CN109626748B - 一种高密度水产养殖粪便循环利用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高密度水产养殖粪便循环利用装置，属于粪污处理领域。该装置包括固液分离单元及粪便处理单元；所述固液分离单元包括排粪渠、小分粪池、套管、小水管、托槽及固液分离滤袋，所述粪便处理单元包括藻类处理1号池、水蚯蚓处理池、藻类处理2号池、枝角类处理池、微生物处理池；该装置不仅能实现养殖废水零排放，有效解决水产养殖过程带来的环境问题，而且还能将粪便进行有效利用，变废为宝，提高资源的综合利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种粪便利用装置，具体涉及一种高密度水产养殖粪便循环利用装置，属于粪污处理领域。
背景技术
发展集约化高密度养殖技术在未来水产养殖业中占有重要地位。但是高密度养殖动物大量排粪、排尿，自身污染严重，使水产养殖水体中自然生态体系的平衡被打破，生态系统失衡会造成条件致病菌变为致病菌，水生动物的抗病力降低，更易感染致病菌。大量换水产生大量的养殖废水，废水没有经过任何处理就直接排入江、河、湖、海等天然水体，使天然水体富营养化、底质败坏，导致疾病频繁，也使得天然水体的生态系统遭到破坏。
当前，水产养殖废水处理没有采用固液分离，主要混合在一起采用：物理技术，如大量换水、曝气、过滤、沉淀、吸附、气浮等；化学技术，如絮凝、中和、络合、氧化还原、臭氧消毒等；生物技术，如在水产养殖废水中添加或养殖光合细菌、芽孢菌、放线菌、多细菌复合微生物制剂、水生植物、蔬菜、花卉等；但这些技术存在浪费水资源，能耗高，系统复杂，操作繁琐等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高密度水产养殖粪便循环利用装置，不仅能有效解决水产养殖过程带来的环境问题，而且还能将粪便进行有效利用，变废为宝，提高资源的综合利用。
本发明提供的技术方案如下：
一种高密度水产养殖粪便高效循环利用装置，包括粪便固液分离单元及粪便处理单元；所述粪便固液分离单元位于粪便处理单元上方；
所述固液分离单元包括排粪渠、小分粪池、套管、小水管、托槽及固液分离滤袋；进一步的排粪渠位于藻类处理1号池后侧池壁顶端，所述小分粪池固定于藻类处理1号池后侧池壁上，进一步的排粪渠一端与小分粪池上端连通；
所述小分粪池底部有3个通道，分别对应一个水蚯蚓处理单元，每个通道由小水管、套管、固液分离滤袋和托槽组成，托槽置于固液分离滤袋下方，用于托举固液分离滤袋，所述托槽弧度为半圆形，弧度与套管弧度相适应；每个通道的套管有2个，套管一位于小分粪池底部但未穿过小分粪池，套管一通过钉子与小分粪池固定，套管二位于水蚯蚓处理池后侧池壁上但未穿过池壁，套管二通过钉子与水蚯蚓处理池固定；每个通道的小水管有2个，小水管一位于小分粪池底部且穿过小分粪池，小水管二位于水蚯蚓处理池后侧池壁上并穿过池壁；所述小水管一位于套管一内，小水管二位于套管二内，托槽两端分别套入套管一和套管二内，且可在套管内旋转；固液分离滤袋两端分别套在小水管一和小水管二上，通过绳子系紧；所述小水管一的水平高度高于小水管二。
进一步地所述套管一的高度高于套管二，托槽一端全部进入套管一内时，托槽的另一端刚好可以套入套管二内，当托槽一端因重力作用全部进入套管二内时，由于套管一的高度高于套管二，托槽可套在套管一和套管二内而不掉落，且可旋转。
进一步所述托槽一侧设置了若干漏孔，通过旋转托槽可控制固液分离滤袋中进入藻类处理1号池的废液量；
所述粪便固液分离单元的作用：可将动物代谢废物和非代谢废物分开处理。代谢废物对动物有毒，为营养素，流入藻类处理1号池，利用藻类(植物)处理；非代谢废物粪便固形物，流入水蚯蚓处理池，采用消化能力强的水蚯蚓处理利用；
所述粪便处理单元包括藻类处理1号池、水蚯蚓处理池、藻类处理2号池、枝角类处理池、微生物处理池；进一步藻类处理1号池和水蚯蚓处理池底部水平高度相同且高于藻类处理2号池和枝角类处理池的底部水平高度，藻类处理2号池和枝角类处理池底部水平高度相同且高于微生物处理池的底部水平高度。
所述藻类处理1号池主要作用是处理固液分离滤袋中分离的废液，采用培养藻类方式处理废液，定期收集藻类，所述的藻类可以是硅藻、甲藻中的一种或两种；当藻类处理1号池中的废液满时，通过水泵从藻类处理1号池底部将一半废液抽至枝角类处理池进行进一步处理；
所述水蚯蚓处理池的作用是处理水产养殖动物粪便，采用水产动物粪便养殖水蚯蚓，定期收集水蚯蚓；水蚯蚓处理池分为3个处理单元，各处理单元之间相互独立，每个处理单元出口处有过滤网，防止水蚯蚓爬出；水蚯蚓处理池一侧为废液流通通道，当流通通道中的废液达到处理单元出口处有过滤网底部高度时，通过水泵将废液抽至藻类处理2号池内；
所述藻类处理2号池的作用是处理水蚯蚓处理池中的废液，采用培养藻类方式处理废液，定期收集藻类，所述的藻类可以是硅藻、甲藻中的一种或两种；当藻类处理2号池中的废液满时，通过水泵从藻类处理2号池底部将一半废液通过水泵抽至枝角类处理池；
所述枝角类处理池的作用是利用藻类处理1号池和藻类处理2号池中的藻类和藻类处理1号池及藻类处理2号池的废液培养枝角类，定期收集枝角类，所述枝角类为裸腹溞、剑水蚤、臂尾轮虫中的一种或多种；当枝角类处理池中的废液满时，通过水泵从枝角类处理池底部将一半废液通过水泵抽至微生物处理池。
所述微生物处理池的作用是将经过藻类处理、枝角类处理和水蚯蚓处理后的废液进行进一步净化，净化达到养殖水用标准后，再次排入养殖水体中实现养殖废水循环。
所述微生物处理池中每隔15-30d施用1次有益微生物菌液和1次生物絮凝剂；每吨微生物处理池水体每次使用有益微生物菌液的添加量为10-15g；每吨微生物处理池水体每次使用生物絮凝剂的添加量为6-10g。
所述有益微生物菌液由枯草芽孢杆菌、光合细菌、硝化细菌和硫化细菌组成，所述每克有益微生物菌液含有枯草芽孢杆菌1.5×105cfu/g、光合细菌2.5×106cfu/g、硝化细菌1.0×106cfu/g、硫化细菌1.8×105cfu/g。
所述生物絮凝剂的制备方法为：
(1)取活性炭，在180℃下干燥1h，之后冷却至常温，加入活性炭1.8倍重量的柠檬酸搅拌均匀，将温度升高至45℃，连续搅拌0.5h后，将温度升高至55℃，连续搅拌1h，过滤，将滤除柠檬酸的活性炭进行低温烘干后，得特制活性炭；
(2)将红球菌菌株接种于LB培养基，于120rpm、35℃条件下培养18h，得到种子液；将种子液按体积百分比0.5％比例接种于发酵培养基中，于120rpm、30℃条件下培养18h，得到发酵液；向发酵液中加入4倍的蒸馏水，搅拌10min后，1500rpm离心10min收集上清液，将上清液进行蒸发浓缩至0.25倍体积，得浓缩液，向浓缩液中加入浓缩液体积0.2％的85％乙醇溶液，静置30min后往浓缩液中加入由步骤(1)制得的特制活性炭，特制活性炭的加入量为浓缩液质量的8％，静置15min，然后4000rpm离心15min后收集沉淀物，在65℃真空干燥即得到红球菌絮凝剂；
所述发酵培养基组成为：蔗糖5％，葡萄糖2％，腐植酸钠2％，蛋白胨0.4％，大豆蛋白粉0.6％，磷酸二氢钠0.2％，硫酸镁0.1％，不足部分纯净水补足，PH6.0；
(3)将步骤(1)制得的特制活性炭、步骤(2)制得的红球菌絮凝剂与腐植酸钠按照重量比8:1:4混合均匀即得生物絮凝剂。
有益效果：
1、本发明构思巧妙，将高密度水产养殖粪便进行固液分离后进行分层次逐级处理后重新进入养殖水体，整个过程实现了零排放，且达到了废物再利用的效果。
2、排粪渠末端的粪便固液分离单元，可将动物代谢废物和非代谢废物分开处理。代谢废物对动物有毒，为营养素，利用藻类处理；非代谢废物粪便固形物，采用消化能力强的水蚯蚓再利用。
3、本发明提供的高密度水产养殖粪便处理系统，不仅能有效处理水产养殖过程中产生的粪便，达到零排放的目的，彻底解决水产养殖带来的环境问题，而且能将水产养殖中的粪便进行充分利用，利用粪便和养殖废液中氮磷等营养素生长的水蚯蚓、枝角类和藻类是非常好的水产苗种饵料，有效提高了水产养殖效率和做到资源最大化利用。
4、本发明中微生物处理池使用的生物絮凝剂能有效进一步降低养殖废水中的COD、氨氮等，生物絮凝剂的特殊制备工艺能显著提高其絮凝效果，与有益微生物菌液协同作用，可使微生物处理池中的废水达到养殖用水标准，进而循环进入养殖水体，实现循环利用。
附图说明：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明粪便处理单元结构示意图；
图3为本发明固液分离装置结构示意图；
图4为本发明固液分离装置结构构造示意图；
图中：1-排粪渠、2-小分粪池、3-固液分离结构、4-藻类处理1号池、5-水蚯蚓处理池、6-藻类处理2号池、7-枝角类处理池、8-微生物处理池、9-滤网、31-小水管一、32-小水管二、33-套管一、34-套管二、托槽 35、漏孔 351、固液分离滤袋36。
具体实施例
下面结合图1、图2、图3、图4，通过实施例对本发明进行具体的描述，实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。
一种高密度水产养殖粪便高效循环利用装置，包括粪便固液分离单元及粪便处理单元；所述粪便固液分离单元位于粪便处理单元上方；
所述固液分离单元包括排粪渠1、小分粪池2、小水管一31、小水管二32、套管一33、套管二34、托槽35及固液分离滤袋36；进一步的排粪渠1位于藻类处理1号池4后侧池壁顶端，所述小分粪池2固定于藻类处理1号池4后侧池壁上，进一步的排粪渠1一端与小分粪池2上端连通；
所述小分粪池2底部有3个通道，分别对应一个水蚯蚓处理单元，每个通道由小水管一31、小水管二32、套管一33、套管二34、托槽35及固液分离滤袋36组成，托槽35置于固液分离滤袋36下方，用于托举固液分离滤袋36，所述托槽35弧度为半圆形，弧度与套管一33、套管二34的弧度相适应；每个通道的套管有2个，套管一33位于小分粪池2底部但未穿过小分粪池2，套管一33通过钉子与小分粪池2固定，套管二34位于水蚯蚓处理池5后侧池壁上但未穿过池壁，套管二34通过钉子与水蚯蚓处理池5固定；每个通道的小水管有2个，小水管一31位于小分粪池2底部且穿过小分粪池2，小水管二32位于水蚯蚓处理池5后侧池壁上并穿过池壁；所述小水管一31位于套管一33内，小水管二32位于套管二34内，托槽35两端分别套入套管一33和套管二34内，且可在套管内旋转；固液分离滤袋36两端分别套在小水管一31和小水管二32上，通过绳子系紧；所述小水管一31的水平高度高于小水管二32。
进一步地所述套管一33的高度高于套管二34，托槽35一端全部进入套管一33内时，托槽35的另一端刚好可以套入套管二34内，当托槽35一端因重力作用全部进入套管二34内时，由于套管一33的高度高于套管二34，托槽35可套在套管一33和套管二34内而不掉落，且可旋转。
进一步所述托槽35一侧设置了若干漏孔351，通过旋转托槽35可控制固液分离滤袋36中进入藻类处理1号池4的废液量；
所述粪便固液分离单元的作用：可将动物代谢废物和非代谢废物分开处理。代谢废物对动物有毒，为营养素，流入藻类处理1号池4，利用藻类(植物)处理；非代谢废物粪便固形物，流入水蚯蚓处理池，采用消化能力强的水蚯蚓处理利用；
所述粪便处理单元包括藻类处理1号池4、水蚯蚓处理池5、藻类处理2号池6、枝角类处理池7、微生物处理池8；进一步地藻类处理1号池4何水蚯蚓处理池5底部水平高度相同并且高于藻类处理2号池和枝角类处理池7的底部水平高度，藻类处理2号池和枝角类处理池7的底部水平高度相同并且高于微生物处理池8的底部水平高度。
所述藻类处理1号池4主要作用是处理固液分离滤袋36中分离的废液，采用培养藻类方式处理废液，定期收集藻类，所述的藻类可以是硅藻、甲藻中的一种或两种；当藻类处理1号池4中的废液满时，通过水泵从藻类处理1号池4底部将一半废液抽至枝角类处理池7进行进一步处理；
所述水蚯蚓处理池5的作用是处理水产养殖动物粪便，采用水产动物粪便养殖水蚯蚓，定期收集水蚯蚓；水蚯蚓处理池分为3个处理单元，各处理单元之间相互独立，每个处理单元出口处有过滤网9，防止水蚯蚓爬出；水蚯蚓处理池5一侧为废液流通通道，当流通通道中的废液达到处理单元出口处有过滤网9底部高度时，通过水泵将废液抽至藻类处理2号池6内；
所述藻类处理2号池6的作用是处理水蚯蚓处理池中的废液，采用培养藻类方式处理废液，定期收集藻类，所述的藻类可以是硅藻、甲藻中的一种或两种；当藻类处理2号池6中的废液满时，通过水泵从藻类处理2号池6底部将一半废液通过水泵抽至枝角类处理池7；
所述枝角类处理池7的作用是利用藻类处理1号池4和藻类处理2号池6中的藻类和藻类处理1号池4及藻类处理2号池6的废液培养枝角类，定期收集枝角类，所述枝角类为裸腹溞、剑水蚤、臂尾轮虫中的一种或多种；当枝角类处理池7中的废液满时，通过水泵从枝角类处理池7底部将一半废液通过水泵抽至微生物处理池8。
所述微生物处理池8的作用是将经过藻类处理、枝角类处理和水蚯蚓处理后的废液进行进一步净化，净化达到养殖水用标准后，再次排入养殖水体中实现养殖废水循环。
所述微生物处理池8的作用是将经过藻类处理、枝角类处理和水蚯蚓处理后的废液进行进一步净化，净化达到养殖水用标准后，再次排入养殖水体中实现养殖废水循环。
所述微生物处理池8中每隔20d施用1次有益微生物菌液和1次生物絮凝剂；每吨微生物处理池水体每次使用有益微生物菌液的添加量为10g；每吨微生物处理池水体每次使用生物絮凝剂的添加量为8g。
所述有益微生物菌液由枯草芽孢杆菌、光合细菌、硝化细菌和硫化细菌组成，所述每克有益微生物菌液含有枯草芽孢杆菌1.5×105cfu/g、光合细菌2.5×106cfu/g、硝化细菌1.0×106cfu/g、硫化细菌1.8×105cfu/g。
所述生物絮凝剂的制备方法为：
(1)取活性炭，在180℃下干燥1h，之后冷却至常温，加入活性炭1.8倍重量的柠檬酸搅拌均匀，将温度升高至45℃，连续搅拌0.5h后，将温度升高至55℃，连续搅拌1h，过滤，将滤除柠檬酸的活性炭进行低温烘干后，得特制活性炭。
(2)将红球菌菌株接种于LB培养基，于120rpm、35℃条件下培养18h，得到种子液；将种子液按体积百分比0.5％比例接种于发酵培养基中，于120rpm、30℃条件下培养18h，得到发酵液；向发酵液中加入4倍的蒸馏水，搅拌10min后，1500rpm离心10min收集上清液，将上清液进行蒸发浓缩至0.25倍体积，得浓缩液，向浓缩液中加入浓缩液体积0.2％的85％乙醇溶液，静置30min后往浓缩液中加入由步骤(1)制得的特制活性炭，特制活性炭的加入量为浓缩液质量的8％，静置15min，然后4000rpm离心15min后收集沉淀物，在65℃真空干燥即得到红球菌絮凝剂；
所述发酵培养基组成为：蔗糖5％，葡萄糖2％，腐植酸钠2％，蛋白胨0.4％，大豆蛋白粉0.6％，磷酸二氢钠0.2％，硫酸镁0.1％，不足部分纯净水补足，PH6.0；
(3)将步骤(1)制得的特制活性炭、步骤(2)制得的红球菌絮凝剂与腐植酸钠按照重量比8:1:4混合均匀即得生物絮凝剂。
本发明的具体操作是：
1、通过吸粪泵等方式将高密度水产养殖水体中水产动物粪便抽到排粪渠1中，粪便和废液通过排粪渠1进入小分粪池2，经小分粪池2底部通道进入固液分离结构3中，粪便中的部分水分通过固液分离滤袋36经托槽35一侧的漏孔351漏到藻类处理1号池4中，作为藻类营养液在池中培养藻类，定期收集藻类，当藻类处理1号池4中的废液满时，通过水泵从藻类处理1号池4底部将一半废液抽至枝角类处理池7进行进一步处理；经固液分离滤袋36分离的粪便通过固液分离滤袋36流入到水蚯蚓处理池5中，水蚯蚓将粪便进行利用处理，定期收集水蚯蚓，可用于水产苗种活饵料；若需要减少排粪渠1中废液进入藻类处理1号池4中，则通过旋转托槽35的角度，使托槽35有漏孔351的一侧朝左或朝右即可，若要增加废液进入藻类处理1号池4内，则旋转托槽35的角度，使托槽35有漏孔351的一侧朝下即可；
2、水产动物粪便经水蚯蚓处理池5处理后，废液通过滤网9进入水蚯蚓处理池5中的废液流通通道，当流通通道中的废液达到处理单元出口处有过滤网9底部高度时，通过水泵将废液抽至藻类处理2号池6内；当藻类处理2号池6中的废液满时，通过水泵从藻类处理2号池6底部将一半废液通过水泵抽至枝角类处理池7中进一步处理；
3、通过藻类处理1号池4和藻类处理2号池6一级处理和枝角类处理池7二级处理的废液最终进入微生物处理池8中，废液在微生物处理池中得到三级净化，净化达到养殖水用标准后，再次进入养殖水体中实现养殖废水循环；
4、将定期收集的水蚯蚓、枝角类和藻类用于水产苗种养殖饵料，实现粪和废水的高效循环利用，实现高密度水产养殖粪污零排放。
Claims (6)
1.一种高密度水产养殖粪便循环利用装置，其特征在于包括固液分离单元及粪便处理单元；
所述粪便固液分离单元位于粪便处理单元上方；
所述固液分离单元包括排粪渠(1)、小分粪池(2)、小水管一(31)、小水管二(32)、套管一(33)、套管二(34)、托槽(35)及固液分离滤袋(36)；
所述粪便处理单元包括藻类处理1号池(4)、水蚯蚓处理池(5)、藻类处理2号池(6)、枝角类处理池(7)、微生物处理池(8)；
所述排粪渠(1)位于藻类处理1号池(4)后侧池壁顶端，所述小分粪池(2)固定于藻类处理1号池(4)后侧池壁上，所述排粪渠(1)一端与小分粪池(2)上端连通；
所述小分粪池(2)底部有3个通道，分别对应一个水蚯蚓处理单元，每个通道由小水管一(31)、小水管二(32)、套管一(33)、套管二(34)、托槽(35)和固液分离滤袋(36)组成，托槽(35)置于固液分离滤袋(36)下方，用于托举固液分离滤袋(36)，所述托槽(35)弧度为半圆形，弧度与套管一(33)、套管二(34)弧度相适应；套管一(33)位于小分粪池(2)底部但未穿过小分粪池(2)，套管一(33)通过钉子与小分粪池(2)固定，套管二(34)位于水蚯蚓处理池(5)后侧池壁上但未穿过池壁，套管二(34)通过钉子与水蚯蚓处理池(5)固定；每个通道的小水管有2个，小水管一(31)位于小分粪池(2)底部且穿过小分粪池(2)，小水管二(32)位于水蚯蚓处理池(5)后侧池壁上并穿过池壁；所述小水管一(31)位于套管一(33)内，小水管二(32)位于套管二(34)内，托槽(35)两端分别套入套管一(33)和套管二(34)内；固液分离滤袋(36)两端分别套在小水管一(31)和小水管二(32)上，所述小水管一(31)的水平高度高于小水管二(32)；
所述藻类处理1号池(4)和水蚯蚓处理池(5)底部水平高度相同并且高于藻类处理2号池(6)和枝角类处理池(7)的底部水平高度，藻类处理2号池(6)和枝角类处理池(7)的底部水平高度相同并且高于微生物处理池(8)的底部水平高度。
2.根据权利要求1所述的一种高密度水产养殖粪便循环利用装置，其特征在于托槽(35)一侧设置了若干漏孔(351)。
3.根据权利要求1所述的一种高密度水产养殖粪便循环利用装置，其特征在于水蚯蚓处理池(5)分为3个处理单元，各处理单元之间相互独立，每个处理单元出口处有过滤网(9)。
4.根据权利要求1所述的一种高密度水产养殖粪便循环利用装置，其特征在于所述藻类处理1号池(4)和藻类处理2号池(6)中的藻类为硅藻、甲藻中的一种或两种，所述枝角类处理池(7)中的枝角类为为裸腹溞、剑水蚤、臂尾轮虫中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种高密度水产养殖粪便循环利用装置，其特征在于：所述微生物处理池(8)中每隔15-30d施用1次有益微生物菌液和1次生物絮凝剂；每吨微生物处理池水体每次使用有益微生物菌液的添加量为10-15g；每吨微生物处理池水体每次使用生物絮凝剂的添加量为6-10g。
6.根据权利要求5所述的一种高密度水产养殖粪便循环利用装置，其特征在于：所述有益微生物菌液由枯草芽孢杆菌、光合细菌、硝化细菌和硫化细菌组成，所述每克有益微生物菌液含有枯草芽孢杆菌1.5×105cfu/g、光合细菌2.5×106cfu/g、硝化细菌1.0×106cfu/g、硫化细菌1.8×105cfu/g；
所述生物絮凝剂的制备方法为：
(1)取活性炭，在180℃下干燥1h，之后冷却至常温，加入活性炭1.8倍重量的柠檬酸搅拌均匀，将温度升高至45℃，连续搅拌0.5h后，将温度升高至55℃，连续搅拌1h，过滤，将滤除柠檬酸的活性炭进行低温烘干后，得特制活性炭；
(2)将红球菌菌株接种于LB培养基，于120rpm、35℃条件下培养18h，得到种子液；将种子液按体积百分比0.5％比例接种于发酵培养基中，于120rpm、30℃条件下培养18h，得到发酵液；向发酵液中加入4倍的蒸馏水，搅拌10min后，1500rpm离心10min收集上清液，将上清液进行蒸发浓缩至0.25倍体积，得浓缩液，向浓缩液中加入浓缩液体积0.2％的85％乙醇溶液，静置30min后往浓缩液中加入由步骤(1)制得的特制活性炭，特制活性炭的加入量为浓缩液质量的8％，静置15min，然后4000rpm离心15min后收集沉淀物，在65℃真空干燥即得到红球菌絮凝剂；
所述发酵培养基组成为：蔗糖5％，葡萄糖2％，腐植酸钠2％，蛋白胨0.4％，大豆蛋白粉0.6％，磷酸二氢钠0.2％，硫酸镁0.1％，不足部分纯净水补足，PH6.0；
(3)将步骤(1)制得的特制活性炭、步骤(2)制得的红球菌絮凝剂与腐植酸钠按照重量比8:1:4混合均匀即得生物絮凝剂。
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