CN104304155B - 一种循环水养殖系统的去除氨氮装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种用于循环水养殖系统的去除氨氮的装置包括控制器、过滤器、第一自动阀门、第二自动阀门、第三自动阀门、第四自动阀门、第一离子交换柱、第二离子交换柱、第一电磁泵、第二电磁泵、第五自动阀门、第六自动阀门、第三电磁泵、再生剂池、第一手动阀门、第二手动阀门、电解槽、pH调节池、手动泵、第三手动阀和第四电磁泵，本发明的装置利用两个离子交换柱的交替工作，可使去除氨氮过程与吸附剂的再生过程同时进行，且去除氨氮的过程不受环境温度影响，不会引起养殖水体中细菌数量的增多，可有效避免养殖水产病变及异味的产生。本发明可操控性强、处理效果良好、效率较高且成本较低，有利于推广应用及进行产业化。

Description

一种循环水养殖系统的去除氨氮装置

技术领域

本发明涉及一种去除氨氮的装置，尤其涉及一种用于循环水养殖系统的去除氨氮的装置。

背景技术

近年来，水产养殖业在经济发展的带动下迅猛发展，养殖产业规模不断扩大，产量逐年增加，取得了巨大的经济效益，为提高人民生活水平做出了突出贡献。但水产养殖过程中产生的废水也严重威胁周边群众的生存环境，同时频频引发环境污染事故。在水产养殖过程中，养殖水产的排泄物和没有被消耗的饲料降解均会使水中的氨氮剧增，当氨氮浓度大于0.2mg／L时，鱼类摄食就会受到严重影响，造成生长不良或停止生长；当达到2.0mg／L时，则会造成生物的死亡，水体中高含量的氨氮对鱼类和其他水生动物均产生毒害作用，影响了水产品产量和品质，并造成自然水体的富营养化，严重影响水产养殖业的发展。随着水产养殖的集约化和高密度化，2008年我国有95.3％的氨氮超标排放，排入海洋的氨氮总量就超过17万吨。因此，对水产养殖废水环境监测、污染物分析、生态养殖技术、防治技术的开发应用近年来已成为各界关注和研究的热点。

去除水产养殖中氨氮的方法有多种，如生物法、催化氧化法、气体吹脱法和离子交换法等。生物法无污染、耗能低，但挂膜启动慢，预运行时间较长；气体吹脱法工艺简单，投资少，但却易造成大气的二次污染。而离子交换法利用吸附剂吸附去除水中氨氮，操作过程稳定、易控制，且成本低，因此得到了养殖户、水产学家等多方面的关注。然而当前对各种吸附剂（例如沸石）的使用缺少一套较为合理和便捷的系统设计，造成吸附剂的利用效率较低，且操作不便，吸附饱和后不能进行有效的解吸作用，造成了大量的资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种净化效果良好且可反复利用的循环水养殖系统中的去除氨氮的装置。

本发明的用于循环水养殖系统的去除氨氮的装置，包括控制器、过滤器、第一自动阀门、第二自动阀门、第三自动阀门、第四自动阀门、内装有吸附剂的第一离子交换柱和第二离子交换柱、第一电磁泵、第二电磁泵、第五自动阀门、第六自动阀门、第三电磁泵、内装有再生液的再生剂池、第一手动阀门、第二手动阀门、电解槽、pH调节池、手动泵、第三手动阀门和第四电磁泵；

过滤器的进水管连接养殖池的出水口，过滤器的出水管分为两路，一路经第一自动阀门与第一离子交换柱的进水口连接，另一路经第三自动阀门与第二离子交换柱的进水口连接，第一离子交换柱的出水口通过管道连接第二电磁泵的进水口，第二离子交换柱的出水口通过管道连接第一电磁泵的进水口，第一电磁泵的出水口与第二电磁泵的出水口均连接养殖池进水端，同时第一离子交换柱的出水口与第二离子交换柱的出水口分别经第五自动阀门和第六自动阀门与第三电磁泵的进水口连接，第三电磁泵的出水口与再生剂池的进水端连接，再生剂池具有两个出水管，一个出水管分为两路，一路经第二自动阀门与第一离子交换柱的进水口连接，另一路经第四自动阀门与第二离子交换柱的进水口连接，再生剂池的另一个出水管连接第四电磁泵的进水口，第四电磁泵的出水口经第三手动阀门分别与电解槽的进水口和手动泵的出水口连接，电解槽的出水管分为两路，一路经第一手动阀门连接再生剂池的进水口，另一路经第二手动阀门连接pH调节池的进水口，pH调节池的出水口与手动泵的进水口连接；

控制器与第一自动阀门、第二自动阀门、第三自动阀门、第四自动阀门、第一电磁泵、第二电磁泵、第五自动阀门、第六自动阀门、第三电磁泵和第四电磁泵分别相连。

所述的吸附剂可采用沸石，通常采用粒径为1~1.5mm，以获得最佳的吸附效果和适当的水流阻力。

所述的再生液为NaOH与NaCl以质量比为3:7混合的混合液。

为了获得较好的吸附效果，所述的第一离子交换柱及第二离子交换柱的容积均可为养殖池中水体体积的6×10^-3~8×10^-3倍。

所述的控制器通常为单片机。

本发明装置依据的主要工作原理如下：养殖池池水经过滤后通过离子交换柱，离子交换柱中的吸附剂吸附水中的NH₄ ⁺，去除氨氮后的养殖水回流至养殖池，持续一段时间后，离子交换柱中的吸附剂吸附达到饱和，此时需使用再生液对离子交换柱中的吸附剂进行化学解吸使得吸附剂恢复吸附能力，并将解吸反应后的再生液导入电解池使被解吸在再生液中的NH₄ ⁺发生氧化反应，最终转变为对水产动物无害的硝酸盐类物质。

本发明的有益效果在于：本发明的装置利用两个离子交换柱的交替工作，可以使得去除氨氮过程与吸附剂的再生过程同时进行，且通过反复的吸附与解吸附过程，吸附剂可以得到充分利用，此外，经解吸的氨氮在电解池中被转变为对养殖水产无害的硝酸盐类物质，使得再生液中的氨氮不会积累，而是保持在较低水平；本发明去除氨氮的过程无需启动时间，不受环境温度影响，不会引起养殖水体中细菌数量的增多，可有效避免养殖水产病变及异味的产生。本发明的装置可操控性强、处理效果良好、效率较高且成本较低，有利于推广应用及进行产业化。

附图说明

图1为用于循环水养殖的去除氨氮的装置的结构示意图。

图中，1.控制器、2.过滤器、3.第一自动阀门、4.第二自动阀门、5.第三自动阀门、6.第四自动阀门、7.第一离子交换柱、8.第二离子交换柱、9.第一电磁泵、10.第二电磁泵、11.第五自动阀门、12.第六自动阀门、13.第三电磁泵、14.再生剂池、15.第一手动阀门、16.第二手动阀门、17.电解槽、18.pH调节池、19.手动泵、20.第三手动阀门、21.第四电磁泵、22.养殖池。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的阐述。

本发明的用于循环水养殖的去除氨氮的装置包括控制器1、过滤器2、第一自动阀门3、第二自动阀门4、第三自动阀门5、第四自动阀门6、内装有吸附剂的第一离子交换柱7和第二离子交换柱8、第一电磁泵9、第二电磁泵10、第五自动阀门11、第六自动阀门12、第三电磁泵13、内装有再生液的再生剂池14、第一手动阀门15、第二手动阀门16、电解槽17、pH调节池18、手动泵19、第三手动阀门20和第四电磁泵21；

过滤器2的进水管连接养殖池22的出水口，过滤器2的出水管分为两路，一路经第一自动阀门3与第一离子交换柱7的进水口连接，另一路经第三自动阀门5与第二离子交换柱8的进水口连接，第一离子交换柱7的出水口通过管道连接第二电磁泵10的进水口，第二离子交换柱8的出水口通过管道连接第一电磁泵9的进水口，第一电磁泵9的出水口与第二电磁泵10的出水口均连接养殖池进水端，同时第一离子交换柱7的出水口与第二离子交换柱8的出水口分别经第五自动阀门11和第六自动阀门12与第三电磁泵13的进水口连接，第三电磁泵13的出水口与再生剂池14的进水端连接，再生剂池14具有两个出水管，一个出水管分为两路，一路经第二自动阀门4与第一离子交换柱7的进水口连接，另一路经第四自动阀门6与第二离子交换柱8的进水口连接，再生剂池14的另一个出水管连接第四电磁泵21的进水口，第四电磁泵21的出水口经第三手动阀门20分别与电解槽17的进水口和手动泵19的出水口连接，电解槽17的出水管分为两路，一路经第一手动阀门15连接再生剂池14的进水口，另一路经第二手动阀门16连接pH调节池18的进水口，pH调节池18的出水口与手动泵19的进水口连接；

控制器1与第一自动阀门3、第二自动阀门4、第三自动阀门5、第四自动阀门6、第一电磁泵9、第二电磁泵10、第五自动阀门11、第六自动阀门12、第三电磁泵13和第四电磁泵21分别相连。

当第一离子交换柱7及第二离子交换柱8的容积均为养殖池中水体体积的6×10^-3~8×10^-3倍时，可获得较佳的吸附效果，当采用颗粒大小为1~1.5mm的沸石作为吸附剂时，离子交换柱内的水流阻力最为适当，可获得最佳的吸附效果。再生剂池中的再生液为NaOH与NaCl以质量比为3:7混合的混合液。

本装置的工作过程如下：初始所有阀及泵均为关闭状态，养殖池的池水排出后经过滤器2去除较大颗粒物，通过控制器1控制打开第一自动阀门3和第二电磁泵10，采用第一离子交换柱7对池水进行去除氨氮处理，处理后的水回流至养殖池；一段时间后，第一离子交换柱7中的吸附剂达到饱和，其吸附能力下降，此时通过控制器1控制关闭第一自动阀门3和第二电磁泵10并打开第三自动阀门5和第一电磁泵9，换用第二离子交换柱8对池水进行去除氨氮过程，同时控制器1控制打开第二自动阀门4、第五自动阀门11和第三电磁泵13，使得再生剂池中的再生液流经第一离子交换柱7对吸附剂进行化学解吸过程，并且控制器1控制打开第四电磁泵21，手动打开第三手动阀门20、第二手动阀门16、第一手动阀门15和手动泵19，使再生液进入到电解槽，被解吸在再生液中的NH₄ ⁺发生氧化作用转变为对水产动物无害的硝酸盐类物质，之后经pH调节池调节酸碱性后回到再生剂池，一旦氨氮在再生液中被完全去除，氨氮的电化学氧化过程与离子交换柱中吸附剂的再生过程便会自动停止；当第二离子交换柱8中的吸附剂达到饱和时，通过控制器1控制关闭第二自动阀门4、第三自动阀门5、第五自动阀门11和第一电磁泵9并打开第一自动阀门3、第四自动阀门6、第六自动阀门12和第二电磁泵10，换用第一离子交换柱7对池水进行去除氨氮过程，同时对第二离子交换柱8中的吸附剂进行再生处理及完成对解吸附后的再生液中氨氮的氧化和pH调节过程；如此不断反复，实现对养殖循环水的净化。

采用该装置在水体体积500L的养殖池中养殖罗非鱼，池中放入100条罗非鱼，每条初始体重约35g，两个离子交换柱均为容积4L的圆柱，采用粒径1-1.5mm的沸石作为吸附剂，养殖50天后，鱼的平均质量增加到107g，整个过程中罗非鱼生长状况良好，鱼池水pH值在6.5-6.74之间，其中氨氮总浓度始终小于25mgN/L。

Claims (4)

1.一种用于循环水养殖的去除氨氮的装置，其特征在于包括控制器（1）、过滤器（2）、第一自动阀门（3）、第二自动阀门（4）、第三自动阀门（5）、第四自动阀门（6）、内装有吸附剂的第一离子交换柱（7）和第二离子交换柱（8）、第一电磁泵（9）、第二电磁泵（10）、第五自动阀门（11）、第六自动阀门（12）、第三电磁泵（13）、内装有再生液的再生剂池（14）、第一手动阀门（15）、第二手动阀门（16）、电解槽（17）、pH调节池（18）、手动泵（19）、第三手动阀门（20）和第四电磁泵（21）；

过滤器（2）的进水管连接养殖池（22）的出水口，过滤器（2）的出水管分为两路，一路经第一自动阀门（3）与第一离子交换柱（7）的进水口连接，另一路经第三自动阀门（5）与第二离子交换柱（8）的进水口连接，第一离子交换柱（7）的出水口通过管道连接第二电磁泵（10）的进水口，第二离子交换柱（8）的出水口通过管道连接第一电磁泵（9）的进水口，第一电磁泵（9）的出水口与第二电磁泵（10）的出水口均连接养殖池（22）进水端，同时第一离子交换柱（7）的出水口与第二离子交换柱（8）的出水口分别经第五自动阀门（11）和第六自动阀门（12）与第三电磁泵（13）的进水口连接，第三电磁泵（13）的出水口与再生剂池（14）的进水端连接，再生剂池（14）具有两个出水管，一个出水管分为两路，其中一路经第二自动阀门（4）与第一离子交换柱（7）的进水口连接，另一路经第四自动阀门（6）与第二离子交换柱（8）的进水口连接，再生剂池（14）的另一个出水管连接第四电磁泵（21）的进水口，第四电磁泵（21）的出水口经第三手动阀门（20）分别与电解槽（17）的进水口和手动泵（19）的出水口连接，电解槽（17）的出水管分为两路，一路经第一手动阀门（15）连接再生剂池（14）的进水口，另一路经第二手动阀门（16）连接pH调节池（18）的进水口，pH调节池（18）的出水口与手动泵（19）的进水口连接；

控制器（1）与第一自动阀门（3）、第二自动阀门（4）、第三自动阀门（5）、第四自动阀门（6）、第一电磁泵（9）、第二电磁泵（10）、第五自动阀门（11）、第六自动阀门（12）、第三电磁泵（13）和第四电磁泵（21）分别相连。

2.根据权利要求1所述的用于循环水养殖的去除氨氮的装置，其特征在于所述的吸附剂为粒径1~1.5mm的沸石。

3.根据权利要求1所述的用于循环水养殖的去除氨氮的装置，其特征在于所述的再生液为NaOH与NaCl以质量比为3:7混合的混合液。

4.根据权利要求1所述的用于循环水养殖的去除氨氮的装置，其特征在于所述的第一离子交换柱（7）及第二离子交换柱（8）的容积均为养殖池中水体体积的6×10^-3~8×10^-3倍。