CN109095710A - 一种对虾养殖尾水生态处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种对虾养殖尾水生态处理系统，包括一用于虾类养殖的养殖池系统、一用于沉淀去除养殖池系统排出养殖尾水中颗粒固体的沉淀池、一过滤沉淀池沉淀处理的养殖尾水中固体颗粒的过滤池、一曝气处理过滤池过滤处理的养殖尾水的曝气池、一利用植物、动物类去除曝气池曝气处理的养殖尾水中有害物、藻类等的湿地系统、一用于杀灭湿地系统净化的养殖尾水中细菌的紫外线消毒井。本发明可实现养殖尾水生态处理和循环利用，实时监测水质净化程度，有效提高水质净化效果，成本低，操作管理便捷。
Description
技术领域
本发明属于水产养殖技术领域，具体涉及一种对虾养殖尾水生态处理系统。
背景技术
在水产养殖的过程中，高密度对虾养殖会产生含有大量的粪便和残饵等污物的养殖尾水，水体中不但会有残饵、排泄物、生物尸体等大量积累，而且还会积累大量的有毒有害无机物如氨氮、硫化氢、亚硝酸等，水体中COD高达200PPM。这样的尾水直接排入农业河流，可使河流中的鱼虾缺氧而大量死亡，或者河流中的鱼虾体内会残留大量毒素，若被人们食用这些毒素将转移至人体内，对人体造成极大伤害。上述养殖尾水对农村的水生态环境造成极大的危害。鉴于上述原因，在对虾池塘养殖过程中就需要定期排放含有有毒有害物质的尾水，从而保证养殖对虾的健康成长，并且还需对排放的水体进行净化处理后排放或净化后循环至养殖池内实现养殖水循环利用。
现有技术中，对于养殖废水的处理一般有下面几种方法：1)投放有益生物，比如向对虾养殖池中投放有益菌、藻及浮游动植物等；2)与鱼，贝等混养；3)砂滤井过滤；4)沉淀池沉淀后排放等。这些方法对减少养殖污水的排放起到一定的作用。但是，它们各自都存在不足之处。例如：方法1)可以降低养殖水体中的可溶性有害成份(氨氮，亚硝基盐等)，但对于大颗粒悬浮物则无能为力；方法2)能清除部分大颗粒悬浮物，但是无法清除养殖水体中的可溶性有害物质，同时，鱼、贝本身也要排放一定的代谢废物；方法3)和方法4)能清除大部分悬浮物，但不能降低养殖水体中的可溶性在害成分。而且，目前处理养殖用水成本始终过高，包括装置成本，限制了技术推广。因此，如何在使用较低的成本的情况下快速有效的去除养殖尾水中的大颗粒悬浮物、可溶性有害成分，降低水中COD含量是急待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对现有技术不足，提供一种可实现养殖尾水生态处理和循环利用，实时监测水质净化程度，有效提高水质净化效果，成本低，操作管理便捷的对虾养殖尾水生态处理系统。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种对虾养殖尾水生态处理系统，包括一用于虾类养殖的养殖池系统、一用于沉淀去除养殖池系统排出养殖尾水中颗粒固体的沉淀池、一过滤沉淀池沉淀处理的养殖尾水中固体颗粒的过滤池、一曝气处理过滤池过滤处理的养殖尾水的曝气池、一利用植物、动物类去除曝气池曝气处理的养殖尾水中有害物、藻类等的湿地系统、一用于杀灭湿地系统净化的养殖尾水中细菌的紫外线消毒井。利用沉淀池首先对养殖尾水中的颗粒固体物进行沉淀，再依次进行过滤、曝气、生物净化、消毒操作，将养殖尾水进行净化后从新排放进养殖池系统内实现养殖尾水生态处理和循环利用，有效降低养殖成本，省去了频繁换水和放水操作，便于操作管理，有效提高了养殖尾水的净化效果。
作为优选，沉淀池为多级沉淀池，沉淀池优选为三个依次相连通的沉淀池，多级沉淀可快速对养殖尾水中的大颗粒悬浮物快速逐级沉降，扩大养殖尾水的沉降空间同时避免使用过多沉淀池而造成养殖尾水净化成本增加，相比于一个沉淀池进行沉淀大颗粒污染物来说，三个沉淀池可有效扩大沉降空间，且沉降下来的大颗粒物不易从水底悬浮至水体上层，而一个沉淀池由于沉降空间较小底部沉降的大颗粒物较多容易悬浮至水体上层弱化沉降效果，堆积量过大时会增加收集污泥的工作难度。
作为优选，处理系统还包括用于收集沉淀池和/或过滤池中污物的集污池。集污池可将沉淀池和/或过滤池中的沉淀或过滤所得的污物统一收集至集污池内集中处理，便于统一管理。
作为优选，集污池内安装有潜水泵。收集的污泥中含有大量的碳、氮、磷、钾等养分，潜水泵可将收集的污物抽取作为植物种植物的肥料，实现资源循环利用。
作为优选，湿地系统包括植蔬种植层和/或贝类养殖层。湿地系统可实现吸附、过滤、离子转换、络合反应、消化、反硝化、营养元素摄取、生物代替转化和细菌、真菌的异化作用等过程。其中通过植物根系上的生物膜及生物体阻拦悬浮颗粒物，吸收部分无机营养盐分，例如氨氮、亚硝氮、硝氮、磷酸盐等。贝类选择滤食性贝类进行滤食污水中的有机颗粒，养殖污水流经湿地系统时悬浮物和溶于水中的部分有害物质被清除。
作为优选，过滤池内设有填料层，所述填料为天然矿物材料和高分子化合物材料，且填料密度1.0～2.0kg/m3，容重不超过1.8kg/m3。上述天然矿物材料可以是火山石、麦饭石、吸氨沸石等天然矿物材料中的一种或多种，在过滤池内设置填料层且该填料层由天然矿物质材料和高分子材料进行结合的方式，可保证高效去除养殖尾水中氮素，并且上述填料层结合方式不易出现填料层堵塞，减小了过滤池内出现过滤死区的几率，还可自由调配填料层各成分组成比例及所用原料，降低过滤所用成本。过滤池内还接种有活性污泥和颗粒污泥，并投放厌氧氨氧化菌，接种活性污泥和颗粒污泥形成以短程硝化为主体反应厌氧氨氧化为辅的氧限制颗粒污泥单元，营造厌氧环境，实现控制过滤池内部的DO、氨氮和亚硝氮浓度，并提高对污水的脱氮效率。
作为优选，曝气池内安装有曝气塔，曝气塔侧壁上分别安装有观察窗、检修口，曝气塔上、下部依次安装有进水口、出水口，曝气塔内置曝气管，曝气管与曝气塔外侧的空压机连接。将尾水通过进水口送入曝气塔内曝气再由出水口送出，整个曝气过程为密封式，可有效提升曝气管内产出的空气与尾水之间的混合效率，同时空压机与曝气管的能实现曝气塔内尾水中溶解的二价铁氧化成三价铁，去除尾水中的杂质气体，例如CO2、H2S、Rn等。
作为优选，曝气管内壁上横向连接有绳体，绳体上均设有表面带弧形纹路的浮球。曝气池内的溶解氧控制在3mg/1以上，曝气管上内的气体再高压状态下从曝气孔中排出，气体在曝气管内从内之外排出过程中流经浮球表面，气流的流动促使浮球不规则浮动并且其表面的弧形纹路对高压气体产生高速摩擦，使从曝气管爆出的气体可将尾水中溶解的二价铁氧化成三价铁，实现去除尾水中的杂质气体，例如CO2、H2S、Rn等。
作为优选，紫外线消毒井连接有补充水池。通过紫外线对流经净化后的尾水进行紫外线消毒，并且补充水池可对紫外线消毒井内进行水体补充保证循环流入养殖池系统内的水源充足。
作为优选，养殖池系统、沉淀池、过滤池、集污池、曝气池、湿地系统、紫外线消毒井、补充水池内分别安装有水质监测仪，水质监测仪分别与计算机连接。计算机可接收个尾水处理单元中水质监测仪的监测数据，并利用计算机内存储的计算公式对，水质监测数据进行计算分析，判断尾水净化单元内的水质等级，通过计算所得的水质等级控制各尾水净化单元内之间的水体流通。例如设定沉淀池内尾水污染等级从严重污染水体等级降低至重度污染水体等级时计算机控制沉底池与过滤池之间的连通阀门开启，将沉淀池内的尾水排放至过滤池进行下一步处理。
计算机内存储的计算公式为：
式中，Ci为第i项污染物的浓度值，Co为第i项污染物的评价标准，Pi为第i项污染物的标准指数。综合污染指数认为：P≤0.40，属于清洁水体；P＝0.41～0.70，属于轻度污染水体；P＝0.71～1.00，属于中度污染水体；P＝1.01～2.00，属于重度污染水体；P≥2.0，属于严重污染水体。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)实现养殖尾水生态处理和循环利用，有效降低养殖成本，省去了频繁换水和放水操作，便于操作管理，有效提高了养殖尾水的净化效果；
2)曝气池有效保证了空气与尾水之间的混合效率，实现尾水中溶解的二价铁氧化成三价铁，去除尾水中的杂质气体；
3)将尾水中的污泥集中收集，通过潜水泵将收集的污物抽取作为植物种植物的肥料，实现资源循环利用；
4)利用计算机内存储的计算公式对，水质监测数据进行计算分析，判断尾水净化单元内的水质等级，通过计算所得的水质等级控制各尾水净化单元内之间的水体流通。
本发明采用了上述技术方案提供的一种对虾养殖尾水生态处理系统，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。
附图说明
图1为一种对虾养殖尾水生态处理系统示意图；
图2为曝气塔结构示意图；
图3为曝气管内部示意图；
图4为计算机与各尾水处理单元内的水质监测仪连接示意图。
附图标记说明：100.养殖池系统；200.沉淀池(1、2、3)；300.过滤池；400.集污池；500.曝气池；501.曝气塔；502.进水口；503.出水口；504.观察窗；505.曝气管；505a.浮球；505b.绳体；506.检修口；507.空压机；600.湿地系统；700.紫外线消毒井；800.补充水池；100a、200a、300a、400a、500a、600a、700a、800a.水质监测仪。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：
实施例1：
如图1所示，一种对虾养殖尾水生态处理系统，包括一用于虾类养殖的养殖池系统100、一用于沉淀去除养殖池系统100排出养殖尾水中颗粒固体的沉淀池200、一过滤沉淀池200沉淀处理的养殖尾水中固体颗粒的过滤池300、一曝气处理过滤池300过滤处理的养殖尾水的曝气池500、一利用植物、动物类去除曝气池500曝气处理的养殖尾水中有害物、藻类等的湿地系统600、一用于杀灭湿地系统600净化的养殖尾水中细菌的紫外线消毒井700。所设计的沉淀池200为多级沉淀池，优选为三个沉淀池，利用沉淀池200首先对养殖尾水中的颗粒固体物进行沉淀，再依次进行过滤、曝气、生物净化、消毒操作，将养殖尾水进行净化后从新排放进养殖池系统100内实现养殖尾水生态处理和循环利用，有效降低养殖成本，省去了频繁换水和放水操作，便于操作管理，有效提高了养殖尾水的净化效果。
沉淀池200为多级沉淀池，沉淀池200优选为三个依次相连通的沉淀池，多级沉淀可快速对养殖尾水中的大颗粒悬浮物快速逐级沉降，扩大养殖尾水的沉降空间同时避免使用过多沉淀池而造成养殖尾水净化成本增加，相比于一个沉淀池进行沉淀大颗粒污染物来说，三个沉淀池可有效扩大沉降空间，且沉降下来的大颗粒物不易从水底悬浮至水体上层，而一个沉淀池由于沉降空间较小底部沉降的大颗粒物较多容易悬浮至水体上层弱化沉降效果，堆积量过大时会增加收集污泥的工作难度。
处理系统还包括用于收集沉淀池200和/或过滤池300中污物的集污池400。集污池400可将沉淀池200和/或过滤池300中的沉淀或过滤所得的污物统一收集至集污池内集中处理，便于统一管理。
过滤池300内设有填料层，所述填料为天然矿物材料和高分子化合物材料，且填料密度优选为1.5kg/m3，容重优选为1.5kg/m3。上述天然矿物材料优选为吸氨沸石材料中，在过滤池300内设置填料层且该填料层由天然矿物质材料和高分子材料进行结合的方式，可保证高效去除养殖尾水中氮素，并且上述填料层结合方式不易出现填料层堵塞，减小了过滤池300内出现过滤死区的几率，还可自由调配填料层各成分组成比例及所用原料，降低过滤所用成本。
过滤池300内还接种有活性污泥和颗粒污泥，并投放厌氧氨氧化菌，接种活性污泥和颗粒污泥形成以短程硝化为主体反应厌氧氨氧化为辅的氧限制颗粒污泥单元，营造厌氧环境，实现控制过滤池300内部的DO、氨氮和亚硝氮浓度，并提高对污水的脱氮效率。
集污池400内安装有潜水泵。收集的污泥中含有大量的碳、氮、磷、钾等养分，潜水泵可将收集的污物抽取作为植物种植物的肥料，实现资源循环利用。
湿地系统包括植蔬种植层和/或贝类养殖层。湿地系统可实现吸附、过滤、离子转换、络合反应、消化、反硝化、营养元素摄取、生物代替转化和细菌、真菌的异化作用等过程。其中通过植物根系上的生物膜及生物体阻拦悬浮颗粒物，吸收部分无机营养盐分，例如氨氮、亚硝氮、硝氮、磷酸盐等。贝类选择滤食性贝类进行滤食污水中的有机颗粒，养殖污水流经湿地系统时悬浮物和溶于水中的部分有害物质被清除。
如图2、3所示，曝气池500内安装有曝气塔501，曝气塔501侧壁上分别安装有观察窗504、检修口506，曝气塔501上、下部依次安装有进水口502、出水口503，曝气塔501内置曝气管505，曝气管505与曝气塔501外侧的空压机507连接。将尾水通过进水口502送入曝气塔501内曝气再由出水口503送出，整个曝气过程为密封式，可有效提升曝气管505内产出的空气与尾水之间的混合效率，同时空压机507与曝气管505的能实现曝气塔501内尾水中溶解的二价铁氧化成三价铁，去除尾水中的杂质气体，例如CO2、H2S、Rn等。曝气管505内壁上横向连接有绳体505b，绳体505b上均设有表面带弧形纹路的浮球505a。曝气池500内的溶解氧控制在3mg/1以上，曝气管505上内的气体再高压状态下从曝气孔中排出，气体在曝气管505内从内之外排出过程中流经浮球505a表面，气流的流动促使浮球505a不规则浮动并且其表面的弧形纹路对高压气体产生高速摩擦，使从曝气管505爆出的气体可将尾水中溶解的二价铁氧化成三价铁，实现去除尾水中的杂质气体，例如CO2、H2S、Rn等。
曝气管505上均涂覆有防腐涂层，该防腐涂层由以下成分及重量份组成：丙烯酸树脂42份、酚醛环氧树脂35份、锌铬黄34份、钽氟酸钾0.7份、硫酸钡15份、滑石粉6份、有机硅树脂0.5份、有机硅流平剂3份、缩二脲60份、丙烯酸消泡剂4份、二甲苯与醋酸丁酯混合物18份，该涂层的制备方法为，先将二甲苯与醋酸丁酯混合，混合比例2:3，投入无极变速分散机内再依次投入上述固态原料分散均匀，再用卧式砂磨机进行研磨3遍，使固体原料达到15微米以下，再依次加入有机硅流平剂、丙烯酸消泡剂高速搅拌，速度为1800r/min，时间为30min，该防腐涂层可快速涂覆并粘附在曝气管505表面，粘接性高，特别是在水下依旧保持良好的粘结力，同时对海水的腐蚀抵抗效果优异，通过加入钽氟酸钾、锌铬黄等原料进行制备的防腐涂层中的酚醛环氧树脂、丙烯酸树脂中的环氧基团可明显增多，固化交联度得到改变，各原料成分之间的致密性增强，同时在涂层表面形成一层致密层，从而提升了防腐涂层的耐污效果，防止水中污染物粘附曝气管505上对水质监测数据精准性产生影响。
紫外线消毒井700连接有补充水池800。通过紫外线对流经净化后的尾水进行紫外线消毒，并且补充水池800可对紫外线消毒井700内进行水体补充保证循环流入养殖池系统100内的水源充足。
如图4所示，养殖池系统100、沉淀池200、过滤池300、集污池400、曝气池500、湿地系统600、紫外线消毒井700、补充水池800内分别安装有水质监测仪，水质监测仪分别与计算机远程无线连接。计算机可接收个尾水处理单元中水质监测仪的监测数据，并利用计算机内存储的计算公式对，水质监测数据进行计算分析，判断尾水净化单元内的水质等级，通过计算所得的水质等级控制各尾水净化单元内之间的水体流通。例如设定沉淀池200内尾水污染等级从严重污染水体等级降低至重度污染水体等级时计算机控制沉底池200与过滤池300之间的连通阀门开启，将沉淀池200内的尾水排放至过滤池300进行下一步处理。
计算机内存储的计算公式为：
式中，Ci为第i项污染物的浓度值，Co为第i项污染物的评价标准，Pi为第i项污染物的标准指数。综合污染指数认为：P≤0.40，属于清洁水体；P＝0.41～0.70，属于轻度污染水体；P＝0.71～1.00，属于中度污染水体；P＝1.01～2.00，属于重度污染水体；P≥2.0，属于严重污染水体。
实施例2：
本发明的一种对虾养殖尾水生态处理系统实际使用时：计算机远程无线控制养殖池系统100与沉淀池200之间的连通阀门开启，将养殖尾水排放至沉淀池200内，沉淀池200沉淀处理的养殖尾水中固体颗粒，计算机根据水质监测仪实时反馈数据及存储的计算公式计算并判断多级沉淀池200内尾水水质等级，根据计算机计算结果依次控制多级沉淀池200之间的连通阀门开启直至沉淀池200与过滤池300连通，同理，过滤池300过滤处理养殖尾水中的固体颗粒后计算机控制过滤池300与曝气池500之间连通阀门的开启，曝气池500曝气处理养殖尾水后计算机控制曝气池500与湿地系统600之间的连通阀门开启，湿地系统600利用植物、动物类去除养殖尾水中有害物、藻类等后计算机控制湿地系统600与紫外线消毒井700之间的连通阀门开启，紫外线消毒井700对净化后的养殖尾水进行消毒处理后计算机控制紫外线消毒井700与养殖池系统100之间的连通阀门开启，在养殖尾水净化过程中，根据养殖需求通过计算机控制补充水池800与紫外线消毒井700之间的连通阀门开启补充冰保证循环流入养殖池系统100内的水源充足，定期利用计算机控制沉淀池200和/或过滤池300与集污池400之间的连通阀门开启，收集污泥等污染物，控制潜水泵将收集的污物抽取作为植物种植物的肥料，实现资源循环利用。
通过本发明的一种对虾养殖尾水生态处理系统对养殖尾水进行处理，并记录相关数据，结果如表1所示。
表1对虾尾水实测结果
通过上表可知，本发明对养殖尾水处理后其水质改善明显，经水质监测仪监测最终处理完成的尾水为清洁水质标准。
过滤池300所设填料层的填料密度不仅限于1.0～2.0kg/m3，还应包括1.0kg/m3或1.01kg/m3或1.02kg/m3或1.03kg/m3或1.04kg/m3……1.98kg/m3或1.99kg/m3或2.0kg/m3。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (9)
1.一种对虾养殖尾水生态处理系统，其特征在于：包括一用于虾类养殖的养殖池系统（100）、一用于沉淀去除所述的养殖池系统（100）排出养殖尾水中颗粒固体的沉淀池（200）、一过滤所述的沉淀池（200）沉淀处理的养殖尾水中固体颗粒的过滤池（300）、一曝气处理所述的过滤池（300）过滤处理的养殖尾水的曝气池（500）、一利用植物、动物类去除所述的曝气池（500）曝气处理的养殖尾水中有害物、藻类等的湿地系统（600）、一用于杀灭所述的湿地系统（600）净化的养殖尾水中细菌的紫外线消毒井（700）。
2.根据权利要求1所述的一种对虾养殖尾水生态处理系统，其特征在于：所述的处理系统还包括用于收集沉淀池（200）和/或过滤池（300）中污物的集污池（400）。
3.根据权利要求2所述的一种对虾养殖尾水生态处理系统，其特征在于：所述的集污池（400）内安装有潜水泵。
4. 根据权利要求1所述的一种对虾养殖尾水生态处理系统，其特征在于：所述的过滤池（300）内设有填料层，所述填料为天然矿物材料和高分子化合物材料，且填料密度1.0~2.0kg/m³，容重不超过1.8 kg/m³。
5.根据权利要求1所述的一种对虾养殖尾水生态处理系统，其特征在于：所述的湿地系统（600）包括植蔬种植层和/或贝类养殖层。
6.根据权利要求1所述的一种对虾养殖尾水生态处理系统，其特征在于：所述的曝气池（500）内安装有曝气塔（501），所述的曝气塔（501）侧壁上分别安装有观察窗（504）、检修口（506），曝气塔（501）上、下部依次安装有进水口（502）、出水口（503），曝气塔（501）内置曝气管（505），所述的曝气管（505）与曝气塔（501）外侧的空压机（507）连接。
7.根据权利要求6所述的一种对虾养殖尾水生态处理系统，其特征在于：所述的曝气管（505）内壁上横向连接有绳体（505b），绳体（505b）上均设有表面带弧形纹路的浮球（505a）。
8.根据权利要求1所述的一种对虾养殖尾水生态处理系统，其特征在于：所述的紫外线消毒井（700）连接有补充水池（800）。
9.根据权利要求1或2或8所述的一种对虾养殖尾水生态处理系统，其特征在于：所述的养殖池系统（100）、沉淀池（200）、过滤池（300）、集污池（400）、曝气池（500）、湿地系统（600）、紫外线消毒井（700）、补充水池（800）内分别安装有水质监测仪，所述的水质监测仪分别与计算机连接。
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