CN109744177B - 一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的系统及方法，在养殖池塘投饵机投饵区域设置残饵、粪便收集槽；通过抽水泵将残饵、粪便和养殖污水抽入气升式生物絮团反应器；有机碳溶液储存桶通过碳源添加泵与生物絮团反应器连接；增氧机与生物絮团反应器底部气石连接；生物絮团反应器与沉淀器连接；沉淀器上清液流回养殖池塘，底部沉淀的生物絮团通过絮团收集泵与养殖箱连接；养殖箱中饲养可以摄食絮团的养殖对象来利用生成的生物絮团；养殖箱底部铺设增氧管道为养殖箱增氧；养殖箱通过溢水口与生物絮团反应器相连。本发明使生物絮团技术不局限于可摄食生物絮团养殖对象的饲养过程中，结构简单，操作方便，可显著提高饲料蛋白利用率。

Description

一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的系统及方法

技术领域

本发明涉及池塘养殖的水处理技术领域，具体涉及一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的系统及方法。

背景技术

目前，优质的养殖水源日益减少，养殖尾水对周围环境的影响引起了人们对养殖水体清洁化技术的关注，原位生物絮团技术已经广泛应用于对虾和罗非鱼精养池塘中，并显示了该技术在降低养殖尾水有害无机氮含量和提高养殖对象产量、免疫力和抗病力上的优势。但是，其它的养殖鱼类由于无法摄食或只能少量摄食生物絮团，以及无法在浑浊水体中养殖等因素，极大的限制了生物絮团技术在养殖尾水处理过程中的推广。另外，原位生物絮团技术需要对养殖池塘进行大量改造，需要在全池架设增氧曝气设备为生物絮团中大量微生物的生长供氧，并搅动水体保持生物絮团悬浮，目前只在铺设地膜和水泥池塘中取得了较好的养殖效果。此外，养殖水体的不间断搅动即不利于鱼类摄食，也不利于喜静水生活的鱼类生长。生物絮团技术主要通过添加有机碳源促进异养微生物对氮素的同化吸收来达到降低养殖水体有害氮营养盐的目的，研究表明，只有养殖水体碳氮比例超过16:1才会有较好的效果，因此，原位生物絮团技术向整个池塘水体投加有机碳源量较大，增加了养殖成本。另一方面，良好的生物絮团系统对溶氧消耗较快，由于断电或机械故障等因素造成增氧机停止工作后，池塘水体的溶氧由于絮团中异养细菌呼吸作用会迅速降低，如不能快速恢复增氧则会造成养殖鱼类缺氧死亡。以上多种原因限制了生物絮团技术在养殖尾水处理中的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种能高效处理养殖池塘内污染物的利用分离式生物絮团反应器处理池塘养殖尾水的系统及方法，且减少生物絮团技术应用过程中对养殖对象的选择性，消除背景技术中产生的生物絮团对养殖对象的不利影响，从而提高生物絮团技术的推广应用范围。

本发明的技术方案：

一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的系统，包括安装在池塘内投饵机投饵区域的残饵、粪便收集槽以及安装在池塘岸边的生物絮团反应器，有机碳源储存桶，沉淀器，摄食絮团鱼类养殖箱，所述残饵、粪便收集槽上方设置抽水漏斗，抽水漏斗通过抽水管和抽水泵与生物絮团反应器相连，用以将养殖尾水抽取输送到生物絮团反应器内，所述有机碳源储存桶通过碳源添加泵与生物絮团反应器相连，用以给生物絮团反应器内补充碳源，所述生物絮团反应器通过溢出口和管道与沉淀器相连，使得生物絮团反应器中富含生物絮团的水体溢出后流入沉淀器中，所述沉淀器底部通过絮团收集泵与摄食絮团鱼类养殖箱相连，用以将沉积于沉淀器底部的生物絮团泵入到摄食絮团鱼类养殖箱，沉淀器上部通过溢出口和出水管与池塘连接，用以将沉淀器的上清液回流到池塘内，所述摄食絮团鱼类养殖箱通过溢出口和回流水管与生物絮团反应器相连，用以将摄食絮团鱼类养殖箱内的养殖尾水输送回生物絮团反应器，生物絮团反应器和摄食絮团鱼类养殖箱的底部通过导气管与增氧机连接。

所述摄食絮团鱼类养殖箱的底部铺设有与导气管相连通的气体扩散器。

所述生物絮团反应器的底部设置有与导气管相连通的气石。

所述残饵、粪便收集槽包括在池塘底泥上开挖的圆锥形凹槽，在凹槽内铺设塑料薄膜，塑料膜外沿包卷尼龙绳并通过固定绳固定在固定桩上。

所述塑料膜外沿超出凹槽外沿30厘米。

所述固定桩在塑料薄膜的外沿10厘米处与垂直方向呈15°角向外钉入到池塘底泥内从而固定塑料薄膜。

所述抽水漏斗的开口向下正对残饵、粪便收集槽的凹槽最低处并通过支撑柱进行固定支撑。

所述生物絮团反应器为气升式反应器结构，体积为1500L以上，生物絮团反应器外桶上端为圆柱形，下端为锥形或半圆形，生物絮团反应器内部嵌套一上下中间圆筒。

一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的方法，包括以下具体步骤：

抽干池塘水体后，在投饵机前方挖掘圆锥形凹槽，将所挖凹槽池塘底泥板结结实后，铺设厚实的塑料膜防止残饵粪便沉入底泥，塑料膜外沿超出凹槽30cm，包卷3mm尼龙绳并通过固定绳固定在固定桩上，在塑料膜外沿10cm处向外15°钉入固定桩，使用固定绳连接包卷的3mm尼龙绳和固定桩，从而使凹槽上铺设的塑料膜在养殖过程中保持固定，形成残饵、粪便收集槽；

在残饵、粪便收集槽的圆锥形凹槽底部中心插入3根支撑柱，既用于固定塑料膜，又用于支撑抽水漏斗；

抽水漏斗通过抽水管和抽水泵与生物絮团反应器相连，有机碳源储存桶通过碳源添加泵与生物絮团反应器相连，生物絮团反应器通过溢出口和管道与沉淀器相连，沉淀器底部通过絮团收集泵与摄食絮团鱼类养殖箱相连，沉淀器上部通过溢出口和出水管与池塘连接，摄食絮团鱼类养殖箱通过溢出口和回流水管与生物絮团反应器相连，生物絮团反应器和摄食絮团鱼类养殖箱的底部通过导气管与增氧机连接；

按照上述步骤连接好各管路以及设备后，向池塘内注水，并放养水产；

抽水泵将富含氮营养的池塘养殖尾水、残饵、粪便抽入生物絮团反应器中，同时碳源添加泵将有机碳源存储桶中配制的有机碳溶液按一定的速率添加到生物絮团反应器中，使单位时间内流入生物絮团反应器中的碳素和氮素重量比例大于16，从而满足生物絮团生长需要的营养需求；

距生物絮团反应器上端20cm处设置液体溢出口，反应器中富含生物絮团的水体溢出后流入沉淀器中，控制流入沉淀器中的水体停留时间为30min，距沉淀器顶端10cm处设置溢出口，在沉淀器中经过重力沉淀后的上清液通过溢出口溢出经出水管流回养殖池塘，沉积于底部的生物絮团被絮团收集泵泵入养殖有可摄食生物絮团鱼类的摄食絮团鱼类养殖箱；

摄食絮团鱼类养殖箱设置溢出口，溢出的养殖尾水流入生物絮团反应器中，将摄食絮团鱼类的代谢产物和未摄食的絮团回流至生物絮团反应器中进行净化。

所述增氧机的导气管连接气石于生物絮团反应器锥底部进行不间断曝气增氧，气体上升过程中推动生物絮团反应器中液体在中间圆筒内外进行循环流动，从而使生物絮团反应器中的生物絮团保持悬浮生长。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)通过设置残饵、粪便收集槽，即能够移除养殖池塘中大量的残饵、粪便，减少池塘淤泥，又能够减少养殖水体由于底泥沉积的残饵、粪便矿化作用释放到水体的污染物；

2)生物絮团反应器通过异养细菌生长同化吸收移除氮素，相对于传统的污水处理反应器中的硝化细菌生长速度更快，无需设置厌氧反应器进行反硝化，系统结构更简单，操作更方便；

3)分离式生物絮团反应器将产生生物絮团集中在反应器中，减少了生物絮团对不能耐受混水养殖鱼类的影响，减少了全池曝气促进絮团悬浮对喜静水生活养殖鱼类的影响，提高了生物絮团技术的适用范围；

4)减少了对整个池塘进行增氧设备改造的工程难度和成本，由于主要设备在岸上，减少了设备维护难度；

5)减少了养殖池塘鱼类由于生物絮团中大量微生物的呼吸作用，导致鱼类缺氧或翻塘的风险；

6)通过沉淀器进行固液分离，澄清水体流回养殖池塘的同时，收集了生物絮团并用于可摄食絮团鱼类的养殖，可以回收利用水体氮素，提高饲料中蛋白质利用效率提高养殖产量，增加效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中池塘残饵、粪便收集槽及抽水口结构示意图；

图3为本发明中分离式生物絮团反应器系统池塘岸上设施结构示意图。

图中：1-养殖池塘；2-投饵机；3-残饵、粪便收集圆锥槽；4-抽水漏斗；5-抽水管；6-抽水泵；7-碳源添加泵；8-有机碳溶液储存桶；9-生物絮团反应器；10-沉淀器；11-出水管；12-增氧机；13-导气管；14-絮团收集泵；15-气体扩散器；16-摄食絮团鱼类养殖箱；17-回流水管；18-塑料膜；19-塑料膜卷边；20-尼龙绳；21-固定绳；22-固定桩；23-池塘底泥；24-支撑柱；25-摄食鱼类；26-气石；27-中间圆筒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：

如图所示，分离式生物絮团反应器处理池塘养殖尾水的系统包括残饵、粪便收集槽3，残饵、粪便、废水抽取装置，有机碳源储存桶8，生物絮团反应器9，沉淀器10，摄食絮团鱼类养殖箱16。

所述的残饵、粪便收集槽3为抽干池塘1水体后，在投饵机2前方挖掘圆锥形凹槽，面积以无风条件下投饵机投出的饲料80％以上落入凹槽区域为宜；将所挖凹槽池塘底泥23板结结实后，铺设厚实的塑料膜18(>40μm)防止残饵粪便沉入底泥，塑料膜18外沿超出凹槽30cm，包卷3mm尼龙绳20并通过固定绳21固定在固定桩22上，在塑料膜18外沿10cm处向外小角度(15°)钉入固定桩22，使用固定绳21连接包卷的3mm尼龙绳20和固定桩22，从而使凹槽上铺设的塑料膜18在养殖过程中保持固定。

所述残饵、粪便、废水抽取装置为在圆锥形残饵、粪便收集槽3底部中心插入3根支撑柱24，既用于固定塑料膜18，又用于支撑抽水漏斗4，抽水漏口4使用硬性塑料或有机玻璃材料制作，顶端连接一根塑料抽水管5并与池埂上抽水泵6连接构成养殖尾水、残饵、粪便抽取装置，抽取装置以30分钟内将生物絮团反应器注水至工作体积为宜，抽水时，残饵、粪便收集槽3中的残饵、粪便由于重力和水流向圆锥槽中心聚集并被水泵抽至生物絮团反应器9中。

所述有机碳源储存桶8为聚乙烯塑料桶，体积约为300L，通过碳源添加泵7与生物絮团反应器9连接，碳源添加泵7为小型泵，其工作流量为抽干有机碳源储存桶8中有机碳溶液需要24h以上为宜。

所述生物絮团反应器9为气升式反应器结构，体积为1500L以上，外桶上端为圆柱形，下端为锥形或半圆形，内部嵌套一上下开口的中间圆筒27，增氧机12的增氧管连接气石26于反应器圆锥底部进行不间断曝气增氧，气体上升过程中推动反应器中液体在中间圆筒27内外进行循环流动，从而使反应器中的生物絮团保持悬浮生长。抽水泵6将富含氮营养的池塘养殖尾水、残饵、粪便抽入生物絮团反应器9中，同时碳源添加泵7将有有机碳源存储桶8中配制的有机碳溶液按一定的速率添加到生物絮团反应器9中，使单位时间内流入生物絮团反应器9中的碳素和氮素重量比例大于16，从而满足生物絮团生长需要的营养需求。

所述的沉淀器10为重力沉淀装置，体积约为300L，距生物絮团反应器9上端20cm处设置液体溢出口，生物絮团反应器9中富含生物絮团的水体溢出后流入沉淀器10中，控制流入沉淀器10中的水体停留时间为30min，距沉淀器10顶端10cm处设置溢出口，在沉淀器中经过重力沉淀后的上清液通过溢出口溢出经塑料出水管11流回养殖池塘，沉积于底部的生物絮团被絮团收集泵14泵入养殖有可摄食生物絮团鱼类25的摄食絮团鱼类养殖箱16。

所述摄食絮团鱼类养殖箱16为定制聚乙烯塑料养殖箱，与摄食絮团鱼类养殖箱16底部按一定间距铺设气体扩散器15并用导气管13与增氧机12连接供氧，摄食絮团鱼类养殖箱16中饲养一定量的可以摄食生物絮团的鱼类25，如对虾、罗非鱼、鳙鱼。沉淀器10中生物絮团从摄食絮团鱼类养殖箱16一端被絮团收集泵14泵入，于养殖箱16另一端设置溢出口，溢出的养殖尾水通过回流管17流入生物絮团反应器9中，将摄食絮团鱼类的代谢产物和未摄食的絮团回流至生物絮团反应器9中进行净化。

一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的方法，包括以下具体步骤：

抽干池塘1水体后，在投饵机2前方挖掘圆锥形凹槽，将所挖凹槽池塘底泥23板结结实后，铺设厚实的塑料膜18防止残饵粪便沉入底泥，塑料膜18外沿超出凹槽30cm，包卷3mm尼龙绳20并通过固定绳21固定在固定桩22上，在塑料膜18外沿10cm处向外15°钉入固定桩22，使用固定绳21连接包卷的3mm尼龙绳20和固定桩22，从而使凹槽上铺设的塑料膜18在养殖过程中保持固定，形成残饵、粪便收集槽3；

在残饵、粪便收集槽3的圆锥形凹槽底部中心插入3根支撑柱24，既用于固定塑料膜18，又用于支撑抽水漏斗4；

抽水漏斗4通过抽水管5和抽水泵6与生物絮团反应器9相连，有机碳源储存桶8通过碳源添加泵7与生物絮团反应器9相连，生物絮团反应器9通过溢出口和管道与沉淀器10相连，沉淀器10底部通过絮团收集泵14与摄食絮团鱼类养殖箱16相连，沉淀器10上部通过溢出口和出水管11与池塘1连接，摄食絮团鱼类养殖箱16通过溢出口和回流水管17与生物絮团反应器9相连，生物絮团反应器9和摄食絮团鱼类养殖箱16的底部通过导气管13与增氧机12连接；

连接好各管路后，向池塘1内注水，并放养水产；

抽水泵6将富含氮营养的池塘养殖尾水、残饵、粪便抽入生物絮团反应器9中，同时碳源添加泵7将有机碳源存储桶8中配制的有机碳溶液按一定的速率添加到生物絮团反应器9中，使单位时间内流入生物絮团反应器9中的碳素和氮素重量比例大于16，从而满足生物絮团生长需要的营养需求；

距生物絮团反应器9上端20cm处设置液体溢出口，反应器9中富含生物絮团的水体溢出后流入沉淀器10中，控制流入沉淀器10中的水体停留时间为30min，距沉淀器10顶端10cm处设置溢出口，在沉淀器10中经过重力沉淀后的上清液通过溢出口溢出经出水管11流回养殖池塘1，沉积于底部的生物絮团被絮团收集泵14泵入养殖有可摄食生物絮团鱼类25的摄食絮团鱼类养殖箱16；

摄食絮团鱼类养殖箱16设置溢出口，溢出的养殖尾水流入生物絮团反应器9中，将摄食絮团鱼类的代谢产物和未摄食的絮团回流至生物絮团反应器9中进行净化。

上述的分离式生物絮团反应器处理池塘养殖尾水的系统，结构简单，设计合理，水产养殖废水、残饵、粪便通过收集装置集中抽入反应器中，通过按大于16的碳氮比例添加有机碳源，池塘水体中的异养微生物在反应器中生长并通过同化作用吸收水体营养盐并转化为生物絮团，经过沉淀池固液分离，上清液流回养殖池塘，沉淀的絮团被泵入养殖箱，供可摄食生物絮团的鱼类摄食利用，操作简单，处理效果好，使池塘水体达到水产养殖要求，并通过养殖箱中的可摄食絮团鱼类的养殖提高了饲料蛋白质利用效率和养殖产量。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的系统，其特征在于，包括安装在池塘（1）内投饵机投饵区域的残饵、粪便收集槽（3）以及安装在池塘（1）岸边的生物絮团反应器（9），有机碳源储存桶（8），沉淀器（10），摄食絮团鱼类养殖箱（16），所述残饵、粪便收集槽（3）上方设置抽水漏斗（4），抽水漏斗（4）通过抽水管（5）和抽水泵（6）与生物絮团反应器（9）相连，用以将养殖尾水抽取输送到生物絮团反应器（9）内，所述有机碳源储存桶（8）通过碳源添加泵（7）与生物絮团反应器（9）相连，用以给生物絮团反应器（9）内补充碳源，所述生物絮团反应器（9）通过溢出口和管道与沉淀器（10）相连，使得生物絮团反应器（9）中富含生物絮团的水体溢出后流入沉淀器（10）中，所述沉淀器（10）底部通过絮团收集泵（14）与摄食絮团鱼类养殖箱（16）相连，用以将沉积于沉淀器（10）底部的生物絮团泵入到摄食絮团鱼类养殖箱（16），沉淀器（10）上部通过溢出口和出水管（11）与池塘（1）连接，用以将沉淀器（10）的上清液回流到池塘（1）内，所述摄食絮团鱼类养殖箱（16）通过溢出口和回流水管（17）与生物絮团反应器（9）相连，用以将摄食絮团鱼类养殖箱（16）内的养殖尾水输送回生物絮团反应器（9），生物絮团反应器（9）和摄食絮团鱼类养殖箱（16）的底部通过导气管（13）与增氧机（12）连接；

所述摄食絮团鱼类养殖箱（16）的底部铺设有与导气管（13）相连通的气体扩散器（15）；

所述生物絮团反应器（9）的底部设置有与导气管（13）相连通的气石（26）。

2.根据权利要求1所述的一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的系统，其特征在于，所述残饵、粪便收集槽（3）包括在池塘底泥（23）上开挖的圆锥形凹槽，在凹槽内铺设塑料薄膜（18），塑料薄膜（18）外沿包卷尼龙绳（20）并通过固定绳（21）固定在固定桩（22）上。

3.根据权利要求2所述的一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的系统，其特征在于，所述塑料薄膜（18）外沿超出凹槽外沿30厘米。

4.根据权利要求2所述的一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的系统，其特征在于，所述固定桩（22）在塑料薄膜（18）的外沿10厘米处与垂直方向呈15°角向外钉入到池塘底泥（23）内从而固定塑料薄膜（18）。

5.根据权利要求2所述的一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的系统，其特征在于，所述抽水漏斗（4）的开口向下正对残饵、粪便收集槽（3）的凹槽最低处并通过支撑柱（24）进行固定支撑。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的系统，其特征在于，所述生物絮团反应器（9）为气升式反应器结构，体积为1500 L以上，生物絮团反应器（9）外桶上端为圆柱形，下端为锥形或半圆形，生物絮团反应器（9）内部嵌套一上下中间圆筒（27）。

7.一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的方法，其使用权利要求1-6任一所述的一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的系统，其特征在于，包括以下具体步骤：

抽干池塘（1）水体后，在投饵机（2）前方挖掘圆锥形凹槽，将所挖凹槽池塘底泥（23）板结结实后，铺设厚实的塑料膜（18）防止残饵粪便沉入底泥，塑料膜（18）外沿超出凹槽30cm，包卷3 mm尼龙绳（20）并通过固定绳（21）固定在固定桩（22）上，在塑料膜（18）外沿10cm处向外15° 钉入固定桩（22），使用固定绳（21）连接包卷的3 mm尼龙绳（20）和固定桩（22），从而使凹槽上铺设的塑料膜（18）在养殖过程中保持固定，形成残饵、粪便收集槽（3）；

在残饵、粪便收集槽（3）的圆锥形凹槽底部中心插入3根支撑柱（24），既用于固定塑料膜（18），又用于支撑抽水漏斗（4）；

抽水漏斗（4）通过抽水管（5）和抽水泵（6）与生物絮团反应器（9）相连，有机碳源储存桶（8）通过碳源添加泵（7）与生物絮团反应器（9）相连，生物絮团反应器（9）通过溢出口和管道与沉淀器（10）相连，沉淀器（10）底部通过絮团收集泵（14）与摄食絮团鱼类养殖箱（16）相连，沉淀器（10）上部通过溢出口和出水管（11）与池塘（1）连接，摄食絮团鱼类养殖箱（16）通过溢出口和回流水管（17）与生物絮团反应器（9）相连，生物絮团反应器（9）和摄食絮团鱼类养殖箱（16）的底部通过导气管（13）与增氧机（12）连接；

连接好各管路后，向池塘（1）内注水，并放养水产；

抽水泵（6）将富含氮营养的池塘养殖尾水、残饵、粪便抽入生物絮团反应器（9）中，同时碳源添加泵（7）将有机碳源储存桶（8）中配制的有机碳溶液按一定的速率添加到生物絮团反应器（9）中，使单位时间内流入生物絮团反应器（9）中的碳素和氮素重量比例大于16，从而满足生物絮团生长需要的营养需求；

距生物絮团反应器（9）上端20cm处设置液体溢出口，生物絮团反应器（9）中富含生物絮团的水体溢出后流入沉淀器（10）中，控制流入沉淀器（10）中的水体停留时间为30 min，距沉淀器（10）顶端10 cm处设置溢出口，在沉淀器（10）中经过重力沉淀后的上清液通过溢出口溢出经出水管（11）流回养殖池塘（1），沉积于底部的生物絮团被絮团收集泵（14）泵入养殖有可摄食生物絮团鱼类（25）的摄食絮团鱼类养殖箱（16）；

摄食絮团鱼类养殖箱（16）设置溢出口，溢出的养殖尾水流入生物絮团反应器（9）中，将摄食絮团鱼类的代谢产物和未摄食的絮团回流至生物絮团反应器（9）中进行净化。

8.根据权利要求7所述的一种利用分离式生物絮团反应器处理养殖尾水的方法，其特征在于，所述增氧机（12）的导气管连接气石（26）于生物絮团反应器（9）锥底部进行不间断曝气增氧，气体上升过程中推动生物絮团反应器（9）中液体在中间圆筒（27）内外进行循环流动，从而使生物絮团反应器（9）中的生物絮团保持悬浮生长。