CN103285629A - 一种循环水养殖系统的多向流重力沉淀装置 - Google Patents

Abstract

一种循环水养殖系统的多向流重力沉淀装置，立式布置的桶形过水容器由一块横向布置在其内部的隔板将内腔分隔为上方的直桶形沉淀腔和位于下方的倒锥形集污腔，过水容器上端为开口端，其端部嵌入一开口向上的集水槽内，呈“7”字形的进水管，进水管下端向下伸出集水槽底部，上端伸入沉淀腔上部，与立式的布水管上端连通，下端端口伸入多孔隔板的中心通孔内，在进水管出水端下方的沉淀腔内填充斜管填料，集污腔的锥形底部开设排污口，排污口上活动覆盖布水锥，布水锥锥尖正对布水管下端端口。本装置结构简单、形状紧凑，具备较大的水处理量及较短的水力停留时间，处理效果明显，应用方便，可设备化。

Description

一种循环水养殖系统的多向流重力沉淀装置

技术领域

本发明涉及循环水养殖领域，尤其涉及一种固体颗粒物去除沉淀装置。 

背景技术

固体颗粒物的去除是循环水养殖系统中的关键因素，其主要来源于鱼类粪便、食物残渣及脱落的微生物团。固体颗粒物的不及时去除会对养殖水体及养殖对象产生极大的影响，主要体现在以下几方面：①直接损坏鱼鳃，降低鱼类对疾病的抵抗力；②分解过程增加氧气的消耗，易造成养殖水体缺氧；③对生物滤器造成堵塞，影响生物处理效果，限制系统的承载力；④矿化作用增加系统中氨氮等有害物质的浓度。 

重力沉淀法是去除固体颗粒物最简单的方法，其原理是利用固体颗粒跟液相的密度不同，在相对静止的液柱内，固体颗粒物在重力的作用下发生沉积，达到去除目的。重力沉淀法的相关设施、设备结构简单，操作方便，但通常只适用于去除比重及粒径都较大的颗粒物，且由于重力沉淀法需要足够的水力停留时间使固体颗粒物沉淀，往往相关设施设备的体积较大，投入成本高，处理时间长。 

目前应用于循环水养殖系统中的固体颗粒物重力沉淀去除装置主要有水力旋流器及竖流沉淀器，水力旋流器的基本原理是离心沉降，结构相对复杂，且由于其依靠切向进水产生旋转运动，内部流态复杂，难以有效控制去除效果；竖流沉淀器结构简单，但会有大量固体悬浮颗粒物浮于沉淀器水面，难以沉降，影响沉淀效率。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构简单、形状紧凑同时沉淀面积大、去除效率高、停留时间短的循环水养殖系统的多向流重力沉淀装置。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种循环水养殖系统的多向流重力沉淀装置，其特征在于： 

立式布置的桶形过水容器由一块横向布置在其内部的隔板将内腔分隔为 上、下两个独立的腔室：位于上方的直桶形沉淀腔和位于下方的倒锥形集污腔，隔板为环形平板，其中心带有中心通孔，环形板面上开设多个过水孔，沉淀腔高度大于集污腔室度， 

过水容器上端为开口端，其端部嵌入一开口向上的集水槽内，集水槽为环绕过水容器上端一圈的环形槽，槽腔底部开设进水口和出水口，进水口内嵌装一根呈“7”字形的进水管，进水管下端向下伸出集水槽底部，下端为进水端，上端从集水槽槽腔内穿过过水容器侧壁，伸入沉淀腔上部，上端为出水端， 

沉淀腔中心立式布置一根布水管，布水管管径大于进水管管径，布水管上端与进水管上端连通，布水管下端沿过水容器中心竖直向下，端口伸入多孔隔板的中心通孔内， 

在进水管出水端下方的沉淀腔内填充斜管填料，布水管从斜管填料中穿过，斜管填料的外缘与沉淀腔侧壁之间相互靠近，并留有一圈环形空隙，在斜管填料上方，沿沉淀腔侧壁间隔安装可拆卸的压条，压条向下抵压斜管填料，使其底部坐落在隔板上， 

集污腔的锥形底部开设排污口，排污口上活动覆盖布水锥，布水锥为锥尖竖直向上的实心或空心锥体，其锥尖正对布水管下端端口，锥尖外缘尺寸大于布水管下端端口尺寸，布水锥的锥面与布水管下端开口之间相互靠近，并留有一圈环形的过水间隙。 

本沉淀装置的进、出水采用上进上出的方式，水流在进入装置后，经过多次换向，达到沉淀固体颗粒物，过滤养殖水的目的：进水由进水管流进入沉淀装置后，并不直接进入沉淀腔，而是由布水管将进水引入集污腔，并在位于集污腔的布水锥配合下，使布水管内竖直向下的水流向四周均匀分散，而后水流上升、通过隔板上的过水孔进入沉淀腔内，沉淀腔内的水体由斜管填料底部及周向进入斜管内，经斜管填料沉淀的固体颗粒物通过隔板上的过水孔沉入集污腔，干净的水体沿斜管的倾斜管路上升，最终溢流进入集水槽并流出沉淀装置，进入下一处理环节。 

布水管直径大于进水管直径，目的是使进水流速度在布水管内充分下降，以利于布水及颗粒物的在进入集污腔后的初步沉淀。布水管下端开口与其下方 的布水锥锥面的垂直距离为6～10mm，此配合一是可以尽量减少水流垂直方向的速度，防止冲起已沉淀的颗粒物，二是布水更加均匀。 

隔板既起到承载斜管填料重量的作用，又可以辅助布水，使集污腔水流均匀进入沉淀腔内的斜管填料中。 

进一步的，斜管填料是由若干六角形塑料管、圆柱形塑料管或波浪形塑料片材按与水平面成60°倾角倾斜粘接或熔接而成的蜂窝状中空填料。其底部坐落在隔板上，上端由压条固定，可拆卸，方便定期清洗装置。斜管规格可根据水体中不同的颗粒物浓度及大小进行调节，包括斜管孔径及高度，以适应不同的养殖水体的处理要求。 

再进一步，进水管水流速度为0.8～1.2m/s，优选为1m/s，过快将导致沉淀腔内的水体流速增大，不利于固体颗粒物的沉淀；过慢则会使固体颗粒物于进水管中沉淀，造成进水管集污现象。 

再进一步，考虑到本沉淀装置主要用于循环水养殖系统的池底排污环节，故处理量通常为系统循环量的10%左右。优选进水管管径为20～30mm，布水管管径为60～70mm，沉淀腔直径为500～600mm，高度为700～800mm，集污腔高度为180～230mm，装置内的水体量设计为0.2m³左右。按通常情况下利用重力沉淀法的沉淀装置内部水流流速需保持在0.5～1mm/s计，处理量可达0.4～1.2m³/h，水力停留时间为30min～10min左右，符合循环水养殖模式的应用要求。本沉淀装置可普遍应用在水体量为4m³～40m³、循环率为1h/次～3h/次的循环水养殖系统中。且根据不同的养殖需求，可按比例缩放本沉淀装置尺寸。 

再进一步，布水锥锥面与布水管下端端口夹角为10°～30°，利于水流向四周均匀分散。 

再进一步，斜管填料的外缘与沉淀腔室侧壁之间环形间隙的环径为3～5mm，利于水体从斜管填料外缘上的开口进入斜管填料内。 

本发明的有益效果在于： 

1、装置结构简单、形状紧凑，相较于水力旋流器及竖流沉淀器等沉淀设备，本沉淀装置具备更大的水处理量及更短的水力停留时间，处理效果明显得 到改善，可作为循环水养殖系统的第一物理处理环节，应用简单方便，可设备化。 

2、通过在沉淀腔中设置斜管填料，使本沉淀装置在具备沉淀面积大、去除效率高、停留时间短的优点的同时，斜管的阻隔作用又能有效防止部分固体颗粒物上浮于沉淀腔水体表面。 

3、通过调整沉淀腔中斜管填料的规格，可使本沉淀装置具备适应不同水体的能力，适用范围更广。且由于斜管装置具有可拆卸性，清洗、更换更加方便。 

4、采用较小的进水管直径，较大的布水管直径，既能有效防止固体颗粒物在进水管中沉降，又不影响沉淀装置的整体布水效果。 

5、布水锥的存在，使布水管配水更加均匀，可有效维持出水固体颗粒物浓度处于稳定水平。 

6、沉淀腔与集污腔由带孔隔板分开，可防止已沉降的固体颗粒物再次被水流冲起。 

附图说明

图1为本发明的正视剖视示意图，图中箭头方向为水体流动方向 

图2为本装置的俯视图，图中去除了斜管填料 

图3为斜管填料的立体结构示意图 

图1～3中：1为进水管，2为布水管，3为斜管填料，4为隔板，5为布水锥，6为过水容器，7为集水槽，8为出水口，9为沉淀腔，10为集污腔，11为排污口，12为压条。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。 

图1～2中，立式布置的桶形过水容器6由一块横向布置在其内部的隔板4将内腔分隔为上、下两个独立的腔室：位于上方的直桶形沉淀腔9和位于下方的倒锥形集污腔10，隔板4为环形平板，其中心带有中心通孔，环形板面上开设多个过水孔，沉淀腔9高度大于集污腔10高度。 

过水容器6上端为开口端，其端部嵌入一开口向上的集水槽7内，集水槽 7为环绕过水容器6上端一圈的环形槽，槽腔底部开设进水口和出水口8，进水口内嵌装一根呈“7”字形的进水管1，进水管1下端向下伸出集水槽7底部，下端为进水端，上端从集水槽7槽腔内穿过过水容器6侧壁，伸入沉淀腔9上部，上端为出水端， 

沉淀腔9中心立式布置一根布水管2，布水管2管径大于进水管1管径，布水管2上端与进水管1上端连通，布水管2下端沿过水容器6中心竖直向下，端口伸入多孔隔板4的中心通孔内， 

在进水管1出水端下方的沉淀腔9内填充斜管填料3，布水管2从斜管填料3中穿过，斜管填料3的外缘与沉淀腔9侧壁之间留有一圈环形空隙，在斜管填料3上方，沿沉淀腔9侧壁间隔安装可拆卸的压条12，压条12向下抵压斜管填料3，使其底部坐落在隔板4上， 

集污腔10的锥形底部开设排污口11，排污口11上活动覆盖布水锥5，布水锥5为锥尖竖直向上的实心或空心锥体，其锥尖正对布水管2下端端口，锥尖外缘尺寸大于布水管2下端端口尺寸，布水锥5的锥面与布水管2下端开口之间相互靠近，并留有一圈环形的过水间隙。 

斜管填料3是由若干六角形塑料管（如图3所示）、圆柱形塑料管或波浪形塑料片材按与水平面成60°倾角倾斜粘接或熔接而成的蜂窝状中空填料。 

布水管直径为

进水管直径为

沉淀腔直径为

高度为760mm，集污腔高度为180mm。斜管填料3的外缘与沉淀腔9室侧壁之间间隔5～10mm。布水锥5锥面与布水管2竖段开口之间夹角为17°，布水管2下端开口与其下方的布水锥5的锥面的垂直距离为6～10mm。 

含有高浓度固体颗粒物的养殖废水经进水管流入本沉淀装置，在进水管中的水流流速保持在1m/s左右，过快将导致沉淀腔内的水体流速增大，不利于固体颗粒物的沉淀；过慢则会使固体颗粒物于进水管中沉淀，造成进水管集污现象。养殖废水流经进水管后进入布水管，布水管管径较进水管大，目的是使进水流速下降，以利于布水及固体颗粒物沉淀，布水管下方设置有布水锥，布水锥与布水管之间有较小的圆周缝隙，此配合一是可以减少水流垂直方向的速度，防止冲起已沉淀的颗粒物，二是布水更加均匀。养殖废水经布水锥的均匀 布水后流入沉淀腔，此时水流速度基本保持在0.5～1.5mm/s之间，有利于颗粒物的沉淀。沉淀腔中设置有斜管填料，斜管填料具备沉淀面积大、去除效率高、有效防止部分固体颗粒物上浮于沉淀器水体表面的优点，斜管填料由压条固定于沉淀腔中，防止被水流带起。水流上升至沉淀腔的上端后，溢流进入集水槽，并最后由出水口流出进入下一处理单元。经沉淀腔及斜管沉淀后的固体颗粒物经过隔板上的过水孔沉入集污腔中，隔板既可以起到承载斜管的作用，又能将沉淀腔和集污腔分开，可防止已沉降的固体颗粒物再次被水流冲起。集污腔内沉淀的颗粒物最终通过排污口定期排出。 

本装置应用于养殖密度为25kg/m³的俄罗斯鲟鱼养殖水体中，在处理量为1.2m³/h的情况下，对于直径≥60μm的固体颗粒物，单次去除率达到60%以上。 

Claims (8)

1.一种循环水养殖系统的多向流重力沉淀装置，其特征在于：

立式布置的桶形过水容器（6）由一块横向布置在其内部的隔板（4）将内腔分隔为上、下两个独立的腔室：位于上方的直桶形沉淀腔（9）和位于下方的倒锥形集污腔（10），隔板（4）为环形平板，其中心带有中心通孔，环形板面上开设多个过水孔，沉淀腔（9）高度大于集污腔（10）高度。

过水容器（6）上端为开口端，其端部嵌入一开口向上的集水槽（7）内，集水槽（7）为环绕过水容器（6）上端一圈的环形槽，槽腔底部开设进水口和出水口（8），进水口内嵌装一根呈“7”字形的进水管（1），进水管（1）下端向下伸出集水槽（7）底部，下端为进水端，上端从集水槽（7）槽腔内穿过过水容器（6）侧壁，伸入沉淀腔（9）上部，上端为出水端。

沉淀腔（9）中心立式布置一根布水管（2），布水管（2）管径大于进水管（1）管径，布水管（2）上端与进水管（1）上端连通，布水管（2）下端沿过水容器（6）中心竖直向下，端口伸入多孔隔板（4）的中心通孔内。

在进水管（1）出水端下方的沉淀腔（9）内填充斜管填料（3），布水管（2）从斜管填料（3）中穿过，斜管填料（3）的外缘与沉淀腔（9）侧壁之间相互靠近，并留有一圈环形空隙，在斜管填料（3）上方，沿沉淀腔（9）侧壁间隔安装可拆卸的压条（12），压条（12）向下抵压斜管填料（3），使其底部坐落在隔板（4）上，

集污腔（10）的锥形底部开设排污口（11），排污口（11）上活动覆盖布水锥（5），布水锥（5）为锥尖竖直向上的实心或空心锥体，其锥尖正对布水管（2）下端端口，锥尖外缘尺寸大于布水管（2）下端端口尺寸，布水锥（5）的锥面与布水管（2）下端开口之间相互靠近，并留有一圈环形的过水间隙。

2.根据权利要求1所述的循环水养殖系统的多向流重力沉淀装置，其特征在于：所述斜管填料（3）是由若干六角形塑料管、圆柱形塑料管或波浪形塑料片材按与水平面成60°倾角倾斜粘接或熔接而成的蜂窝状中空填料。

3.根据权利要求1所述的循环水养殖系统的多向流重力沉淀装置，其特征在于：所述进水管（1）水流速度为0.8～1.2m/s。

4.根据权利要求3所述的循环水养殖系统的多向流重力沉淀装置，其特征在于：所述进水管（1）水流速度为1m/s。

5.根据权利要求1所述的循环水养殖系统的多向流重力沉淀装置，其特征在于：所述进水管（1）管径为20～30mm，布水管（2）管径为60～70mm，沉淀腔（9）直径为500～600mm，高度为700～800mm，集污腔（10）高度为180～230mm。

6.根据权利要求1所述的循环水养殖系统的多向流重力沉淀装置，其特征在于：所述布水锥（5）锥面与布水管（2）下端端口夹角为10°～30°。

7.根据权利要求1所述的循环水养殖系统的多向流重力沉淀装置，其特征在于：所述布水管（2）下端开口与其下方的布水锥（5）的锥面的垂直距离为6～10mm。

8.根据权利要求1所述的循环水养殖系统的多向流重力沉淀装置，其特征在于：所述斜管填料（3）的外缘与沉淀腔（9）室侧壁之间环形空隙的环径为3～5mm。

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