CN114031174B - 一种太阳能环流曝气悬浮型生物滤池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能环流曝气悬浮型生物滤池，包括池体、与所述池体连通的进水管、设置在所述池体内的驱动电机与隔水挡板以及与所述驱动电机电连接的太阳能板，所述驱动电机的驱动端安装有螺旋桨，所述隔水挡板呈环形设置，且所述隔水所述隔水挡板的外侧与所述池体内壁之间形成有环流区，所述隔水挡板内侧设置有填料区，所述填料区内填充有悬浮填料，所述填料区上方设置有曝气区，所述驱动电机设置在所述填料区下方，该太阳能环流曝气悬浮型生物滤池不易发生堵塞，且结构简单，耗能小，无需外接电源，能够应用在电能获取较为困难的农村地区以及山区。
Description
技术领域
本发明涉及淡水鱼塘养殖污水处理技术领域，尤其涉及一种太阳能环流曝气悬浮型生物滤池。
背景技术
近三十年来，我国的水产养殖业快速发展，据2020年全国渔业经济统计公报显示，全国水产养殖面积706.11千公顷，其中淡水养殖面积5040.56千公顷，占总面积的71.6％。目前我国水产养殖大都采用集约化网箱养殖或传统的池塘养殖方式，养殖户十分重视养殖池生产功能的设计，却缺乏针对水体自我清洁能力进行建设的结构设计。有研究表明：约有50％投喂饲料以溶解和颗粒物的形式存留池塘中而未被鱼类利用，残留在水体中或堆积沉淀到底泥中，因此养殖尾水中含有大量的氮、磷等污染物。这些养殖尾水若不经处理直接排放，将对周边水体和生态环境造成巨大的压力，给人类生活带了巨大的影响，因此养殖尾水处理是从源头解决淡水养殖业对环境污染的重要一环。
目前，在鱼塘尾水处理领域中，已有的发明大致可以分为三类。第一类是采用生态塘工艺，该工艺虽然无需外加能量，但是其处理效率很低，需要巨大的空间，且受温度等自然条件影响大。第二类是采用生物滤池，这类工艺需要定期进行反冲洗，能耗大，结构复杂，而且所产生的反冲洗废水还需要进行处理才能外排；此外，这类工艺采用鼓风曝气系统，结构复杂能耗大。第三类是采用各种一体化设备，这些设备投资大，能耗大，管理复杂，且需要频繁地投加药剂。
总之，目前这个领域已有发明存在以下问题：
1)生态塘工艺所需空间大，处理效率低。很多采用生态池的处理工艺均需要很大的空间，这占用了本就非常宝贵的地面面积。
2)采用生物滤池的工艺容易发生堵塞，需要定期进行反冲洗，能耗大，而且所产生的反冲洗废水还需要进行处理，维护管理繁琐。
3)曝气装置基本采用鼓风曝气的方式来进行充氧，不仅结构复杂、能耗大，而且曝气使用的鼓风机房会产生噪声，对周围环境造成噪声污染。
4)结构复杂、管理麻烦、造价和运行费用较高。
5)需要外加电能，这在广大的农村地区的应用受到很大限制。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种太阳能环流曝气悬浮型生物滤池，不易发生堵塞，且结构简单，耗能小，无需外接电源，能够应用在电能获取较为困难的农村地区以及山区。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种太阳能环流曝气悬浮型生物滤池，包括池体、与所述池体连通的进水管、设置在所述池体内的驱动电机与隔水挡板以及与所述驱动电机电连接的太阳能板，所述驱动电机的驱动端安装有螺旋桨，所述隔水挡板呈环形设置，且所述隔水所述隔水挡板的外侧与所述池体内壁之间形成有环流区，所述隔水挡板内侧设置有填料区，所述填料区内填充有悬浮填料，所述填料区上方设置有曝气区，所述驱动电机设置在所述填料区下方，所述驱动电机适于驱动所述螺旋桨旋动，以将水流推向所述填料区，并依次经过所述曝气区、所述环流区流至所述驱动电机下方形成环流。
进一步地，所述悬浮填料的密度小于水的密度。
进一步地，所述进水管与所述池体的连接端设置在所述驱动电机下方，且所述进水管朝向所述驱动电机方向设置。
进一步地，所述隔水挡板下部形成有形成有水流入口，所述隔水挡板上部形成有水流出口，所述驱动电机安装于所述水流入口。
进一步地，所述水流出口安装有隔板，所述隔板的中心开设有供水流流出的开口，所述开口与所述驱动电机位于同一轴线上，所述曝气区设置在所述隔板上方。
进一步地，所述隔板朝向所述驱动电机的一面为锥面，且所述开口开设在锥面的最低端。
进一步地，所述隔板背向所述驱动电机的一面为锥面。
进一步地，所述水流入口呈向外扩张的喇叭状设置。
进一步地，所述悬浮填料上方设置有网状挡板。
进一步地，所述填料区与所述隔水隔板顶端的距离小于或等于隔板长度的二分之一。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本申请采用太阳能板进行供电，无需外接电源，能够应用在偏远无人地区或者山区等，电力获取较为困难的区域；且由于本申请中填料区中填料采用悬浮填料，其重量轻能够随着水流一同运动，而不会对水流的流动造成影响，使得水流在通过填料区后其流动速度不会受到较大影响，使得本申请不需要大功率驱动电机仍可使得水流能够进行环流，通过上下层水体交换的方式进行复氧，并搅动填料层；且悬浮填料具有高比表面积，微生物能够附着在上面形成生物膜。当水流通过生物膜表面的时候，生物膜能吸附水中的污染物并能将其降解，转化为无机物。此外，由于微生物是附着在填料表面，故微生物的污泥龄不受水力停留时间影响，因此能生长世代时间长的硝化菌，具有有很好的硝化效果；且由于填料上的生物膜污泥龄长，且能形成较长的食物链，所以该本申请产生的剩余污泥量很少。只需要定期冲洗清理堆积在池底部的淤泥就保证系统的良好运作，清理底泥的周期长。
附图说明
图1为本发明的一种太阳能环流曝气悬浮型生物滤池的结构示意图；
图2为本发明的一种太阳能环流曝气悬浮型生物滤池的俯视图；
图示：1、池体；2、进水管；3、太阳能板；4、螺旋桨；5、隔水挡板；6、隔板；7、环流区；8、曝气区；9、填料区；10、网状挡板。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1与图2所示，本申请发明了一种太阳能环流曝气悬浮型生物滤池，包括池体1、与池体1连通的进水管2、设置在池体1内的驱动电机与隔水挡板5以及与驱动电机电连接的太阳能板3，驱动电机的驱动端安装有螺旋桨4，隔水挡板5呈环形设置，且隔水隔水挡板5的外侧与池体1内壁之间形成有环流区7，隔水挡板5内侧设置有填料区9，填料区9内填充有悬浮填料，填料区9上方设置有曝气区8，驱动电机设置在填料区9下方，驱动电机适于驱动螺旋桨4旋动，以将水流推向填料区9，并依次经过曝气区8、环流区7流至驱动电机下方形成环流。
在工作时，太阳能板3将电能输送至驱动电机中，驱动电机启动，并驱动螺旋桨4工作，以将水流推向填料区9，以使得水中的污染物能够与附着在悬浮填料表面的微生物膜充分接触，同时，水流还能冲刷生物膜表面，加快生物膜的更新，保持微生物活性，水流在通过填料区9后将进入曝气区8中流经水面，以充分与空气接触，使得水流中溶解充足的氧气，即进行表面曝气，然后含有饱和氧气的水流将沿回流区下流到池体1底部，再次通过螺旋桨4流入填料区9中，以为填料区9中微生物提供充足的氧气。
因为本申请采用太阳能板3进行供电，无需外接电源，能够应用在偏远无人地区或者山区等，电力获取较为困难的区域。
且由于本申请中填料区9中填料采用悬浮填料，其重量轻能够随着水流一同运动，而不会对水流的流动造成影响，使得水流在通过填料区9后其流动速度不会受到较大影响，使得本申请不需要大功率驱动电机仍可使得水流能够进行环流，通过上下层水体交换的方式进行复氧，并搅动填料层；且悬浮填料具有高比表面积，微生物能够附着在上面形成生物膜。当水流通过生物膜表面的时候，生物膜能吸附水中的污染物并能将其降解，转化为无机物。此外，由于微生物是附着在填料表面，故微生物的污泥龄不受水力停留时间影响，因此能生长世代时间长的硝化菌，具有有很好的硝化效果；且由于填料上的生物膜污泥龄长，且能形成较长的食物链，所以该本申请产生的剩余污泥量很少。只需要定期冲洗清理堆积在池底部的淤泥就保证系统的良好运作，清理底泥的周期长。
作为优选地，本申请中悬浮填料的密度小于水的密度。
由于悬浮填料的密度小于水的密度，使得悬浮填料能够更好的随水流运动，增加水体与附着在悬浮填料表面的生物膜之间的接触，并且有利于附着于生物膜上的微生物捕获水中的污染物，有利于污染物的去除；由于悬浮填料在水流驱动下相互碰撞、摩擦，有利于填料表面的老化的生物膜的脱落，保持生物膜的活性。
具体地，本申请中在悬浮填料上方设置有网状挡板10，以用于阻挡悬浮填料，避免悬浮填料随着水流在池体1中随意流动。如果未设置网状挡板10，则悬浮填料在流经曝气区8时，水流将发生紊流，悬浮填料也将随着水流进行不规则运动，从而对回流区中向下流动的水流造成影响，且由于悬浮填料其密度低于水的密度，其将悬浮在水面上无法与水流中污泥充分接触，过滤效果差，且缺少水流的冲刷，附着在悬浮填料表面的生物膜将逐渐加厚，导致其活性降低。
此外，本申请中还将进水管2与池体1的连接端设置在驱动电机下方，且进水管2朝向驱动电机方向设置，以使得进水管2进入水流的方向与驱动电机推动的水流方向一致，以弥补驱动电机在动力上的不足，使得驱动电机能够在动力较小的情况下，仍可推动池体1内的水流进行环流。
同时，为提高环流效果，本申请在隔水挡板5下部形成有形成有水流入口，隔水挡板5上部形成有水流出口，驱动电机安装于水流入口，从而使得通过回流区流至池底的水流能够在驱动电机以及进水口进入水流的共同作用下被推送至填料区9中。
且为方便水流的集中流入，本申请中水流入口呈向外扩张的喇叭状设置，以使得水流能够通过水流入口集中被螺旋桨4抽入隔水挡板5内。
此外，本申请在水流出口安装有隔板6，隔板6的中心开设有供水流流出的开口，开口与驱动电机位于同一轴线上，曝气区8设置在隔板6上方，水流在通过填料区9后将与隔板6接触，并沿隔板6表面运动至开口位置，以较高的速度喷出，从而使得水流进入曝气区8后，其速度较高，水流越出水面的高度增加，从而提高水流与空气的接触面积，以增减水流中的溶氧量，使得水流中能够携带更多的氧气。
为方便水流集中流向开口位置，本申请中隔板6朝向驱动电机的一面为锥面，且开口开设在锥面的最低端，以使得水流能够沿锥面表面集中流至开口位置喷出。
同时为方便开口喷出的水流向四周扩散，本申请中隔板6背向驱动电机的一面为锥面。
具体地，填料层设置在水面下10cm处，通过隔网和隔板6使填料处在填料层，这样一方面可以减少污水中悬浮物堵塞填料的风险，另一方面靠近水面处溶氧较高有利于填料层中硝化反应。
具体地，填料区9与隔水挡板5顶端的距离小于或等于隔板6长度的二分之一，即填料区9位于隔水挡板5中线以上位置，以使得螺旋桨4与填料区9之间存在一定距离，螺旋桨4在转动时，能够使水均匀朝向填料区9方向流动，而如果螺旋桨4与填料区9之间距离过近，则螺旋桨4工作时，通过螺旋桨4的水并未充分形成均匀向上的水流就与填料区9接触，水流中的污泥以及其他废物无法与填料区9接中填料充分接触，且由于填料区9与螺旋桨4距离过近，水流将集中通过填料区9部分区域后流出，而不会均匀扩散，影响环流效果。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种太阳能环流曝气悬浮型生物滤池，包括池体(1)、与所述池体(1)连通的进水管(2)、设置在所述池体(1)内的驱动电机与隔水挡板(5)以及与所述驱动电机电连接的太阳能板(3)，所述驱动电机的驱动端安装有螺旋桨(4)，其特征在于：所述隔水挡板(5)呈环形设置，且所述隔水挡板(5)的外侧与所述池体(1)内壁之间形成有环流区(7)，所述隔水挡板(5)内侧设置有填料区(9)，所述填料区(9)内填充有悬浮填料，所述填料区(9)上方设置有曝气区(8)，所述驱动电机设置在所述填料区(9)下方，所述驱动电机适于驱动所述螺旋桨(4)旋动，以将水流推向所述填料区(9)，并依次经过所述曝气区(8)、所述环流区(7)流至所述驱动电机下方形成环流，所述悬浮填料上方设置有网状挡板(10)，所述隔水挡板(5)上部形成有水流出口，所述水流出口安装有隔板(6)，所述隔板(6)的中心开设有供水流流出的开口，所述隔板(6)朝向所述驱动电机的一面为锥面，且所述开口开设在锥面的最低端，所述隔板(6)背向所述驱动电机的一面为锥面。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能环流曝气悬浮型生物滤池，其特征在于：所述悬浮填料的密度小于水的密度。
3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能环流曝气悬浮型生物滤池，其特征在于：所述进水管(2)与所述池体(1)的连接端设置在所述驱动电机下方，且所述进水管(2)朝向所述驱动电机方向设置。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能环流曝气悬浮型生物滤池，其特征在于：所述隔水挡板(5)下部形成有水流入口，所述驱动电机安装于所述水流入口。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能环流曝气悬浮型生物滤池，其特征在于：所述开口与所述驱动电机位于同一轴线上，所述曝气区(8)设置在所述隔板(6)上方。
6.根据权利要求4所述的一种太阳能环流曝气悬浮型生物滤池，其特征在于：所述水流入口呈向外扩张的喇叭状设置。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能环流曝气悬浮型生物滤池，其特征在于：所述填料区(9)与所述隔水挡板(5)顶端的距离小于或等于隔板长度的二分之一。
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