养殖固体废弃物填充深度为1.8m。

4.根据权利要求1所述的用于水产养殖固体废弃物进行生物絮凝体培养的装置，其特征是在培养桶内接种活性污泥，液位高度达到0.8m，开启搅拌机处于运行状态；然后，开启进料泵将循环水养殖系统集污井的混合物送入培养桶内，同时，加药泵将塑料桶中储备的有机碳源通过加药口送入培养桶内，当培养桶内液位高度达到1.8m时，进料泵和加药泵在浮球液位控制开关的作用下停止工作，由搅拌机对培养桶内的混合物进行混合搅拌，在培养桶内微生物絮凝体大量形成时，打开出料口，收集微生物絮凝体悬浮液；当培养桶内液位高度下降到0.8m时，出料口无液体流出时，关闭出料口，进料泵和加药泵在浮球液位开关的控制下被启动，向培养桶内再次送入集污井混合物、有机碳源，开始下一轮微生物絮凝体的培养过程。