CN110963574A - 一种渔业用增氧曝气装置及其水体增氧净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种渔业用曝气增氧装置，包括壳体，壳体上设置有曝气系统，曝气装置能够让壳体内产生向上的水流升力，壳体内形成有填料腔，填料腔内设置有填料，其特征在于，所述填料包括有聚氨酯材料制备的海绵泡沫状填料，填料腔中留有供填料在曝气上升水流作用下形成流化态的空间。本发明还公开了一种采用了上述装置的渔业水体增氧净化方法。本发明专门针对鱼塘类的渔业水体而设计，能够更好地实现水体富营养化的治理和修复，使其既能为水体增氧又能实现水质净化，且净化效果优良，持续性好，能够更好地解决鱼塘水体富营养化的难题。

Description

一种渔业用增氧曝气装置及其水体增氧净化方法

技术领域

本发明属于水体原位修复治理技术领域，具体涉及一种渔业用增氧曝气装置及其水体增氧净化方法。

背景技术

近年来，随着社会科技的进步和人民物质生活水平的提高，使得溪河、海洋等水体遭受污染的情况愈发严重，很多乡村小河小溪内水体也逐渐开始出现富营养化现象。为了更好地解决河流、溪流的污染治理问题，近年来我国在各省市区开始推行河长制度，将每条河道溪流的管理和保护责任实名落实到政府各级党政负责人。以更好地加强水资源保护，加强水污染防治和水环境治理，实现河湖环境整洁优美，水清案绿。

乡村小河小溪水体富营养化现象的根源，一部分在于农村生活污水的排放，另一部分在于农村养殖水体的富营养化。现在农村鱼类养殖用鱼塘中，渔民通常会采用增氧机对鱼塘水体进行增氧，以提高鱼塘投放鱼数量。通常采用增氧机后，鱼塘亩产鱼量可得到极大提高。但这样单位水体内鱼数量增加后，水体内鱼饲料残渣、鱼类排泄物等数量增加，而鱼塘自身水体循环净化能力差，故导致了鱼塘水体的快速富营养化。鱼塘水体富营养化后，由于降雨溢出以及清塘时排放等会使得鱼塘水体外排至小溪，导致溪流的富营养化。

为了根治鱼塘水体富营养化的问题，部分地区采用禁止鱼塘安装增氧机的方式，强行减少鱼塘养鱼数量来降低富营养化现象。但这种方式属于治标不治本，一来导致鱼塘产量减少，会直接降低渔民生产积极性，不利于水产养殖业的发展；二来鱼塘水体含氧量降低导致鱼类容易生病，不利于鱼类健康和长成，降低了产鱼质量，无法满足人民消费需求；三来水体含氧量降低更加不利于水体自循环净化。

现有水处理技术很多，但通常均为工业污水处理或者生活污水处理，如果转应用于鱼塘，会极大地增大渔民投入成本，适用性差。故如果能够在增氧机上增加其水处理功能，使其在保持增氧效果的同时具备水处理效果，则可以采用较小的成本解决鱼塘水体富营养化的问题。

CN 201410089888.0曾公开了一种高效增氧机，包括壳体，设置在壳体内的曝气系统，填料层；所述的壳体底部设有至少一个进水口a，壳体顶部设有至少一个出水口，所述的曝气系统为设置在壳体下部的输气管道b和与其连接的曝气装置b。上述增氧机在壳体中同时设置曝气系统和填料层，使其既具有增氧效果，又具备水质净化效果。但该专利中仅仅是简单地依靠一个普通的填料层实现水体净化，其水体净化效果较差。

故如何设置一种既能增氧又能净化，同时水体净化修复效果优良的鱼塘用增氧装置及其水体净化修复方法，使其能够解决鱼塘水体富营养化的问题，成为本领域技术人员有待进一步考虑解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种同时具备增氧和水体净化功能，能够更好地实现鱼塘水体富营养化的治理和修复的渔业用增氧曝气装置及其水体增氧净化方法，其净化效果优良，能够更好地解决鱼塘水体富营养化的难题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种渔业用曝气增氧装置，包括壳体，壳体上设置有曝气系统，曝气装置能够让壳体内产生向上的水流升力，壳体内形成有填料腔，填料腔内设置有填料，其特征在于，所述填料包括有聚氨酯材料制备的海绵泡沫状填料，填料腔中留有供填料在曝气上升水流作用下形成流化态的空间。

这样，上述鱼塘专用的增氧装置中，采用了质量较轻的海绵泡沫状填料。利用增氧装置的曝气装置作为水流动力，使得水流经过填料再曝气，即可利用填料的生化处理效果实现对鱼塘水的净化处理。填料能够高效地吸收和去除水体中的氮源、磷源等富营养化成分。同时，由于上述海绵填料，质量较轻，令微生物生长后，能够使得泡沫海绵填料密度略大于水，在静水中的沉淀速度小于传统鱼塘曝气机曝气所带动的水流速度。这样填料能够更好地和鱼塘曝气机结合使用，并可以通过控制填料腔的空间大小，使得曝气机曝气过程中带动填料呈流化态，不仅大大提高了流化床中的生物量, 并且增强了系统的运行稳定性及对冲击负荷的抵御能力，由于泡沫海绵填料的孔径比活性炭颗粒的大得多，因此利于细菌和原生动物进入其空隙。填料为流化态时，进入其空隙的微生物并不完全处于附着生长状态,而是在空隙间充满了微生物 ,并存在着微生物附着生长和悬浮生长状态的不断交换。由于曝气所产生的水流紊动作用及气泡在空隙内外的传质, 使其中的微生物保持较好的活性并避免结团现象的发生，改善了出水水质，提高了污水处理效率。

进一步地，所述曝气装置包括曝气电机，曝气电机四周设置有浮子，曝气电机通过电机支架悬空支撑在浮子中部，曝气电机输出轴向下设置并安装有曝气旋翼，曝气旋翼至少具有部分没于水面下，所述壳体包括一个竖向设置的填料筒，填料筒相邻设置于曝气电机输出轴正下方，填料筒底部设置有底板，底板上方形成填料腔，填料腔上部设置有隔板，隔板上分布设置有过水孔眼，填料筒的底板或者周壁上还分布有进水孔，过水孔眼和进水孔尺寸小于填料尺寸。

这样，采用经典曝气装置的结构，结构简单成熟，方便设置安装，成本低廉。使用时，曝气旋翼通过旋转从下方向上吸入水流并向四周扩散打出实现曝气增氧，进而带动填料筒内水流形成从下到上的流动，鱼塘水经过填料时由填料实现生化过滤处理。实施时隔板可以是由隔板框架上安装孔网得到，提高过水效果。

进一步地，填料筒内还设置有上下运动控制机构，所述隔板和上下运动控制机构相连，隔板和填料腔内部之间留有供隔板上下运动的间隙。

这样，可以根据需要调整隔板的高度，进而调节填料筒内腔大小，使其在需要时可以有足够的空间供内部填料在上升水流作用下形成流化态，进而再配合曝气电机的输出功率调控，能够更好地根据需要控制填料在静止态和流化态之间转换。其中所述静止态是指能够依靠隔板压制住填料的流动，但并不意味填料的绝对静止，由于聚氨酯海绵填料质量较轻，故在隔板限制流动后在水流作用下仍然可能产生颤动，应仍然视为静止态所描述概括的范围。

作为优选，所述上下运动控制机构包括一个固定安装在隔板上方填料筒中部的防水电缸，防水电缸的伸缩输出轴向下连接在隔板上表面。

这样，依靠控制防水电缸带动隔板上下运动，具有结构简单，控制可靠，安装方便，运行稳定等优点。当然，实施时，上下运动控制机构也可以采用其他现有的能够实现构件上下运动控制的机构实现。

进一步地，填料筒的底板为尖端向下的锥体形，进水孔分布设置在底板上。

这样，当需要填料腔内填料呈流化态时，由于底板为锥筒形，水流从底板上进水孔进入后冲击其上的填料，填料在自重和水流冲击作用下更加容易被冲起呈流化态。

进一步地，隔板呈和底板匹配的锥体形。

这样当需要时更加方便隔板能够将填料压回至静止状态。

进一步地，填料筒上端具有一段呈上部外扩的锥筒形的导流段，导流段上端口延伸至曝气旋翼外侧位置。

这样，导流段的设置一是可以挡住避免水流从填料筒上端口处进水，方便引导水流从填料筒下方进水，保证填料的水处理效果；二是可以引导曝气旋翼向四周推动的水流能够向外上方冲击以更好地向空中抛洒出，实现更好的曝气增氧效果。

进一步地，填料筒内腔中还设置有水压检测传感器，水压检测传感器和上下运动控制机构（防水电缸）相连。这样可以依靠水压检测传感器检测填料筒内腔的水体流动压力，根据检测情况控制上下运动控制机构调整隔板的高度位置，实现对填料腔空间大小的调节，以在需要时调节填料腔内水流强度大小以及供实现填料从静止态到流动态之间的转换判断。

作为优化，所述水压检测传感器固定安装在隔板下表面，水压检测传感器外部设置有隔离罩，隔离罩四周固定在隔板上且中部向隔板内下方凸出形成安装水压检测传感器的空间。隔离罩上分布设置有孔眼，孔眼尺寸小于填料尺寸。

这样，可以更好地保证水压检测传感器的正常工作，避免被流化态的填料碰撞摩擦而损坏。

作为优化，所述填料由以下四种填料颗粒混合得到，四种填料颗粒包括除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒、除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒、除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒和特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒；所述除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中含有亲水性有效成分，所述除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中含有氮吸附剂（优选沸石分子筛）作为除氮有效成分，所述除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中含有磷沉淀剂（磷沉淀剂包括且不限于碳酸钙、聚合氯化铝、聚合硫酸铁）作为除磷有效成分，所述特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中含有内电解原料（优选为活性炭+铁粉）作为降解有效成分。

这样，采用上述填料作为鱼塘养殖水体的原位修复使用，首先填料为聚氨酯多孔泡沫基质，其多孔特性有利于水处理微生物繁殖，提高水处理效果，多孔泡沫基质质量轻柔的特点使其用于鱼塘养殖水体的原位修复时，能够和鱼塘增氧机结合使用，利用增氧机自身动力形成流化床式的水处理方式，以更好地提高水处理效果。

其次，上面四种填料中，除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒可以采用改性的亲水性聚氨酯多孔生物填料配方制备，这样在除碳效果的基础上能增加填料的亲水性能，更有利于微生物的附着与生长。在除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中添加了氮分子筛等氮吸附剂，这样能够增强对氨氮的吸附效果，利用分子筛选作用，选择性的吸附水体的氨氮。同时，微生物在填料表面附着形成生物膜之后，生物膜中的微生物不断利用污水中的有机物不断增殖，生物膜逐渐增厚，在表面形成好氧区，而内部形成缺氧甚至厌氧状态，从而在表面和内部分别发生硝化和反硝化反应。至此，除氮聚氨酯多孔生物填料形成了物理吸附浓缩-微生物硝化-微生物反硝化的增强过程，更有利于水体脱氮；在除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中添加了碳酸钙、聚合氯化铝、聚合硫酸铁等磷沉淀剂等，这样能够增强填料的除磷效果。磷沉淀剂溶解在水中的金属高价离子与磷酸根离子结合，生成了更加稳定的沉淀相沉淀，达到了去除磷酸盐的目的。磷沉淀剂制备原料廉价易得，对制备条件的要求低，且制备方法多样简单，可以大量生产，利于普及。在特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中添加了零价铁/活性炭的内电解填料，可以依靠活性炭的吸附特性和内电解的氧化还原机理更有效的去除水中的难降解有机物。活性炭是一种石墨型的微晶体结构，具有很大的比表面积，因此能够吸附大量污染物；内电解反应中形成了稳定的铁碳原电池，电子的传递促使难降解有机物的化学键断裂，从而提高其可生化性；此外，电位低的铁发生阳极溶解致使二价的铁离子进入溶液，由于铁离子有混凝作用,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物而去除。故上述四种填料颗粒，分别针对鱼塘水体中各种富营养成分的去除而设置，配合使用能够具有优良的鱼塘水体原位修复效果。

作为优化，所述除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒，采用下列质量份数配比的原材料制备得到，包括聚酯三元醇350-450份、水10-12份、匀泡剂3-5份、二甲基乙醇胺3-5份、TDI130-170份、亲水改性剂聚乙二醇10-20份、10聚丙烯酸10-20份、聚壳糖10-20份。

其中最优的选择是聚酯三元醇400份、水11份、匀泡剂4份、二甲基乙醇胺4份、TDI150份、聚乙二醇10份、聚丙烯酸10份、聚壳糖10份。

这样，采用上述比例的配方制备的除碳型亲水性聚氨酯多孔生物填料颗粒，具有良好的机械性能、亲水性能和生物相容性，密度低，弹性好，有利于微生物的生长和繁殖，该配方的配合比设计合理，施工简单，泡沫初期受热易聚合成型。聚丙烯酸和聚壳糖有效的提升了填料的亲水性能，且聚壳糖中的有效羟基还能参与聚氨酯发泡反应，更有利于形成稳定均一的体系，有利于泡沫的成型。

作为优化，除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒，采用下列质量份数配比的原材料制备得到，包括聚酯三元醇350-450份、水10-12份、匀泡剂3-5份、二甲基乙醇胺3-5份、TDI130-170份、聚乙二醇10-20份、亲水改性剂聚丙烯酸10-20份、聚壳糖10-20份、沸石分子筛50-70份。

其中最优的比例为聚酯三元醇400份、水11份、匀泡剂4份、二甲基乙醇胺4份、TDI150份、聚乙二醇10份、聚丙烯酸10份、聚壳糖10份、沸石分子筛60份。

这样，除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒在除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒的配方基础上增加了60份比例左右的沸石分子筛。如果沸石粉比例过多会导致过重而沉积在填料底部，造成填料塌陷，影响填料正常结构。过少会导致对氨氮的吸附效果下降，影响除氮效果。通过理论估算以及对养殖水体的前期实验结果表明，60份比例的沸石分子筛能起到较好的吸附效果且不影响填料的整体性能。

作为优化，除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒，采用下列质量份数配比的原材料制备得到，包括聚酯三元醇350-450份、水10-12份、匀泡剂3-5份、二甲基乙醇胺3-5份、TDI130-170份、聚乙二醇10-20份、亲水改性剂聚丙烯酸10-20份、聚壳糖10-20份、轻质碳酸钙20-30份、聚合氯化铝20-30份。

其中最优的比例为聚酯三元醇400份、水11份、匀泡剂4份、二甲基乙醇胺4份、TDI150份、聚乙二醇10份、聚丙烯酸10份、聚壳糖10份、轻质碳酸钙20份、聚合氯化铝20份。

这样，除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒在除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒的配方基础上增加了20份左右的轻质碳酸钙和20份左右的聚合氯化铝。这是因为磷吸附剂密度较大，比例过多会导致原料沉积于反应器底部，容易造成填料发泡性能降低甚至于塌降，过少会导致对磷的去除效果下降，通过对养殖水体的前期实验结果表明，20份左右的轻质碳酸钙和20份左右的聚合氯化铝联合作用下，能起到最优的除磷效果。

作为优化，特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒，采用下列质量份数配比的原材料制备得到，包括聚酯三元醇350-450份、水10-12份、匀泡剂3-5份、二甲基乙醇胺3-5份、TDI130-170份、聚乙二醇10-20份、亲水改性剂聚丙烯酸10-20份、聚壳糖10-20份、25-35份粉末活性炭以及25-30份铁粉。

其中最优的比例为聚酯三元醇400份、水11份、匀泡剂4份、二甲基乙醇胺4份、TDI150份、聚乙二醇10份、聚丙烯酸10份、聚壳糖10份、30份活性炭以及30份铁粉。为保证反应有效进行，活性炭和铁粉宜选用超细的粉末状原料，推荐使用小于1200m的原料产品。

这样，特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中增加了内电解的有效成分，使其能够降解水中的氯代有机化合物和腐殖酸等难降解的有机污染物。这是由于零价铁对难降解物质的氧化还原反应，铁粉和炭构成微电解的原电池，电子的传递促使难降解有机物的化学键断裂，将大分子物质降解为容易被微生物利用的小分子物质；此外，电位低的铁发生阳极溶解致使二价的铁离子进入溶液，由于铁离子有混凝作用,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物而去除。过多的铁碳原料将大幅度增加原料成本，增加填料密度且对原料的结构和稳定性造成影响，过少则无法达到反应效果。通过对养殖水体的实验结果表明，30份的铁粉与30份活性炭达到最好的内电解反应。

作为优化，填料同时由上述除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒、除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒、除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒和特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒混合得到。作为优选，其混合比例为6:2:1:1左右。

通过对鱼塘养殖水体的实际调研，鱼塘养殖水体的COD为60-80mg/l，总氮1-4mg/l,总磷1-2.5mg/l，因此选用各种填料的混合比例为6：2：1：1左右。使其和各自对应需处理的水体物质成分比例匹配。同时通过实验室配水模拟，在该投加的混合比例下，通过使用本发明的原位修复装置及方法，水质得到了明显的改善，各类污染物的含量都得到了一定程度的下降，其中COD、总氮和总磷各项去除率分别达到了90%、88%和86%。

因在生化处理中的微生物种间具备竞争、互生的相互影响，因此本发明分别制成四种不同类型和功能的聚氨酯泡沫海绵以适应不同的微生物生长环境。这样可以避免除碳微生物与硝化细菌对于溶解氧的竞争；避免除碳微生物与反硝化细菌对于有机碳源的竞争；世代周期短的微生物与聚磷菌在污泥龄上的竞争；内电解电化学反应对微生物的抑制作用等。因此，将不同种类与功能的多孔填料独立区分，既避免了针对于处理不同污染物的微生物在一起相互竞争，又满足了不同微生物所需要的最适宜的生长环境，保证了细菌的多样性和生物膜的稳定性。

作为优化，除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒的大小规格为1.2×1.2×1.2cm左右，除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒和除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒的大小规格为1.0×1.0×1.0cm左右，特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒的大小规格为0.8×0.8×0.8cm左右。

这样，不同性质的填料颗粒采用不同颗粒尺寸，因为不同的填料颗粒针对不同的微生物打造，因此不同填料颗粒的成分和粒径也不同，除碳填料所需微生物在微生物种群中丰度和生物量均较大，因此采用稍大的尺寸更为适宜；而硝化细菌、反硝化细菌、聚磷菌等细菌的时代周期较长，对调料的尺寸的需求也为严格；特殊性填料需要考察大分子有机物的传质作用，最佳的填料尺寸更小。采用不同的尺寸不仅是由其成分和所处微生物的多少所影响，并且跟颗粒的密度和水流条件下的阻力有关。填料需要在增氧机的水流带动下处于“流化”状态，因此密度更大的颗粒需要更小的体积。

另外，不同尺寸的填料更有利于分辨填料颗粒的类型。此外，大小不一的填料颗粒在曝气时能产生更好的絮动作用，使微生物的活性保持得较好，避免结团现象。

作为优化，上述四种填料颗粒，其聚氨酯泡沫海绵的孔隙规格为15PPI，孔隙率92%左右，整体密度在1.05-1.20之间。

采用上述参数，能够具有更好地生化水处理效果，能够更加有利于微生物膜的生成和脱离。具体地说，聚氨酯多孔生物填料上分布了大量的微小网孔，有利于微生物的生长和附着，填料采用上述参数后，微生物在泡沫填料表面和内部吸附生长，填料表面和内部能更好地同时分别满足好氧菌和厌氧菌的生长条件，丰富水处理细菌种类，极大地提高水处理效果。

本发明还公开了一种渔业水体增氧净化方法，其特征在于，采用上述装置并置于鱼塘内，通过上下运动控制机构带动隔板下行至和内部填料接触以保持填料为静止态；启动曝气电机，曝气电机带动曝气旋翼将水流从下向上吸入并向四周撒开实现鱼塘水体曝气增氧；水流经过填料时，靠填料进行吸附及生化过滤处理水中富营养成分，并使得填料上长成生物膜；待生物膜长满填料之间间隙需清理时（一般需数天时间，可通过水压检测传感器检测通过的水流压力大小变化情况进行判断），通过上下运动控制机构带动隔板向上提升增大填料腔空间，并加大曝气电机功率，使得水流带动填料颗粒在填料腔内窜动呈流化态，依靠碰撞和摩擦使得填料颗粒表面的生物膜被清理脱离并随水流带出填料筒随曝气旋翼搅拌的水流向四周撒落飘散，飘散的部分生物膜继续在鱼塘水体内发挥生化过滤功效持续改善水质，部分生物膜供杂食性鱼类进食直接实现营养转化；填料之间生物膜清理完毕后，通过上下运动控制机构带动隔板下行至和内部填料接触以保持填料为静止态，并循环上述处理过程。

这样，采用本方法进行鱼塘养殖水体的原位修复，先令填料保持为静止状态，有利于填料表面生物膜的快速生成，生成的生物膜作用于流经水体可极大地提高水处理生化过滤的效果，再结合填料自身特殊配比成分对水体中富营养化成分的吸附作用，可以极大地提高对鱼塘水体的富营养处理效果。同时当生物膜长满填料之间间隙内形成堵塞后，又能够控制加大填料腔空间，使得本方案中特殊的轻质填料能够被水流冲击为流化态，依靠碰撞和摩擦清除掉填料颗粒表面的生物膜，使得填料恢复优良的过滤处理效果，清除下的生物膜随水流带出到鱼塘内可以加大鱼塘内水体自身的生化处理效果，提高鱼塘水体自净化能力，同时部分生物膜可以直接作为杂食性鱼类的鱼粮被鱼类吞食后直接完成营养物质的转化。故这样不仅仅能够更好地长期保持装置的水过滤处理效果，而且能够更加高效地发挥装置对水体营养源的吸收转化处理效果。极大地提高其对鱼塘水体的原位修复能力。

进一步地，填料腔中还参杂加入了部分固体填料颗粒。

这样，固体填料可以使得填料整体具有一定的硬度，能够更好地被隔板压制为静止态，同时填料类别的丰富可以更加有利于不同类别水处理细菌的生成，提高水处理效果。同时当填料腔空间加大时，少量的固体填料能够和其余海绵填料一起被水流冲击呈流化态，依靠固体填料的撞击可以更加高效快捷地清除掉填料表面的生物膜，实现填料的清理。实施时，固体填料颗粒比例为5%-30%为优。

综上所述，本发明专门针对鱼塘水体而设计，能够更好地实现鱼塘水体富营养化的治理和修复，使其既能为水体增氧又能实现水质净化，且净化效果优良，持续性好，能够更好地解决鱼塘水体富营养化的难题。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的渔业用增氧曝气装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式：一种渔业用曝气增氧装置，参见图1，包括壳体，壳体上设置有曝气系统，曝气装置能够让壳体内产生向上的水流升力，壳体内形成有填料腔，填料腔内设置有填料8，其特点在于，所述填料8包括有上述鱼塘养殖水体的原位修复填料，填料为静态时填料腔中留有供填料在曝气上升水流作用下形成流化态的空间。

这样，上述鱼塘专用的增氧装置中，采用了质量较轻的海绵泡沫状填料。利用增氧装置的曝气装置作为水流动力，使得水流经过填料再曝气，即可利用填料的生化处理效果实现对鱼塘水的净化处理。填料能够高效地吸收和去除水体中的氮源、磷源等富营养化成分。同时，由于上述海绵填料，质量较轻，令微生物生长后，能够使得泡沫海绵填料密度略大于水，在静水中的沉淀速度小于传统鱼塘曝气机曝气所带动的水流速度。这样填料能够更好地和鱼塘曝气机结合使用，并可以通过控制填料腔的空间大小，使得曝气机曝气过程中带动填料呈流化态，不仅大大提高了流化床中的生物量, 并且增强了系统的运行稳定性及对冲击负荷的抵御能力，由于泡沫海绵填料的孔径比活性炭颗粒的大得多，因此利于细菌和原生动物进入其空隙。填料为流化态时，进入其空隙的微生物并不完全处于附着生长状态,而是在空隙间充满了微生物 ,并存在着微生物附着生长和悬浮生长状态的不断交换。由于曝气所产生的水流紊动作用及气泡在空隙内外的传质, 使其中的微生物保持较好的活性并避免结团现象的发生，改善了出水水质，提高了污水处理效率。

其中，所述曝气装置包括曝气电机1，曝气电机1四周设置有浮子2，曝气电机1通过电机支架3悬空支撑在浮子2中部，曝气电机1输出轴向下设置并安装有曝气旋翼4，曝气旋翼4至少具有部分没于水面下，所述壳体包括一个竖向设置的填料筒5，填料筒5相邻设置于曝气电机输出轴正下方，填料筒5底部设置有底板6，底板6上方形成填料腔，填料腔上部设置有隔板7，隔板7上分布设置有过水孔眼，填料筒的底板6上还分布有进水孔，过水孔眼和进水孔尺寸小于填料尺寸。

这样，采用经典曝气装置的结构，结构简单成熟，方便设置安装，成本低廉。使用时，曝气旋翼通过旋转从下方向上吸入水流并向四周扩散打出实现曝气增氧，进而带动填料筒内水流形成从下到上的流动，鱼塘水经过填料时由填料实现生化过滤处理。实施时隔板可以是由隔板框架上安装孔网得到，提高过水效果。

其中，填料筒内还设置有上下运动控制机构，所述隔板7和上下运动控制机构相连，隔板7和填料腔内部之间留有供隔板7上下运动的间隙。

这样，可以根据需要调整隔板的高度，进而调节填料筒内腔大小，使其在需要时可以有足够的空间供内部填料在上升水流作用下形成流化态，进而再配合曝气电机的输出功率调控，能够更好地根据需要控制填料在静止态和流化态之间转换。其中所述静止态是指能够依靠隔板压制住填料的流动，但并不意味填料的绝对静止，由于聚氨酯海绵填料质量较轻，故在隔板限制流动后在水流作用下仍然可能产生颤动，应仍然视为静止态所描述概括的范围。

其中，所述上下运动控制机构包括一个固定安装在隔板上方填料筒中部的防水电缸9，防水电缸9的伸缩输出轴向下连接在隔板7上表面。

这样，依靠控制防水电缸带动隔板上下运动，具有结构简单，控制可靠，安装方便，运行稳定等优点。当然，实施时，上下运动控制机构也可以采用其他现有的能够实现构件上下运动控制的机构实现。

其中，填料筒的底板6为尖端向下的锥体形，进水孔分布设置在底板6上。

这样，当需要填料腔内填料呈流化态时，由于底板为锥筒形，水流从底板上进水孔进入后冲击其上的填料，填料在自重和水流冲击作用下更加容易被冲起呈流化态。

其中，隔板7呈和底板6匹配的锥体形。

这样当需要时更加方便隔板能够将填料压回至静止状态。

其中，填料筒5上端具有一段呈上部外扩的锥筒形的导流段10，导流段10上端口延伸至曝气旋翼外侧位置。

这样，导流段的设置一是可以挡住避免水流从填料筒上端口处进水，方便引导水流从填料筒下方进水，保证填料的水处理效果；二是可以引导曝气旋翼向四周推动的水流能够向外上方冲击以更好地向空中抛洒出，实现更好的曝气增氧效果。

其中，填料筒内腔中还设置有水压检测传感器10，水压检测传感器10和上下运动控制机构（防水电缸）相连。这样可以依靠水压检测传感器10检测填料筒内腔的水体流动压力，根据检测情况控制上下运动控制机构调整隔板的高度位置，实现对填料腔空间大小的调节，以在需要时调节填料腔内水流强度大小以及供实现填料从静止态到流动态之间的转换判断。

其中，所述水压检测传感器10固定安装在隔板7下表面，水压检测传感器外部设置有隔离罩11，隔离罩11四周固定在隔板7上且中部向隔板内下方凸出形成安装水压检测传感器的空间。隔离罩上分布设置有孔眼，孔眼尺寸小于填料尺寸。

这样，可以更好地保证水压检测传感器的正常工作，避免被流化态的填料碰撞摩擦而损坏。

其中，所述填料由以下四种填料颗粒混合得到，四种填料颗粒包括除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒、除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒、除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒和特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒；所述除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中含有亲水性有效成分，所述除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中含有氮吸附剂（优选沸石分子筛）作为除氮有效成分，所述除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中含有磷沉淀剂（磷沉淀剂包括且不限于碳酸钙、聚合氯化铝、聚合硫酸铁）作为除磷有效成分，所述特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中含有内电解原料（优选为活性炭+铁粉）作为降解有效成分。

这样，采用上述填料作为鱼塘养殖水体的原位修复使用，首先填料为聚氨酯多孔泡沫基质，其多孔特性有利于水处理微生物繁殖，提高水处理效果，多孔泡沫基质质量轻柔的特点使其用于鱼塘养殖水体的原位修复时，能够和鱼塘增氧机结合使用，利用增氧机自身动力形成流化床式的水处理方式，以更好地提高水处理效果。

其次，上面四种填料中，除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒可以采用改性的亲水性聚氨酯多孔生物填料配方制备，这样在除碳效果的基础上能增加填料的亲水性能，更有利于微生物的附着与生长。在除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中添加了氮分子筛等氮吸附剂，这样能够增强对氨氮的吸附效果，利用分子筛选作用，选择性的吸附水体的氨氮。同时，微生物在填料表面附着形成生物膜之后，生物膜中的微生物不断利用污水中的有机物不断增殖，生物膜逐渐增厚，在表面形成好氧区，而内部形成缺氧甚至厌氧状态，从而在表面和内部分别发生硝化和反硝化反应。至此，除氮聚氨酯多孔生物填料形成了物理吸附浓缩-微生物硝化-微生物反硝化的增强过程，更有利于水体脱氮；在除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中添加了碳酸钙、聚合氯化铝、聚合硫酸铁等磷沉淀剂等，这样能够增强填料的除磷效果。磷沉淀剂溶解在水中的金属高价离子与磷酸根离子结合，生成了更加稳定的沉淀相沉淀，达到了去除磷酸盐的目的。磷沉淀剂制备原料廉价易得，对制备条件的要求低，且制备方法多样简单，可以大量生产，利于普及。在特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中添加了零价铁/活性炭的内电解填料，可以依靠活性炭的吸附特性和内电解的氧化还原机理更有效的去除水中的难降解有机物。活性炭是一种石墨型的微晶体结构，具有很大的比表面积，因此能够吸附大量污染物；内电解反应中形成了稳定的铁碳原电池，电子的传递促使难降解有机物的化学键断裂，从而提高其可生化性；此外，电位低的铁发生阳极溶解致使二价的铁离子进入溶液，由于铁离子有混凝作用,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物而去除。故上述四种填料颗粒，分别针对鱼塘水体中各种富营养成分的去除而设置，配合使用能够具有优良的鱼塘水体原位修复效果。

本实施方式中，所述除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒，采用下列质量份数配比的原材料制备得到，包括聚酯三元醇350-450份、水10-12份、匀泡剂3-5份、二甲基乙醇胺3-5份、TDI130-170份、亲水改性剂聚乙二醇10-20份、10聚丙烯酸10-20份、聚壳糖10-20份。

具体地说，本实施方式中上述配比采用了以下作为优选的具体比例：聚酯三元醇400份、水11份、匀泡剂4份、二甲基乙醇胺4份、TDI150份、聚乙二醇10份、聚丙烯酸10份、聚壳糖10份。

这样，采用上述比例的配方制备的除碳型亲水性聚氨酯多孔生物填料颗粒，具有良好的机械性能、亲水性能和生物相容性，密度低，弹性好，有利于微生物的生长和繁殖，该配方的配合比设计合理，施工简单，泡沫初期受热易聚合成型。聚丙烯酸和聚壳糖有效的提升了填料的亲水性能，且聚壳糖中的有效羟基还能参与聚氨酯发泡反应，更有利于形成稳定均一的体系，有利于泡沫的成型。其具体制备方法可以和普通聚氨酯泡沫制备方法一致，可在制备泡沫材料成形后再裁剪为所需大小颗粒，具体过程为常规技术不在此详述。

本实施方式中，除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒，采用下列质量份数配比的原材料制备得到，包括聚酯三元醇350-450份、水10-12份、匀泡剂3-5份、二甲基乙醇胺3-5份、TDI130-170份、聚乙二醇10-20份、亲水改性剂聚丙烯酸10-20份、聚壳糖10-20份、沸石分子筛50-70份。

具体地说，本实施方式中上述配比采用了以下作为优选的具体比例：为聚酯三元醇400份、水11份、匀泡剂4份、二甲基乙醇胺4份、TDI150份、聚乙二醇10份、聚丙烯酸10份、聚壳糖10份、沸石分子筛60份。

这样，除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒在除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒的配方基础上增加了60份比例左右的沸石分子筛。如果沸石粉比例过多会导致过重而沉积在填料底部，造成填料塌陷，影响填料正常结构。过少会导致对氨氮的吸附效果下降，影响除氮效果。通过理论估算以及对养殖水体的前期实验结果表明，60份比例的沸石分子筛能起到较好的吸附效果且不影响填料的整体性能。

本实施方式中，除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒，采用下列质量份数配比的原材料制备得到，包括聚酯三元醇350-450份、水10-12份、匀泡剂3-5份、二甲基乙醇胺3-5份、TDI130-170份、聚乙二醇10-20份、亲水改性剂聚丙烯酸10-20份、聚壳糖10-20份、轻质碳酸钙20-30份、聚合氯化铝20-30份。

具体地说，本实施方式中上述配比采用了以下作为优选的具体比例：聚酯三元醇400份、水11份、匀泡剂4份、二甲基乙醇胺4份、TDI150份、聚乙二醇10份、聚丙烯酸10份、聚壳糖10份、轻质碳酸钙20份、聚合氯化铝20份。

这样，除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒在除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒的配方基础上增加了20份左右的轻质碳酸钙和20份左右的聚合氯化铝。这是因为磷吸附剂密度较大，比例过多会导致原料沉积于反应器底部，容易造成填料发泡性能降低甚至于塌降，过少会导致对磷的去除效果下降，通过对养殖水体的前期实验结果表明，20份左右的轻质碳酸钙和20份左右的聚合氯化铝联合作用下，能起到最优的除磷效果。

本实施方式中，特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒，采用下列质量份数配比的原材料制备得到，包括聚酯三元醇350-450份、水10-12份、匀泡剂3-5份、二甲基乙醇胺3-5份、TDI130-170份、聚乙二醇10-20份、亲水改性剂聚丙烯酸10-20份、聚壳糖10-20份、25-35份粉末活性炭以及25-30份铁粉。

具体地说，本实施方式中上述配比采用了以下作为优选的具体比例：为聚酯三元醇400份、水11份、匀泡剂4份、二甲基乙醇胺4份、TDI150份、聚乙二醇10份、聚丙烯酸10份、聚壳糖10份、30份活性炭以及30份铁粉。为保证反应有效进行，活性炭和铁粉宜选用超细的粉末状原料，推荐使用小于1200m的原料产品。

这样，特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中增加了内电解的有效成分，使其能够降解水中的氯代有机化合物和腐殖酸等难降解的有机污染物。这是由于零价铁对难降解物质的氧化还原反应，铁粉和炭构成微电解的原电池，电子的传递促使难降解有机物的化学键断裂，将大分子物质降解为容易被微生物利用的小分子物质；此外，电位低的铁发生阳极溶解致使二价的铁离子进入溶液，由于铁离子有混凝作用,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物而去除。过多的铁碳原料将大幅度增加原料成本，增加填料密度且对原料的结构和稳定性造成影响，过少则无法达到反应效果。通过对养殖水体的实验结果表明，30份的铁粉与30份活性炭达到最好的内电解反应。

具体地说，本实施方式中，填料同时由上述除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒、除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒、除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒和特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒混合得到。其混合比例为6:2:1:1左右。

通过对鱼塘养殖水体的实际调研，鱼塘养殖水体的COD为60-80mg/l，总氮1-4mg/l,总磷1-2.5mg/l，因此选用各种填料的混合比例为6：2：1：1左右。使其和各自对应需处理的水体物质成分比例匹配。同时通过实验室配水模拟，在该投加的混合比例下，通过使用本发明的原位修复装置及方法，水质得到了明显的改善，各类污染物的含量都得到了一定程度的下降，其中COD、总氮和总磷各项去除率分别达到了90%、88%和86%。

因在生化处理中的微生物种间具备竞争、互生的相互影响，因此本发明分别制成四种不同类型和功能的聚氨酯泡沫海绵以适应不同的微生物生长环境。这样可以避免除碳微生物与硝化细菌对于溶解氧的竞争；避免除碳微生物与反硝化细菌对于有机碳源的竞争；世代周期短的微生物与聚磷菌在污泥龄上的竞争；内电解电化学反应对微生物的抑制作用等。因此，将不同种类与功能的多孔填料独立区分，既避免了针对于处理不同污染物的微生物在一起相互竞争，又满足了不同微生物所需要的最适宜的生长环境，保证了细菌的多样性和生物膜的稳定性。

本实施方式中作为最优的选择，除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒的大小规格为1.2×1.2×1.2cm左右，除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒和除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒的大小规格为1.0×1.0×1.0cm左右，特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒的大小规格为0.8×0.8×0.8cm左右。

这样，不同性质的填料颗粒采用不同颗粒尺寸，因为不同的填料颗粒针对不同的微生物打造，因此不同填料颗粒的成分和粒径也不同，除碳填料所需微生物在微生物种群中丰度和生物量均较大，因此采用稍大的尺寸更为适宜；而硝化细菌、反硝化细菌、聚磷菌等细菌的时代周期较长，对调料的尺寸的需求也为严格；特殊性填料需要考察大分子有机物的传质作用，最佳的填料尺寸更小。采用不同的尺寸不仅是由其成分和所处微生物的多少所影响，并且跟颗粒的密度和水流条件下的阻力有关。填料需要在增氧机的水流带动下处于“流化”状态，因此密度更大的颗粒需要更小的体积。

另外，不同尺寸的填料更有利于分辨填料颗粒的类型。此外，大小不一的填料颗粒在曝气时能产生更好的絮动作用，使微生物的活性保持得较好，避免结团现象。

本实施方式中，上述四种填料颗粒，其聚氨酯泡沫海绵的孔隙规格为15PPI，孔隙率92%左右，整体密度在1.05-1.20之间。

采用上述参数，能够具有更好地生化水处理效果，能够更加有利于微生物膜的生成和脱离。具体地说，聚氨酯多孔生物填料上分布了大量的微小网孔，有利于微生物的生长和附着，填料采用上述参数后，微生物在泡沫填料表面和内部吸附生长，填料表面和内部能更好地同时分别满足好氧菌和厌氧菌的生长条件，丰富水处理细菌种类，极大地提高水处理效果。

上述装置还可以应用于一种渔业水体增氧净化方法，其特点在于，采用上述装置并置于鱼塘内，通过上下运动控制机构带动隔板下行至和内部填料接触以保持填料为静止态；启动曝气电机，曝气电机带动曝气旋翼将水流从下向上吸入并向四周撒开实现鱼塘水体曝气增氧；水流经过填料时，靠填料进行吸附及生化过滤处理水中富营养成分，并使得填料上长成生物膜；待生物膜长满填料之间间隙需清理时（一般需数天时间，可通过水压检测传感器检测通过的水流压力大小变化情况进行判断），通过上下运动控制机构带动隔板向上提升增大填料腔空间，并加大曝气电机功率，使得水流带动填料颗粒在填料腔内窜动呈流化态，依靠碰撞和摩擦使得填料颗粒表面的生物膜被清理脱离并随水流带出填料筒随曝气旋翼搅拌的水流向四周撒落飘散，飘散的部分生物膜继续在鱼塘水体内发挥生化过滤功效持续改善水质，部分生物膜供杂食性鱼类进食直接实现营养转化；填料之间生物膜清理完毕后，通过上下运动控制机构带动隔板下行至和内部填料接触以保持填料为静止态，并循环上述处理过程。

这样，采用本方法进行鱼塘养殖水体的原位修复，先令填料保持为静止状态，有利于填料表面生物膜的快速生成，生成的生物膜作用于流经水体可极大地提高水处理生化过滤的效果，再结合填料自身特殊配比成分对水体中富营养化成分的吸附作用，可以极大地提高对鱼塘水体的富营养处理效果。同时当生物膜长满填料之间间隙内形成堵塞后，又能够控制加大填料腔空间，使得本方案中特殊的轻质填料能够被水流冲击为流化态，依靠碰撞和摩擦清除掉填料颗粒表面的生物膜，使得填料恢复优良的过滤处理效果，清除下的生物膜随水流带出到鱼塘内可以加大鱼塘内水体自身的生化处理效果，提高鱼塘水体自净化能力，同时部分生物膜可以直接作为杂食性鱼类的鱼粮被鱼类吞食后直接完成营养物质的转化。故这样不仅仅能够更好地长期保持装置的水过滤处理效果，而且能够更加高效地发挥装置对水体营养源的吸收转化处理效果。极大地提高其对鱼塘水体的原位修复能力。

其中，填料腔中还参杂加入了部分固体填料颗粒。

这样，固体填料可以使得填料整体具有一定的硬度，能够更好地被隔板压制为静止态，同时填料类别的丰富可以更加有利于不同类别水处理细菌的生成，提高水处理效果。同时当填料腔空间加大时，少量的固体填料能够和其余海绵填料一起被水流冲击呈流化态，依靠固体填料的撞击可以更加高效快捷地清除掉填料表面的生物膜，实现填料的清理。实施时，固体填料颗粒比例为5%-30%为优。

综上所述，本发明能够更好地实现鱼塘水体富营养化的治理和修复，使其既能为水体增氧又能实现水质净化，且净化效果优良，持续性好，能够更好地解决鱼塘水体富营养化的难题。

Claims (10)

1.一种渔业用曝气增氧装置，包括壳体，壳体上设置有曝气系统，曝气装置能够让壳体内产生向上的水流升力，壳体内形成有填料腔，填料腔内设置有填料，其特征在于，所述填料包括有聚氨酯材料制备的海绵泡沫状填料，填料腔中留有供填料在曝气上升水流作用下形成流化态的空间。

2.如权利要求1所述的渔业用曝气增氧装置，其特征在于，所述曝气装置包括曝气电机，曝气电机四周设置有浮子，曝气电机通过电机支架悬空支撑在浮子中部，曝气电机输出轴向下设置并安装有曝气旋翼，曝气旋翼至少具有部分没于水面下，所述壳体包括一个竖向设置的填料筒，填料筒相邻设置于曝气电机输出轴正下方，填料筒底部设置有底板，底板上方形成填料腔，填料腔上部设置有隔板，隔板上分布设置有过水孔眼，填料筒的底板或者周壁上还分布有进水孔，过水孔眼和进水孔尺寸小于填料尺寸。

3.如权利要求2所述的渔业用曝气增氧装置，其特征在于，填料筒内还设置有上下运动控制机构，所述隔板和上下运动控制机构相连，隔板和填料腔内部之间留有供隔板上下运动的间隙。

4.如权利要求3所述的渔业用曝气增氧装置，其特征在于，所述上下运动控制机构包括一个固定安装在隔板上方填料筒中部的防水电缸，防水电缸的伸缩输出轴向下连接在隔板上表面。

5.如权利要求3所述的渔业用曝气增氧装置，其特征在于，填料筒的底板为尖端向下的锥体形，进水孔分布设置在底板上。

6.如权利要求5所述的渔业用曝气增氧装置，其特征在于，隔板呈和底板匹配的锥体形。

7.如权利要求3所述的渔业用曝气增氧装置，其特征在于，填料筒上端具有一段呈上部外扩的锥筒形的导流段，导流段上端口延伸至曝气旋翼外侧位置。

8.如权利要求3所述的渔业用曝气增氧装置，其特征在于，填料筒内腔中还设置有水压检测传感器，水压检测传感器和上下运动控制机构相连。

9.如权利要求3所述的渔业用曝气增氧装置，其特征在于，填料由以下四种填料颗粒混合得到，四种填料颗粒包括除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒、除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒、除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒和特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒；所述除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中含有亲水性有效成分，所述除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中含有氮吸附剂作为除氮有效成分，所述除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中含有磷沉淀剂作为除磷有效成分，所述特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒配方中含有内电解原料作为降解有效成分；

所述除碳型聚氨酯多孔生物填料颗粒，采用下列质量份数配比的原材料制备得到，包括聚酯三元醇350-450份、水10-12份、匀泡剂3-5份、二甲基乙醇胺3-5份、TDI130-170份、亲水改性剂聚乙二醇10-20份、10聚丙烯酸10-20份、聚壳糖10-20份；

除氮型聚氨酯多孔生物填料颗粒，采用下列质量份数配比的原材料制备得到，包括聚酯三元醇350-450份、水10-12份、匀泡剂3-5份、二甲基乙醇胺3-5份、TDI130-170份、聚乙二醇10-20份、亲水改性剂聚丙烯酸10-20份、聚壳糖10-20份、沸石分子筛50-70份；

除磷型聚氨酯多孔生物填料颗粒，采用下列质量份数配比的原材料制备得到，包括聚酯三元醇350-450份、水10-12份、匀泡剂3-5份、二甲基乙醇胺3-5份、TDI130-170份、聚乙二醇10-20份、亲水改性剂聚丙烯酸10-20份、聚壳糖10-20份、轻质碳酸钙20-30份、聚合氯化铝20-30份；

特殊型聚氨酯多孔生物填料颗粒，采用下列质量份数配比的原材料制备得到，包括聚酯三元醇350-450份、水10-12份、匀泡剂3-5份、二甲基乙醇胺3-5份、TDI130-170份、聚乙二醇10-20份、亲水改性剂聚丙烯酸10-20份、聚壳糖10-20份、25-35份粉末活性炭以及25-30份铁粉。

10.一种渔业水体增氧净化方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一权利要求所述的渔业用曝气增氧装置并置于鱼塘内，通过上下运动控制机构带动隔板下行至和内部填料接触以保持填料为静止态；启动曝气电机，曝气电机带动曝气旋翼将水流从下向上吸入并向四周撒开实现鱼塘水体曝气增氧；水流经过填料时，靠填料进行吸附及生化过滤处理水中富营养成分，并使得填料上长成生物膜；待生物膜长满填料之间间隙需清理时，通过上下运动控制机构带动隔板向上提升增大填料腔空间，并加大曝气电机功率，使得水流带动填料颗粒在填料腔内窜动呈流化态，依靠碰撞和摩擦使得填料颗粒表面的生物膜被清理脱离并随水流带出填料筒随曝气旋翼搅拌的水流向四周撒落飘散，飘散的部分生物膜继续在鱼塘水体内发挥生化过滤功效持续改善水质，部分生物膜供杂食性鱼类进食直接实现营养转化；填料之间生物膜清理完毕后，通过上下运动控制机构带动隔板下行至和内部填料接触以保持填料为静止态，并循环上述处理过程。

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