CN112811743A - 海产品低温暂养水除沫系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了海产品低温暂养水除沫系统，该除沫系统包括由阴极室、脱盐室、阳极室和海藻室自内而外一起组合为同轴对称的圆柱形套筒式结构，上端分别设有进水口、下端分别设有出水口；阴极室与脱盐室之间设有阳离子交换膜和阴离子交换膜，阳极室与海藻室之间设有质子交换膜，阳极室内设有一对阳极，阴极室内设有一阴极，在加入海产品低温暂养水的条件下阳极与阴极通过导线连通固定形成闭合电路。本发明通过物理法、生物法和生物化学法耦合发挥协同增效作用，采用海藻浒苔和耐盐产电微生物颗粒结合，在光照和弱光条件下可直接吸收降解海产品低温暂养水中氮磷、DOM和COD等，抑制海产品低温暂养水中泡沫产生，同时具有产电和脱盐效果。
Description
技术领域
本发明属于海水水质净化领域，具体涉及海产品低温暂养水除沫系统。
背景技术
近年来，人们对于海产品需求量不断加大，但海产品在暂养保活过程中存在很多问题：如海产品代谢产生的排泄物积累、水体循环不合理、过滤器效果差及产生泡沫等，造成暂养水体较差，危及海产品存活率与质量，甚至会造成食品安全问题。海产品质量与暂养水环境密切相关，暂养水体中有机氮(残饵、代谢物)不断累积致使水中氮含量严重超标，亦会增加亚硝酸盐浓度、DOM和COD含量，而水体中的总氨氮和亚硝酸盐氮通常被认为是影响海产品健康、生长和存活的有害因子，含量高会导致暂养水体中大量泡沫的产生，危害海产品存活率与质量。
目前，国内外对海水中泡沫去除主要采用常规的水处理方法，包括物理法、化学法和生物法；物理法包括沉淀、过滤吸附和泡沫分离等，过滤吸附是通过吸附剂去除水中的有机污染物去除泡沫，如塑料过滤球、过滤绵、活性炭和水凝胶等，但过滤器效果差，吸附材料造价昂贵、制备复杂；泡沫分离是利用表面活性剂的界面性质与气泡吸附作用去除水中的悬浮颗粒来净化水质，但能耗大、成本高，缺乏运行安全；化学法主要通过臭氧氧化、紫外线消毒和絮凝等技术消除水体病菌和分解污染物，改善水质来抑制暂养水中泡沫的产生，但易产生二次污染，有强烈的毒害作用，无法用于暂养水的泡沫处理；生物法有生物降解法，利用具有降解能力的微生物对水中污染物进行降解，但去除效率低，且降解不彻底会造成第二次污染物。可见现有的方法存在处理效率低、不能有效的防止泡沫产生或完全消除泡沫、易受温度与化学滤材等条件的影响及食品安全隐患等缺点，并且难以适应海产品低温暂养水中泡沫去除的需求。
发明内容
为克服现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种海产品低温暂养水除沫系统，通过物理法、生物法和生物化学法耦合发挥其协同作用去除暂养水中有机污染物，抑制暂养水中泡沫的产生，提高低温暂养水的质量与养殖水环境。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
本发明提供的海产品低温暂养水除沫系统，包括自内而外依次设置的阴极室、脱盐室、阳极室和海藻室，且所述阴极室、脱盐室、阳极室和海藻室一起组合为同轴对称的圆柱形套筒式结构，上端分别设有进水口、下端分别设有出水口；其中，所述阴极室与所述脱盐室之间设有阳离子交换膜和阴离子交换膜，所述阳极室与所述海藻室之间设有质子交换膜，所述阳极室内设有一对阳极，所述阴极室内设有一阴极，在加入海产品低温暂养水的条件下所述阳极与所述阴极通过导线连通固定形成闭合电路。
优选地，所述阴极室、脱盐室、阳极室和海藻室的半径比为2:3:4:6，材质均为有机玻璃。
优选地，所述阴极室和所述海藻室内均匀放置有若干海藻，更优选为浒苔或紫菜。
优选地，所述阳离子交换膜和所述阴离子交换膜的厚度均为0.3mm，分别沿径向一圈分布于所述阴极室外壁和所述脱盐室内壁。
优选地，所述阳离子交换膜选自强酸性阳离子交换膜，更优选为磺酸型阳离子交换膜，磺酸基具有很好的电性能、传递性能和分离选择性。
优选地，所述阴离子交换膜选自强碱性阴离子交换膜，更优选为季铵盐型阴离子交换膜，具有较高的氢氧根离子电导率和较强的化学稳定性以及低的吸水率。
优选地，所述质子交换膜的厚度为183μm，选自全氟磺酸型质子交换膜，具有高的铵根离子透过性和强的化学稳定性。
优选地，所述阴极选自生物阴极，更优选为海藻浒苔阴极。
优选地，所述阳极上负载若干耐盐产电微生物颗粒，更优选为假单胞菌属海藻希瓦氏菌。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的海产品低温暂养水除沫系统通过物理法、生物法和生物化学法耦合发挥协同增效作用，采用海藻浒苔和耐盐产电微生物颗粒结合，在光照和弱光条件下可直接吸收降解海产品低温暂养水中氮磷、DOM和COD等，去除率可达到85％–95％，抑制海产品低温暂养水中泡沫产生，同时具有产电和脱盐效果，脱盐效率可达30％左右。
2、本发明采用阴极室、脱盐室、阳极室和海藻室一起组合为同轴对称的圆柱形套筒式结构，阴、阳极室之间加入脱盐室，脱盐室内加入阴阳离子交换膜对阴阳离子选择透过实现脱盐，降低耗能和成本的同时提高系统的运行效率，不仅可以实现海水的淡化，而且整个过程不需要任何能量的输出。
3、本发明中海藻浒苔用于海水暂养污染治理，一方面减少因浒苔过量生长而引发的“绿潮”现象，另一方面由于其具有高的生长效率、光合作用效率及营养价值，加入浒苔后可以提高N、P的去除效率，抑制海产品低温暂养海水中泡沫的产生。
4、本发明的除沫系统内部形成的电场能够实现阴阳离子的移除，降低系统的内阻，提高暂养水质净化效果。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1是一较佳实施例中海产品低温暂养水除沫系统的结构示意图；
附图标记如下：1-阴极室、2-脱盐室、3-阳极室、4-海藻室、5-进水口、6-阴极、7-阳离子交换膜、8-阴离子交换膜、9-阳极、10-质子交换膜、11-出水口。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1示例性地描述了一种海产品低温暂养水除沫系统，自内而外依次放置有有机玻璃材质且半径比为2:3:4:6的阴极室1、脱盐室2、阳极室3和海藻室4，一起组合为同轴对称的圆柱形套筒式结构，上端分别设有进水口5、下端分别设有出水口11；阴极室1与脱盐室2之间设有阳离子交换膜7和阴离子交换膜8，阳极室3与海藻室4之间设有质子交换膜10，阳极室3内设有一阳极9，阴极室1内设有一对阴极6，在加入海产品低温暂养水的条件下阳极9与阴极6通过导线连通固定形成闭合电路。
上述除沫系统中，阳离子交换膜7和阴离子交换膜8的材料和厚度可视环境需要进行更换。一实施例中，阳离子交换膜7和阴离子交换膜8的厚度均为0.3mm，分别沿径向一圈分布于阴极室1外壁和脱盐室2内壁；一实施例中，阳离子交换膜7可为磺酸型阳离子交换膜，磺酸基具有很好的电性能、传递性能和分离选择性，阴离子交换膜8可为季铵盐型阴离子交换膜，具有较高的氢氧根离子电导率和较强的化学稳定性以及低的吸水率，质子交换膜10可为厚度183μm的全氟磺酸型质子交换膜，具有高的铵根离子透过性和强的化学稳定性。
上述除沫系统中，阴极6可为海藻浒苔阴极，阳极9上负载若干耐盐产电微生物颗粒假单胞菌属海藻希瓦氏菌。
上述除沫系统中，阳极室3内的耐盐产电微生物可为混合菌或单菌，阴极室1和海藻室4内的海藻可为浒苔或紫菜。
上述除沫系统处理海产品低温暂养水时，待处理的暂养水通过脱盐室2的进水口5连续通入脱盐室2内，水体中阴离子和阳离子分别透过季铵盐型阴离子交换膜和磺酸型阳离子交换膜进入阳极室3和阴极室1内，实现脱盐过程。待处理的暂养水通过阳极室3的进水口5连续流入阳极室3，在耐盐产电微生物的作用下DOM被催化氧化去除，有机物降解产生电子H+和NH4 +并放出质子，产生的电子传递到阳极9后经外电路到达阴极6形成闭合电路，实现产电过程，外电流方向从阳极室3内的两个阳极9流向阴极室1内的阴极6。其中，H+到达阴极6后与海藻浒苔释放的氧气结合形成H2O，NH4 +进入海藻室4后被其内的浒苔直接吸收。待处理的暂养水通过阴极室1的进水口5进入阴极室1内，阴极室1内的海藻浒苔直接吸收暂养水中的氮和磷，实现氮磷的去除。待处理的暂养水通过海藻室4的进水口5直接通入海藻室4，海藻室4内的浒苔可直接吸收降解暂养水中的氮磷和COD，抑制暂养水中泡沫的产生，实现整个系统的除沫、脱盐及产电的过程。
以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.海产品低温暂养水除沫系统，其特征在于，包括自内而外依次设置的阴极室、脱盐室、阳极室和海藻室，且所述阴极室、脱盐室、阳极室和海藻室一起组合为同轴对称的圆柱形套筒式结构，其上端分别设有进水口、下端分别设有出水口；其中，
所述阴极室与所述脱盐室之间设有阳离子交换膜和阴离子交换膜，所述阳极室与所述海藻室之间设有质子交换膜，所述阳极室内设有一对阳极，所述阴极室内设有一阴极，在加入海产品低温暂养水的条件下所述阳极与所述阴极通过导线连通固定形成闭合电路。
2.根据权利要求1所述的海产品低温暂养水除沫系统，其特征在于，所述阴极室、脱盐室、阳极室和海藻室的半径比为2:3:4:6，材质均为有机玻璃。
3.根据权利要求1所述的海产品低温暂养水除沫系统，其特征在于，所述阴极室和所述海藻室内均匀放置有若干海藻。
4.根据权利要求1所述的海产品低温暂养水除沫系统，其特征在于，所述阳离子交换膜和所述阴离子交换膜的厚度均为0.3mm，分别沿径向一圈分布于所述阴极室外壁和所述脱盐室内壁。
5.根据权利要求1所述的海产品低温暂养水除沫系统，其特征在于，所述阳离子交换膜为磺酸型阳离子交换膜。
6.根据权利要求1所述的海产品低温暂养水除沫系统，其特征在于，所述阴离子交换膜为季铵盐型阴离子交换膜。
7.根据权利要求1所述的海产品低温暂养水除沫系统，其特征在于，所述质子交换膜为厚度183μm的全氟磺酸型质子交换膜。
8.根据权利要求1所述的海产品低温暂养水除沫系统，其特征在于，所述阴极为海藻浒苔阴极。
9.根据权利要求1所述的海产品低温暂养水除沫系统，其特征在于，所述阳极上负载若干耐盐产电微生物颗粒。
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