CN107047441B - 盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统 - Google Patents

盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统 Download PDF

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Abstract

盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统，本发明属于水处理技术领域，它为了解决现有生物膜培养装置中生物膜的挂膜时间长及生物膜易损坏的问题。该生物膜培养系统由固定生物床培养池和移动生物床培养池组成，其中固定生物床培养池内设置有环形出水管道和环形反冲管，池底中心处竖立有溢流管，溢流管顶部的管口作为溢流口高于池面设置的不锈钢网；移动生物床培养池内设置有第一环形喷水管道和第二环形喷水管道，在池底中心处开有出水口，溢流罩罩设在出水口处。本发明通过水流不断刺激浮性滤料载体上的生物膜培养，加快了生物膜的培养，并提高了生物膜的附着质量,生物膜牢固度可耐0.5～0.7MPa水压的冲击。

Description

盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种生物膜培养装置。
背景技术
目前，我国面临的问题是水资源的匮乏，区域分配不均，土地盐碱化程度不断加剧，大量宜渔盐碱水土资源长期处于荒废状态，被人们可直接利用的好水缺乏，多的是不能直接利用的盐碱水。随着渔业在我国农业发展中占有越来越重要的地位，渔业生产可利用资源日益萎缩、水产品的社会需求不断增加，迫切需要突破盐碱领域产业发展的技术“瓶颈”，加大盐碱水域资源渔业的开发力度，发展盐碱渔业生产新领域，以解决一部分盐碱水的利用问题，合理有效地利用自然盐碱水资源，也是农业综合治理盐碱地的重要途径。
随着盐碱水鱼类养殖研究的不断深入，以现有工厂化封闭循环养殖技术、水处理技术及自动控制技术为基础，进行必要养殖设施的改进与更新，在盐碱水域组建工厂化循环养殖系统，根据盐碱水养殖的实际情况设计紫外线消毒装置、水力悬浮物过滤装置、生物处理装置与工厂化养殖系统相连接，进行养殖水体过滤、消毒及生物处理，利用生物滤器的硝化与反硝化作用处理氨氮、有机物，以及进行pH值的有效调节，回水进入沉淀池，进行沉性物质的处理与pH值测定，通过盐碱水的补充进行pH值的调节，达到养殖所需指标。生物滤器作为盐碱水工厂化水处理系统的核心单元，利用其填料载体表面生物膜的硝化作用，有效降解养殖水体中对鱼类有害的氨氮、硝酸盐、亚硝酸氮等，所以培养生物载体上的生物膜是水处理中的关键技术。
生物滤器中的载体滤床具有悬浮物过滤与生物处理的双重作用，在养殖过程中水体中悬浮物、有机物等不断增多，使养殖水体指标变坏，增加了生物过滤器中生物载体滤床的负荷与反冲次数。反冲对载体上的生物膜具有破坏作用，生物膜损坏严重时会影响生物的硝化与反硝化过程，同时就会减少水体中酸性物质的产生量，影响养殖水体pH值的降低，对盐碱水在工厂化中的应用产生严重的影响。所以生物膜在载体上的生长牢固程度与存活时间，对生物滤器生物处理的效果具有重要的作用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有生物膜培养装置中生物膜的挂膜时间长及生物膜易损坏的问题，而提供一种盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统。
本发明盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统由固定生物床培养池和移动生物床培养池组成，其中固定生物床培养池包括固定床进水管、环形出水管道、固定床反冲进水管、环形反冲管、不锈钢网、溢流管、反冲排污管、排污管开关环、反冲污水出水管和培养池回水管，在固定生物床培养池的池面上铺设有不锈钢网，在固定生物床培养池的中部设置有环形反冲管，环形反冲管与固定床反冲进水管相连通，在环形反冲管的管道外壁上开有出水孔形成水平喷水、向上喷水和向下喷水，在环形反冲管的下部设置有环形出水管道，环形出水管道与固定床进水管相连通，环形反冲管与环形出水管道同轴布置，在环形出水管道的管道外壁开有出水孔形成水平喷水和向上喷水；
在固定生物床培养池的池底中心处竖立有溢流管，溢流管顶部的管口作为溢流口高于不锈钢网，溢流管底部的管口与固定生物床培养池的出水口相通，在溢流管内同轴套有反冲排污管，在溢流管与反冲排污管之间设置有排污管开关环，排污管开关环固设在溢流管的管内壁上并位于环形出水管道所处水平面的下方，位于排污管开关环下方的溢流管的管壁上开有多个生物载体过滤孔，固定生物床培养池的出水口垂直向下与反冲污水出水管相连通，培养池回水管的一端与反冲污水出水管相连通，培养池回水管的另一端与盐碱水鱼类养殖中的工厂化循环水相连通。
本发明固定生物床培养池中载体表面生物的培养是浮性滤料载体随着池中水面上升不断上升，由于池顶部设有不锈钢滤网，生物载体在滤网下方紧密排列在一起。水体从池底通过载体之间的缝隙到达池顶溢出，靠水体中的悬浮物及营养物质流动到载体的表面进行介质交换，完成固定生物床中滤料载体表面生物细菌的培养。反冲洗固定生物床时冲击载体表面的生物体，由于水流的刺激作用使生物体在载体上产生自主生存的能力，不断生成新的不同个体，直到生成硝化细菌、反硝化细菌生物膜。
本发明通过水流不断刺激生物膜培养，加快了生物膜的培养，生物膜的培养时间为25～30天，相对于常规流水生物膜培养缩短了30％～40％的生物膜培养时间，并提高了生物膜的附着质量，载体上附着的生物膜牢固度可耐0.5～0.7MPa水压的冲击，减少反冲时生物膜的破坏，保证生物滤器中生物膜生物处理效果。而用常规方法培养的生物膜多数在反冲时因不耐水压冲击，有大量生物膜损坏，因修复生物膜需很长时间，会直接影响生物处理量及处理效果。
本发明提高了东北地区高碱型盐碱水养殖的生物处理效果，实现工厂化养殖水体氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐等有机物的有效去除，减少了悬浮物氨化产生氨氮与分解过程消耗水中的溶氧的机会，从而使生物膜充分发挥作用；达到盐碱水养殖水体pH值的有效控制与悬浮物的过滤，解决了利用盐碱水进行工厂化水产养殖的技术问题，完善盐碱水循环养殖应用系统，使工厂化水产养殖在东北高碱型盐碱水域得到应用，开辟盐碱渔业生产新领域，促进我国渔业经济可持续发展具有重大意义。
附图说明
图1是固定生物床培养池的结构示意图，其中箭头处代表水位线；
图2是移动生物床培养池的结构示意图，其中箭头处代表水位线。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统由固定生物床培养池A和移动生物床培养池B组成，其中固定生物床培养池A包括固定床进水管1、环形出水管道2、固定床反冲进水管3、环形反冲管4、不锈钢网5、溢流管6、反冲排污管7、排污管开关环8、反冲污水出水管9和培养池回水管10，在固定生物床培养池A的池面上铺设有不锈钢网5，在固定生物床培养池A的中部设置有环形反冲管4，环形反冲管4与固定床反冲进水管3相连通，在环形反冲管4的管道外壁上开有出水孔形成水平喷水、向上喷水和向下喷水，在环形反冲管4的下部设置有环形出水管道2，环形出水管道2与固定床进水管1相连通，环形反冲管4与环形出水管道2同轴布置，在环形出水管道2的管道外壁开有出水孔形成水平喷水和向上喷水；
在固定生物床培养池A的池底中心处竖立有溢流管6，溢流管6顶部的管口作为溢流口高于不锈钢网5，溢流管6底部的管口与固定生物床培养池A的出水口相通，在溢流管6内同轴套有反冲排污管7，在溢流管6与反冲排污管7之间设置有排污管开关环8，排污管开关环8固设在溢流管6的管内壁上并位于环形出水管道2所处水平面的下方，位于排污管开关环8下方的溢流管6的管壁上开有多个生物载体过滤孔，固定生物床培养池A的出水口垂直向下与反冲污水出水管9相连通，培养池回水管10的一端与反冲污水出水管9相连通，培养池回水管10的另一端与盐碱水鱼类养殖中的工厂化循环水相连通。
本实施方式所述的固定生物床培养池A与移动生物床培养池B分别与盐碱水鱼类养殖系统中的鱼类养殖池相连通。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的移动生物床培养池B包括培养池循环水进水管20、第一环形喷水管道21、第二环形喷水管道22、过滤溢流罩23、反冲污水管24和回水管25，在移动生物床培养池B内的上部设置有第一环形喷水管道21，在第一环形喷水管道21的管道外壁开有出水孔形成水平喷水和向下喷水，在第一环形喷水管道21下方设置有第二环形喷水管道22，第二环形喷水管道22的管道外壁开有出水孔形成水平喷水、向上喷水和向下喷水，第一环形喷水管道21和第二环形喷水管道22同轴设置，第一环形喷水管道21和第二环形喷水管道22均与培养池循环水进水管20相连通，在移动生物床培养池B的池底中心处开有出水口，过滤溢流罩23罩设在池底的出水口处，移动生物床培养池B的出水口垂直向下与反冲污水管24相连通，回水管25的一端与反冲污水管24相连通，回水管25的另一端与盐碱水鱼类养殖中的工厂化循环水相连通。
本实施方式移动生物床培养池中的浮性滤料载体在向下、向上及环形不同水流的作用下在池中不停移动，水体全方位与载体接触后在培养池底部溢出。利用不同速度水流在生物培养过程中不断清洗生物滤料载体表面，通过水流对刚生长的生物体进行冲击，刺激生长的生物体在载体表面应激性生长。生成的生物体由于冲击不断更新与生长，使它产生自主生存的能力，不断生成新的不同个体，直到生成硝化细菌、反硝化细菌生物膜。高强度的水体流动带动生物载体的移动，加速了载体表面生物膜的传质作用，有利于亚硝化速率的提高，同时加快了亚硝化细菌的培养。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是固定生物床培养池A和移动生物床培养池B的池体材质为钢筋混凝土或玻璃钢。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是固定生物床培养池A中的环形出水管道2和环形反冲管4固定在固定培养池支架12上。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是在固定生物床培养池A中填充有接种有微生物菌种的浮性滤料载体C，固定生物床培养池A中浮性滤料载体C的体积填充率为75％～85％。
本实施方式所述的微生物菌种为硝化细菌或反硝化细菌。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二不同的是在移动生物床培养池B中填充有接种有微生物菌种的浮性滤料载体C，移动生物床培养池B中浮性滤料载体C的体积填充率为45％～55％。
本实施方式所述的微生物菌种为硝化细菌或反硝化细菌。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是固定生物床培养池A中的反冲污水出水管9和培养池回水管10上均设置有阀门。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是在固定生物床培养池A的池底还开有强制排污口11。
本实施方式打开强制排污口能够强制排出反冲产生的大块污物。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式二不同的是移动生物床培养池B中的反冲污水管24和回水管25上均设置有阀门。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式二不同的是移动生物床培养池B中的第一环形喷水管道21和第二环形喷水管道22固定在移动培养池支架27上。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一不同的是固定生物床培养池A中的固定床反冲进水管3中设置有反冲水泵。
实施例：本实施例盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统由固定生物床培养池A和移动生物床培养池B组成，其中固定生物床培养池A包括固定床进水管1、环形出水管道2、固定床反冲进水管3、环形反冲管4、不锈钢网5、溢流管6、反冲排污管7、排污管开关环8、反冲污水出水管9和培养池回水管10，在固定生物床培养池A的池面上铺设有不锈钢网5，在固定生物床培养池A的中部设置有环形反冲管4，环形反冲管4与固定床反冲进水管3相连通，在环形反冲管4的管道外壁上开有出水孔形成水平喷水、向上喷水和向下喷水，在环形反冲管4的下部设置有环形出水管道2，环形出水管道2与固定床进水管1相连通，环形反冲管4与环形出水管道2同轴布置，在环形出水管道2的管道外壁开有出水孔形成水平喷水和向上喷水；
在固定生物床培养池A的池底中心处竖立有溢流管6，溢流管6顶部的管口作为溢流口高于不锈钢网5，溢流管6底部的管口与固定生物床培养池A的出水口相通，在溢流管6内同轴套有反冲排污管7，在溢流管6与反冲排污管7之间设置有排污管开关环8，排污管开关环8固设在溢流管6的管内壁上并位于环形出水管道2所处水平面的下方，位于排污管开关环8下方的溢流管6的管壁上开有多个生物载体过滤孔，固定生物床培养池A的出水口垂直向下与反冲污水出水管9相连通，培养池回水管10的一端与反冲污水出水管9相连通，培养池回水管10的另一端与盐碱水鱼类养殖中的工厂化循环水相连通，在固定生物床培养池A的池底还开有强制排污口11；
所述的移动生物床培养池B包括培养池循环水进水管20、第一环形喷水管道21、第二环形喷水管道22、过滤溢流罩23、反冲污水管24和回水管25，在移动生物床培养池B内的上部设置有第一环形喷水管道21，在第一环形喷水管道21的管道外壁开有出水孔形成水平喷水和向下喷水，在第一环形喷水管道21下方设置有第二环形喷水管道22，第二环形喷水管道22的管道外壁开有出水孔形成水平喷水、向上喷水和向下喷水，第一环形喷水管道21和第二环形喷水管道22同轴设置，第一环形喷水管道21和第二环形喷水管道22均与培养池循环水进水管20相连通，在移动生物床培养池B的池底中心处开有出水口，过滤溢流罩23罩设在池底的出水口处，移动生物床培养池B的出水口垂直向下与反冲污水管24相连通，回水管25的一端与反冲污水管24相连通，回水管25的另一端与盐碱水鱼类养殖中的工厂化循环水相连通，在回水管25上设置有水位控制管26。
盐碱水工厂化水处理系统中的核心处理单元为生物滤器，生物滤器由移动床生物滤器和固定床生物滤器组成，将本实施例生物膜培养系统中固定生物床培养池和移动生物床培养池培养得到的浮性滤料载体分别转移到固定生物滤器和移动生物滤器中，直接参加盐碱水循环水养殖，保证生物膜载体的水体供氧，完成高碱型盐碱水养殖生物处理中的生物挂膜。
应用本实施例生物膜培养系统进行生物挂膜的过程如下：
一、在浮性滤料载体上接种微生物菌种硝化细菌和反硝化细菌，将浮性滤料载体分别填充到固定生物床培养池和移动生物床培养池中，盐碱水从固定生物床培养池的环形出水管道流入固定生物床培养池中，浮性滤料载体紧密排列在不锈钢网的下方，通过环形出水管道向上喷水使水体中的悬浮物及营养物质流动到浮性滤料载体表面进行介质交换，每隔4～10天通过环形反冲管的喷水反冲洗浮性滤料载体表面进行生物膜培养，在固定生物床培养池中得到附着有生物膜的浮性滤料载体；
其中固定床培养池反冲排水过程如下：首先停止固定床培养池循环水进水，关闭培养池回水管的阀门，防止反冲时的水体进入循环系统，打开反冲污水出水管的阀门，拔起反冲排污管到达排污管开关环的位置，使培养池中的水体通过溢流管下部的过滤网进入反冲污水出水管，排净培养池中的水体，浮性滤料载体落入池底部，实现固定床培养池反冲前的排水过程，打开工厂化循环水高压反冲水泵给循环水进水管和反冲进水管供水，水体从双层环形的水管向四周布置出水口高压强力喷出，清洗浮性滤料载体层，随着池中水体的增加，生物载体浮球也不断上升，通过这种方式可分层、依次清洗浮性滤料载体层，随着反冲操作的进行，生物载体层与反冲水体上升到(防止生物球漏掉的)不锈钢网，生物球被不锈钢网拦住，水体通过不锈钢网不断上升到溢流管，使反冲水体通过溢流管进入反冲排污管，打开反冲污水出水管，将溢流到排污管中的污水及时排出，关闭工厂化循环水反冲水泵，停止反冲管进水，培养池中水体通过溢流管下部的滤网进入污水出口排出，排净培养池中的水体，浮性滤料载体层落入池底部，完成固定床培养池反冲过程；
盐碱水从培养池循环水进水管流入移动生物床培养池中，通过第一环形喷水管道和第二环形喷水管道的喷水使浮性滤料载体在移动生物床培养池中不停移动进行生物膜培养，在移动生物床培养池中得到附着有生物膜的浮性滤料载体；
二、将固定生物床培养池和移动生物床培养池中附着有生物膜的浮性滤料载体分别转移到固定生物滤器和移动生物滤器中，直接参加盐碱水循环水养殖，保证生物膜载体的水体供氧，完成高碱型盐碱水养殖生物处理中的生物挂膜。
本实施例通过水流不断刺激生物膜培养，加快了生物膜的培养，并提高了生物膜的附着质量。

Claims (9)

1.盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统，盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统由固定生物床培养池(A)和移动生物床培养池(B)组成，其特征在于其中固定生物床培养池(A)包括固定床进水管(1)、环形出水管道(2)、固定床反冲进水管(3)、环形反冲管(4)、不锈钢网(5)、溢流管(6)、反冲排污管(7)、排污管开关环(8)、反冲污水出水管(9)和培养池回水管(10)，在固定生物床培养池(A)的池面上铺设有不锈钢网(5)，在固定生物床培养池(A)的中部设置有环形反冲管(4)，环形反冲管(4)与固定床反冲进水管(3)相连通，在环形反冲管(4)的管道外壁上开有出水孔形成水平喷水、向上喷水和向下喷水，在环形反冲管(4)的下部设置有环形出水管道(2)，环形出水管道(2)与固定床进水管(1)相连通，环形反冲管(4)与环形出水管道(2)同轴布置，在环形出水管道(2)的管道外壁开有出水孔形成水平喷水和向上喷水；
在固定生物床培养池(A)的池底中心处竖立有溢流管(6)，溢流管(6)顶部的管口作为溢流口高于不锈钢网(5)，溢流管(6)底部的管口与固定生物床培养池(A)的出水口相通，在溢流管(6)内同轴套有反冲排污管(7)，在溢流管(6)与反冲排污管(7)之间设置有排污管开关环(8)，排污管开关环(8)固设在溢流管(6)的管内壁上并位于环形出水管道(2)所处水平面的下方，位于排污管开关环(8)下方的溢流管(6)的管壁上开有多个生物载体过滤孔，固定生物床培养池(A)的出水口垂直向下与反冲污水出水管(9)相连通，培养池回水管(10)的一端与反冲污水出水管(9)相连通，培养池回水管(10)的另一端与盐碱水鱼类养殖中的工厂化循环水相连通；
所述的移动生物床培养池(B)包括培养池循环水进水管(20)、第一环形喷水管道(21)、第二环形喷水管道(22)、过滤溢流罩(23)、反冲污水管(24)和回水管(25)，在移动生物床培养池(B)内的上部设置有第一环形喷水管道(21)，在第一环形喷水管道(21)的管道外壁开有出水孔形成水平喷水和向下喷水，在第一环形喷水管道(21)下方设置有第二环形喷水管道(22)，第二环形喷水管道(22)的管道外壁开有出水孔形成水平喷水、向上喷水和向下喷水，第一环形喷水管道(21)和第二环形喷水管道(22)同轴设置，第一环形喷水管道(21)和第二环形喷水管道(22)均与培养池循环水进水管(20)相连通，在移动生物床培养池(B)的池底中心处开有出水口，过滤溢流罩(23)罩设在池底的出水口处，移动生物床培养池(B)的出水口垂直向下与反冲污水管(24)相连通，回水管(25)的一端与反冲污水管(24)相连通，回水管(25)的另一端与盐碱水鱼类养殖中的工厂化循环水相连通。
2.根据权利要求1所述的盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统，其特征在于固定生物床培养池(A)和移动生物床培养池(B)的池体材质为钢筋混凝土或玻璃钢。
3.根据权利要求1所述的盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统，其特征在于固定生物床培养池(A)中的环形出水管道(2)和环形反冲管(4)固定在固定培养池支架(12)上。
4.根据权利要求1所述的盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统，其特征在于在固定生物床培养池(A)中填充有接种有微生物菌种的浮性滤料载体(C)，固定生物床培养池(A)中浮性滤料载体(C)的体积填充率为75％～85％。
5.根据权利要求1所述的盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统，其特征在于在移动生物床培养池(B)中填充有接种有微生物菌种的浮性滤料载体(C)，移动生物床培养池(B)中浮性滤料载体(C)的体积填充率为45％～55％。
6.根据权利要求1所述的盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统，其特征在于固定生物床培养池(A)中的反冲污水出水管(9)和培养池回水管(10)上均设置有阀门。
7.根据权利要求1所述的盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统，其特征在于在固定生物床培养池(A)的池底还开有强制排污口(11)。
8.根据权利要求1所述的盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统，其特征在于移动生物床培养池(B)中的反冲污水管(24)和回水管(25)上均设置有阀门。
9.根据权利要求1所述的盐碱水鱼类养殖中的生物膜培养系统，其特征在于移动生物床培养池(B)中的第一环形喷水管道(21)和第二环形喷水管道(22)固定在移动培养池支架(27)上。
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