CN108423841A

CN108423841A - 一种分层改善水产养殖池塘水质的装置及其运行工艺

Info

Publication number: CN108423841A
Application number: CN201810407726.5A
Authority: CN
Inventors: 陈爽; 王惠文; 王良恺; 许明; 杨立武; 邵孝侯
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2018-08-21

Abstract

本发明涉及一种分层改善水产养殖池塘水质的装置及其运行工艺，该装置可固定于水体底部，包括上层浮床部分、中层挂载、下层沉底结构三个部分。浮床内填充填料，填料内种植沉水植物，浮床下层设置滤网，中层挂载部分按照处理水的深度，分别在不同深度挂载固定化微生物颗粒，水下增氧装置包括风箱与曝气管。固定化微生物颗粒是陶粒浸渍在EM复壮液中获得，本发明大大提高水产养殖污水处理效果。

Description

一种分层改善水产养殖池塘水质的装置及其运行工艺

技术领域

本发明适用于水产养殖污水净化，通过上层生态浮床、中层挂载、下层沉底结构，实现养殖水体上、中、下层立体净化处理，大大提高水产养殖污水处理效果。

背景技术

水产养殖废水排放是当今农村面源污染的主要来源之一，对农村生态环境影响巨大。水产养殖污水由于含有大量N、P元素，具有良好可生化性，不及时处理可导致水体病原物滋生，危害水产品健康。且污水中可能存在的有毒物质可通过食物链在人体内累积，易引发人类癌症。因此，研发高效低成本的净化处理污染水体的方法十分重要。

水生植物与微生物修复方法是常用的水体污染生物净化方法，在实验中发现采用驯化微生物处理污染水体的效果十分良好，且固定化微生物技术的运用已初显成效。但由于野外条件复杂，直接投放驯化微生物液体制剂及固化微生物产品的效果与实验室中存在较大差别，多次投加造成的浪费较为严重。同时由于水产养殖水体污染后溶解氧含量往往较低，不利于驯化微生物制剂净化污水，使得净化效果大为降低。

发明内容

发明目的：针对直接投放微生物固化球处理水产养殖污水效率低的问题，提供一种分层改善水产养殖池塘水质的装置，采用EM菌固化技术，分层净化污水，结合曝气、植物净化提升污水处理效果，从而减少EM固化微生物球的使用，达到降低成本的目的，提升微生物净化效率。

技术方案：

分层改善水产养殖池塘水质的装置，包括三部分，即上层浮床部分、中层挂载、下层沉底结构部分。

上层浮床部分：浮床内填充填料，填料内种植沉水植物，浮床下层设置滤网。该填料是过筛后的细沙以及沸石按3:1的重量比例混合的混合物；沉水植物是黄菖蒲和美人蕉，栽种比例为2:3。

中层挂载部分：由主杆、垂直于主杆用于连接主杆的连接杆以及支杆搭建而成，整体呈矩形结构；其中，主杆分为三段，连接处可伸缩固定，在主杆与主杆之间挂载吊篮，吊篮内盛放固定化微生物，吊篮开孔且有可开闭的盖；

下层部分的尾部设置可拆卸式尾针用于固定于池塘底泥。

水下增氧装置包括风箱与曝气管，曝气管接口通于吊篮内固定化微生物处，通过曝气为固定化微生物提供氧气。风箱通过岸上开关人工控制，导线通过主杆内部导出。

固定化微生物的制备方法，包括EM复壮液的制备以及固化微生物所用的陶粒的制备，具体如下：

1、EM复壮液制备：

（1）、EM培养液制备：氯化铵（NH₄Cl）：碳酸氢钠（NaHCO₃）：磷酸氢二钾（K₂HPO₄）：醋酸钠（CH₃COONa）：氯化镁（MgCl₂）：氯化钠（NaCl）：葡萄糖（C₆H₁₂O₆）：蒸馏水（H₂0）=3:4:2:7:1:8:40:3935的质量比，充分溶解，制成EM培养液备用。

（2）、EM原液和EM培养液按1:10-20的体积比混合后，倒入于密闭容器内发酵5-8天，发酵温度为33-36℃，制得EM复壮液。

2、固定化微生物所用陶粒制备：将池塘底泥风干经过研磨过筛，然后用盐酸活化；将活化后的底泥与纳米SiO₂、腐殖酸纳、沸石粉按4:2:2:2的质量比混合均匀，加入少量由去离子水与EM原液按体积比1:10配置的EM稀释液，控制含水率使其能不黏结又能成型，通过压制机械成圆柱状5mm短粒。将短粒自然风干后，放入马弗炉800℃高温烧制8小时，制成陶粒，关闭马弗炉使陶粒自然冷却成型，制得陶粒。

3、将陶粒浸入EM复壮液中2-3天，取出晾干即可。

分层改善水产养殖池塘水质的装置的运行工艺，步骤如下：

（1）、根据水产养殖塘水深条件组装装置，并且将沉水植物栽种于浮床的填料中，吊篮中加入固定化微生物；用装置底部的尾针插入池塘底泥深处固定，在不同深度放入相应数量的固定化微生物即可。

（2）、在光照强烈且气温高于30℃条件下，开启岸上控制装置开关开启水下增氧装置，进行水下曝气，曝乞时长以1小时为宜，为固定化微生物提供充足溶解氧。

技术效果：

1、本发明整合了微生物固定化技术和植物净化技术，采用物理、生物原位净化方法，在原有固化微生物的技术上增加沉水植物、水下曝气装置，为固化微生物制品提供溶解氧，提高微生物在养殖水体中的存活率，具有多功能、高效率的优势。

2、本装置上层采用沉水植物吸收水体中的N、P，中层、底层利用固定化微生物及曝气装置净化水体及底泥中的N、P和有机物。沉水植物采用黄菖蒲与美人蕉配合作用，提高了其净化水质效果，且两种植物具有稳定养殖水PH的效果，提高了EM固定化微生物的存活率，进而增强净化养殖水的效率。人工增氧的功能，在高温条件下可通过人工增氧的方式为水体提供溶解氧含量，保障养殖水中微生物及水生动物的对氧需求，增强微生物去除养殖污水中有机态污染物的效率。采用分层处理的方式可以加快水产养殖污水中的总氮、总磷的去除，强化固化微生物制品的净化效果，并节约净化所需固定化微生物。

3、底泥与纳米二氧化硅等制取的纳米陶粒具有优良的空隙结构及较大的比表面积，利于微生物的挂膜。腐殖酸钠具有优良的粘结能力，使陶粒结构牢固。沸石粉能够稳定水质，加強微生物适应环境的能力。

4、EM菌复壮后菌种存活率高，对水产养殖水体中的化学消毒剂、药剂及抗生素具有一定抗性，增强其对野外养殖水的适应性，且降低成本；制得的EM菌复壮液可在常温条件下保存。

5、本装置结构简单，拆卸方便，适用于不同水深池塘，且可重复利用，按照不同水体可设置不同沉水植物及微生物制品，降低使用成本。固定化微生物制品具有一定使用期限，以往产品由于直接投放所限，固定化微生物制品失效后无法及时回收，且固定化微生物制品吸持的P元素依旧保留在养殖水体中。采用该装置可在需要时将吊篮拆卸，投放的固定化微生物制品可进行回收。

附图说明:

图1是本申请分层改善水产养殖池塘水质的装置的结构示意图；

图2是图1的俯视图。

1-填料、2-主杆、3-连接杆、4-支杆、5-滤网、6-浮床、7-吊篮、8-固化微生物、9-水下曝气装置、10-接口、11-可拆卸式尾针。

具体实施方式：

图1是本申请的结构示意图，图2是图1的俯视图。参照图1、2所示，分层改善水产养殖池塘水质的装置，包括三部分，即上层浮床部分、中层挂载、下层沉底结构。

上层浮床部分：使装置整体在水中保持垂直，浮床6内填充填料1，该填料是过筛（2mm）的细沙以及沸石，两者按3:1的重量比例混合，填充高度为20cm，填料内种植沉水植物，有助于固化微生物产品，浮床下层有空隙1mm的滤网5保障水分及养料充分流通。

沉水植物：本发明选取黄菖蒲、美人蕉作为沉水植物，栽种比例为2:3，均匀移栽至浮床内填充的填料内。黄菖蒲、美人蕉可以高效吸收水产养殖污水中的N、P，能调节养殖水的pH，且其具有良好的景观效果。选取的黄菖蒲、美人蕉为高度20-30cm，鲜重30-40g/株，按每1×1m²的面积栽种黄菖蒲、美人蕉25-40株。

中层挂载部分：主杆2长度为1.5m，分为三段，连接处可伸缩固定，适应不同水深的养殖塘，整体组装成矩形结构（见图2），主杆至少设有4根，确保装置不会倾倒。在主杆与主杆之间挂载用于放置固定化微生物的吊篮7，通过可拆卸挂载点确定可拆卸挂钩及挂载点数个，吊篮为塑料制品，长宽皆为5cm，高度为2cm，吊篮有开孔,孔径2mm，确保盛放的固定化微生物不脱落且可与池塘养殖水进行物质交换。吊篮顶部为敞开式的，可加盖，方便放入或者取出固化微生物8，并且使用时关闭顶盖防止鱼类在净化水质时将吊篮中固定微生物洒落。吊篮在主杆的载点位置可根据实际需要移动调整。每个吊篮可加入15-30gEM固定化微生物，与吊篮口有1cm高度差。

下层部分：尾部设置可拆卸式尾针11两根，用于固定于池塘底泥，长度30cm。

水下增氧装置：在高温情况下水下溶解氧含量较低，沉水植物不能产生足够溶解氧保障固化微生物制品的正常净化需求，需人工增氧的方式为其补充溶解氧。其包括两部分：风箱与曝气管，曝气管接口通于固定化微生物处，通过曝气为EM菌提供氧气。风箱通过岸上开关人工控制，导线通过主杆内部导出。

固定化微生物是本装置净化养殖污水的核心部分，制备分为两部分，包括EM复壮液的制备以及固化微生物所用的陶粒的制备。

1、EM复壮液制备：

（1）、EM培养液制备：氯化铵（NH₄Cl）：碳酸氢钠（NaHCO₃）：磷酸氢二钾（K₂HPO₄）：醋酸钠（CH₃COONa）：氯化镁（MgCl₂）：氯化钠（NaCl）：葡萄糖（C₆H₁₂O₆）：蒸馏水（H₂0）=3:4:2:7:1:8:40:3935的质量比，充分溶解，制成培养液备用。

（2）、EM原液（南京市爱睦乐环保生物技术有限公司）和EM培养液按1:10-20的体积比倒入于密闭容器内发酵5-8天，发酵温度为33-36℃，制得EM复壮液。

2、固定化微生物陶粒制备：将池塘底泥风干经过研磨过筛，然后用盐酸活化；将活化后的底泥与纳米SiO₂、腐殖酸纳、沸石粉按4:2:2:2的质量比例混合搅拌均匀，加入少量由去离子水与EM原液按1:10配置的EM稀释液，控制含水率使其能通不黏结又能成型，通过压制机械成圆柱状5mm短粒。将短粒自然风干后，放入马弗炉800度高温烧制8小时，制成陶粒，关闭马弗炉使陶粒自然冷却成型。

3、将陶粒浸入原先制成的EM复壮液中2-3天，取出晾干即可。

操作方法：根据水产养殖塘水深条件组装装置，并且将沉水植物栽种于浮床的填料中，将各吊篮中加入已制备的固定化微生物。在池塘净化点用尾针固定插入池塘底泥深处固定装置，在不同深度放入相应数量的固定化微生物即可。

在光照强烈且气温高于30℃条件下，开启岸上控制装置开关开启水下增氧装置，进行水下曝气，曝乞时长以1小时为宜，为固定化微生物提供充足溶解氧。

实施例1

在野外取100L水产养殖污水（其中氨氮50mg/L,总氮57mg/L,COD500mg/L,总磷20mg/L,PH=8）于实验桶中，桶内水深1.5m。

对照组采用直接投放200g固化微生物，2周后检测，养殖废水中的氨氮去除78.36%，总氮去除54.66%，总磷去除35.42%，COD去除82.21%。

实验组采用本发明装置，在主杆水面处到水下1.2m处，1m处分别按2:1:1的比例投放固定化微生物，并每日曝气1h处理，2周后检测结果为氨氮去除率为82.63%，总氮去除率为68.43%，总磷去除率为49.23%，COD去除率为84.21%，结果见表1。

表 1

实验结果验证了本发明可以显著提升固定化微生物制品净化养殖污水中各种污染物的效果。

Claims

1.分层改善水产养殖池塘水质的装置，其特征在于，包括三部分：上层浮床部分、中层挂载、下层沉底结构部分；

上层浮床部分：浮床内填充填料，填料内种植沉水植物，浮床下层设置滤网；

下层部分的尾部设置可拆卸式尾针；

水下增氧装置包括风箱与曝气管，曝气管接口通于吊篮内固定化微生物处；风箱通过岸上开关人工控制，导线通过主杆内部导出。

2.权利要求1所述的分层改善水产养殖池塘水质的装置，其特征在于，所述浮床内填充的填料是过筛后的细沙以及沸石按3:1的重量比例混合的混合物。

3.权利要求1所述的分层改善水产养殖池塘水质的装置，其特征在于，所述沉水植物是黄菖蒲和美人蕉，栽种比例为2:3。

4.权利要求1所述的分层改善水产养殖池塘水质的装置，其特征在于，所述固定化微生物的制备方法，包括EM复壮液的制备以及固化微生物所用的陶粒的制备，具体如下：

步骤1、EM复壮液的制备：

（1）、EM培养液制备：按氯化铵：碳酸氢钠：磷酸氢二钾：醋酸钠：氯化镁：氯化钠：葡萄糖：蒸馏水=3:4:2:7:1:8:40:3935的质量比取料，充分溶解，制成EM培养液，备用；

（2）、EM原液和EM培养液按1:10-20的体积比混合后，倒入于密闭容器内发酵5-8天，发酵温度为33-36℃，制得EM复壮液；

步骤2、固定化微生物所用陶粒制备：将池塘底泥风干经过研磨过筛，然后用盐酸活化；将活化后的底泥与纳米SiO₂、腐殖酸纳、沸石粉按4:2:2:2的质量比混合均匀，加入少量由去离子水与EM原液按体积比1:10配置的EM稀释液，控制含水率使其能不黏结又能成型，通过压制机械成圆柱状短粒；将短粒自然风干后，放入马弗炉高温烧制，制成陶粒，关闭马弗炉使陶粒自然冷却成型，制得陶粒;

步骤3、将陶粒浸入EM复壮液中2-3天，取出晾干即可。

5.基于权利要求1所述的分层改善水产养殖池塘水质的装置的分层改善水产养殖池塘水质的工艺，步骤如下：

（1）、根据水产养殖塘水深条件组装装置，并且将沉水植物栽种于浮床的填料中，吊篮中加入固定化微生物；用装置底部的尾针插入池塘底泥深处固定，在不同深度放入相应数量的固定化微生物；

（2）、在光照强烈且气温高于30℃条件下，开启岸上控制装置开关开启水下增氧装置，进行水下曝气，为固定化微生物提供充足溶解氧。