CN205856117U - 一种串联式养殖废水植物净化再生利用系统 - Google Patents

一种串联式养殖废水植物净化再生利用系统 Download PDF

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胡钧铭
黄中华
罗维钢
何铁光
李婷婷
曾向阳
莫凡
廖婷
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Abstract

本实用新型提供一种串联式养殖废水植物净化再生利用系统,包括人工过滤收纳区、植物初级消纳区、植物次级净化区、植物适生锻炼区;所述人工过滤收纳区、所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区、所述植物适生锻炼区按顺序由高到低呈阶梯式排列。本实用新型通过设置植物初级消纳区、植物次级净化区、植物适生锻炼区分别用于种植浮水和沉水植物水葫芦、狐尾藻、浮萍;并通过潜水泵和PE管增加池内的含氧量对养殖废水进行安全净化,还利用系统内梯式逐级自然流动为单元,将养殖废水及时进行源头处理。同时,本实用新型采用水泥池或者无滴膜池、格栅、潜水泵、PE管和滤网等设施养殖水生植物,基础牢固,适于规模化养殖场应用推广。

Description

一种串联式养殖废水植物净化再生利用系统
技术领域
本实用新型属于养殖废水净化领域,主要涉及一种串联式养殖废水植物净化再生利用系统。
背景技术
集约化禽畜养殖在增加农民收入、促进农村经济发展具有重要的现实意义,但养殖废水不但含有较高的总氮、总磷、氨氮、硝态氮等污染物和大量的悬浮物,还含有大肠杆菌、蛔虫卵等各种有害病原菌。如果养殖废水未经处理直接外排将会污染地表水、土壤和地下水,进而影响农村饮水安全;而各种有害病原菌也容易恶化生活和生态环境,导致畜禽发病率和死亡率上升,甚至危及居民的健康。同时,集约化养殖中由于使用大量添加剂的商品饲料,造成禽畜排泄物中含有较高的镉、铅、铜、锌等重金属,易引发土壤和水体的重金属累积和污染。
水作为生态之基,是人类生存和社会发展最重要的战略资源。废水再生利用指经适当处理后并在一定范围内重复利用的水资源。以色列是养殖废水再生农田灌溉利用的典型,污水再生利用率达到75%,有1/3农业灌溉用水使用再生水。美国加州“21世纪水厂”经13道工序之后,可达到饮用水标准。新加坡对污水处理能够满足全岛30%的用水需求。长期以来我国重视水资源开发,以兴建水资源工程来满足日益增加的农业灌溉用水需求,导致地下水超采,地面下降、水资源日益紧张,我国水资源再生利用起步缓慢,处理规模小,跟不上农业灌溉用水的日益上涨需求。一方面养殖废水直排造成江河农田污染,另一方面农田灌溉水资源日益紧张,由此而引发的水污染的环境压力严峻,废水农业灌溉可持续问题越发紧迫。
农业不是一个孤立的生产体系,它是一个提供生态服务和影响气候变化综合的生态系统。尽管养殖污水含有一定养分,但组成成分较复杂,当养殖污水直接灌溉作为一种污水处理方式被应用于农田灌溉时,其用量常常会大大超过作物对养分的需要量。长期采用养殖污水直接灌溉将对农田的土壤质量及生态环境产生潜在的负面影响,但如果处理得当,可以作为农田重要的有机肥源也有助于解决农业灌溉水资源紧张状况。水稻作为世界上重要的三大粮食作物之一,承担着粮食安全的重任。但水稻耗水和需水量大,是主要消耗农田灌溉水的作物,同时稻田也是人类最重要的人工湿地系统之一,能够对废水进行截留、过滤、渗漏和利用净化。当前农村集约化养殖废水显著特征为排放量大,地域分散,集中处理困难。多数养殖场的养殖废水直排河流和农田,是农田污染恶化的重要原因。因此养殖废水安全净化再生利用,可在一定程度上缓解农业水资源供需矛盾并在一定程度上避免了原生废水灌溉对作物土壤和地下水环境的影响,对减控养殖业面源污染、缓解农田灌溉用水、保护城乡生态环境、保障农产品质量与安全、促进农业可持续发展具有重要的战略意义。
传统养殖废水处理的方法主要是建立沼气池,通过厌氧发酵、结晶除磷、好氧硝化作用等步骤对禽畜污水处理,此外,还有在养殖场旁边采用微生物复合系统进行废水处理,目前人工快速渗滤系统也逐步运用于养殖污水的净化处理,通过截留、吸附和生物降解等的协同作用去除污染物,使水质得到不同程度的改善。
但是目前现行的废水处理往往以化学、微生物处理为主的设施较多,不仅初期投入成本高,而且运行期需要不断持续投入化学和微生物制剂原材料,维护成本高,净化效果不明显,还会导致潜在的次生危害。而现有的污水植物净化不仅单一,而且也仅停留在去污初级,不能根本解决废水净化到农田灌溉再生利用,很多集约化养殖企业由于无法投入废水处理设施和持续维护,这是导致未经任何处理的养殖废水偷排、直排继而污染环境的主要原因,亟待进行有效安全处理。
实用新型内容
鉴于以上内容,有必要提供一种串联式养殖废水植物净化再生利用系统,既能解决养殖废水污染净化问题,又能满足灌溉水源不足,缓解水资源紧张状况,系统建设成本低,运行简便、净化效果明显、生态环保、经济收益良好,适于规模化养殖场应用推广,还能处理城乡化粪池废水。
为达到上述目的,本实用新型所采用的技术方案是:一种串联式养殖废水植物净化再生利用系统,包括人工过滤收纳区、植物初级消纳区、植物次级净化区、植物适生锻炼区;所述人工过滤收纳区、所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区、所述植物适生锻炼区按顺序由高到低呈阶梯式排列,并且能够容纳养殖废水;所述人工过滤收纳区、所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区、所述植物适生锻炼区的侧壁上开设有出水口;所述出水口设置有过滤网和排水管,所述排水管上设置有阀门,所述人工过滤收纳区、所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区、所述植物适生锻炼区的过滤网分别连通所在的区与排水管;所述人工过滤收纳区内设置有深水区和浅水区,所述深水区比所述浅水区深,所述人工过滤收纳区开设有入水口,所述入水口设置有格栅,所述深水区和浅水区之间也设置有所述格栅;所述人工过滤收纳区的排水管设置在所述浅水区侧,能够将所述人工过滤收纳区的水引入所述植物初级消纳区;所述植物初级消纳区内设置有围栏、PE管、潜水泵,用于养殖水葫芦;所述围栏高于水面,防止水葫芦蔓延;所述植物初级消纳区的PE管上开设有连通所述植物初级消纳区的PE管内外的通孔,并且与所述植物初级消纳区的潜水泵的出水管连通;所述植物初级消纳区的排水管能够将所述植物初级消纳区的水引入所述植物次级净化区;所述植物次级净化区内设置PE管、潜水泵,用于养殖狐尾藻;所述植物次级净化区的底板铺设有泥土;所述植物次级净化区的PE管上开设有连通所述植物次级净化区的PE管内外的通孔,并且与所述植物次级净化区的潜水泵的出水管连通;所述植物次级净化区的排水管能够将所述植物次级净化区的排水管引入所述植物适生锻炼区;所述植物适生锻炼区内用于养殖浮萍;所述植物适生锻炼区的底板上覆盖有泥土;所述植物适生锻炼区的排水管能够将所述植物适生锻炼区的水引入灌溉地。
进一步地,所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区分别在侧壁内侧环绕设置所述PE管。
进一步地,所述PE管沿轴向每隔30cm开设有所述通孔,所述通孔的孔径为5mm。
进一步地,所述PE管外包裹有30~40目不锈钢网纱。
进一步地,所述人工过滤收纳区、所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区、所述植物适生锻炼区为水泥池或者无滴膜池;所述人工过滤收纳区、所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区、所述植物适生锻炼区长6m、宽3m,深50~60cm;所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区分别包括四PE管,所述四PE管依次首尾相接成矩形状,所述深水区比所述浅水区深15~20cm。
进一步地,所述人工过滤收纳区、所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区、所述植物适生锻炼区的排水管分别距离所在区的底板15~20cm。
进一步地,所述格栅的间隙为15~30mm,所述滤网为直径小于10mm的不锈钢滤网。
进一步地,所述围栏包括至少三浮漂和至少三尼龙条,至少三所述尼龙条依次首尾相接,所述浮漂分别设置在所述尼龙条的连接处。
进一步地,所述围栏包括四浮漂和四刚性尼龙条,所述四刚性尼龙条围成方格状,所述四刚性尼龙条两两之间通过所述浮漂连接。
进一步地,所述围栏围成的空间的水平投影面积为所述植物初级消纳区的20%~40%。
本实用新型具有以下有益效果:
1、植物生态:本系统通过设置植物初级消纳区、植物次级净化区、植物适生锻炼区分别用于养殖浮水和沉水植物水葫芦、狐尾藻、浮萍;并通过潜水泵和PE管增加池内的含氧量;利用水葫芦、狐尾藻、浮萍的高频自繁和自净性对养殖废水进行安全净化,生态自然,无副作用,不会产生危害,我国水生植物资源丰富,取材方便,系统产生的富余水生植物,可作为饲料或绿肥进行循环利用,经济生态收益良好,本系统对于养殖废水净化处理应用潜力巨大。
2、再生利用:利用系统内梯式逐级流动为单元,输入灌溉地,管控合理,将养殖废水及时进行源头处理,通过水稻植株营养吸收利用、稻田自然净化,实现养殖废水源头治理,再生安全利用,满足我国稻田灌溉水源需求,缓解水资源日益紧张状况。
3、适于推广:本系统采用水泥池或者无滴膜池、格栅、潜水泵、PE管和滤网等设施养殖水生植物,基础牢固,实现一次性投资多年使用,运行简便,维护成本低,安全净化效果明显,适于规模化养殖场应用推广。
附图说明
图1为本实用新型一种串联式养殖废水植物净化再生利用系统的立体图。
图2为本实用新型一种串联式养殖废水植物净化再生利用系统的俯视图。
图3为本实用新型中人工过滤收纳区A-A视角的局部剖视图。
图4为本实用新型中植物初级消纳区A-A视角的局部剖视图。
图5为本实用新型中植物次级净化区A-A视角的局部剖视图。
图6为本实用新型中植物适生锻炼区A-A视角的局部剖视图。
具体实施方式的附图标号说明:
人工过滤收纳区1 深水区11 浅水区12
格栅13 所述植物初级消纳区2 围栏21
浮漂211 尼龙条212 植物次级净化区3
植物适生锻炼区4 过滤网5 排水管6
阀门7 PE管8 潜水泵9
泥土10
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型一种串联式养殖废水植物净化再生利用系统作进一步说明。
请参阅图1-6,在本实用新型一较佳实施例当中,一种串联式养殖废水植物净化再生利用系统包括人工过滤收纳区1、植物初级消纳区2、植物次级净化区3、植物适生锻炼区4;所述人工过滤收纳区1、所述植物初级消纳区2、所述植物次级净化区3、所述植物适生锻炼区4按顺序由高到低呈阶梯式排列,每一级的底部高于下一级的顶部30cm,并且能够容纳养殖废水;所述人工过滤收纳区1、所述植物初级消纳区2、所述植物次级净化区3、所述植物适生锻炼区4的侧壁和底板使用水泥制成;所述人工过滤收纳区1、所述植物初级消纳区2、所述植物次级净化区3、所述植物适生锻炼区4的侧壁上开设有出水口。所述出水口设置有过滤网5和排水管6,所述排水管6上设置有阀门7,所述人工过滤收纳区1、所述植物初级消纳区2、所述植物次级净化区3、所述植物适生锻炼区4的过滤网5分别连通所在的池与排水管6。优选地,所述滤网5为直径小于10mm的不锈钢滤网,所述阀门7为蝶阀。
所述人工过滤收纳区1区内设置有深水区11和浅水区12,所述深水区11比所述浅水区12深,所述深水区11作为废水沉淀区,所述浅水区12为废水经沉淀后的储水区,所述人工过滤收纳区开设有入水口,所述入水口设置有格栅13,所述深水区11和浅水区12之间也设置有所述格栅13。所述人工过滤收纳区1的排水管6设置在所述浅水区12侧,能够将所述人工过滤收纳区1的水引入所述植物初级消纳区2。优选地,所述格栅13的间隙为15~30mm,所述深水区11比所述浅水区12深15~20cm。
所述植物初级消纳区2内设置有围栏21、PE管8、潜水泵9,用于养殖水葫芦;所述围栏21高于水面,防止水葫芦蔓延。所述植物初级消纳区2的PE管8上开设有连通所述植物初级消纳区2的PE管8内外的通孔,并且与所述植物初级消纳区1的潜水泵9的出水管6连通。所述植物初级消纳区2的排水管6能够将所述植物初级消纳区2的水引入所述植物次级净化区3。优选地,所述围栏21包括至少三浮漂211和至少三尼龙条212,至少三所述尼龙条212依次首尾相接,所述浮漂211分别设置在所述尼龙条212的连接处;所述围栏21围成的空间的水平投影面积为所述植物初级消纳区2的20%~40%。
所述植物次级净化区3内设置PE管8、潜水泵9,用于养殖狐尾藻;所述植物次级净化区3的底板铺设有泥土10。所述植物次级净化区3的PE管8上开设有连通所述植物次级净化区3的PE管8内外的通孔,并且与所述植物次级净化区3的潜水泵9的出水管连通。所述植物次级净化区3的排水管6能够将所述植物次级净化区3的排水管6引入所述植物适生锻炼区4。
所述植物适生锻炼区4内用于养殖浮萍;所述植物适生锻炼区4的底板上覆盖有泥土10;所述植物适生锻炼区4的排水管6能够将所述植物适生锻炼区4的水引入灌溉地。
在本实施例当中,所述植物初级消纳区2、所述植物次级净化区3分别在侧壁内侧环绕设置所述PE管.所述PE管8沿轴向每隔30cm开设有所述通孔,所述通孔的孔径为5mm。所述PE管8外包裹有30~40目不锈钢网纱。所述人工过滤收纳区1、所述植物初级消纳区2、所述植物次级净化区3、所述植物适生锻炼区4长6m、宽3m,深50~60cm。所述潜水泵的功率为500~600W。所述人工过滤收纳区1、所述植物初级消纳区2、所述植物次级净化区3、所述植物适生锻炼区4的排水管6分别距离所在区的底板15~20cm。所述植物初级消纳区2、所述植物次级净化区3分别包括四PE管8,所述四PE管8依次首尾相接成矩形状。所述植物适生锻炼区4不与所述植物次级净化区3相贴的任一侧壁上都设置有所述过滤5和所述排水管6。
在本实用新型的另一种所述方式当中,所述人工过滤收纳区1、所述植物初级消纳区2、所述植物次级净化区3、所述植物适生锻炼区4为无滴膜池。
使用时,先将养殖废水通过所述格栅13放入所述人工过滤收纳区1保存3~5天。养殖废水在经过所述格栅13时去除悬浮或者漂浮物,经过在所述人工过滤收纳区1沉淀后得到的污泥经过发酵可以作为有机肥使用,分离出的废水通过所述人工过滤收纳区1的滤网5、出水管6导入所述植物初级消纳区2;所述植物初级消纳区2内设置有所述潜水泵9和所述PE管8用于增加废水的含氧量,还设置有所述围栏21用于圈养水葫芦;分离出的废水在所述植物初级消纳区2停留8~10天,在此期间废水含有的一部分磷、氮被水葫芦吸收,然后通过所述植物初级消纳区2的过滤网5、排水管6进入所述植物次级净化区3;所述植物次级净化区3的底板上铺设有泥土10,用于养殖狐尾藻,便于狐尾藻扎根,狐尾藻的养殖面积占水体面积的30%~50%;所述植物次级净化区3内还设置有所述PE管8和所述潜水泵9,用于增加所述植物次级净化区3内废水的含氧量,促进狐尾藻的吸磷减氮净化效果;废水在所述植物次级净化区3停留5~8天后通过所述植物次级净化区3的过滤网5和排水管6进入所述植物适生锻炼区;所述植物适生锻炼区4池底覆盖有泥土10,还养殖有浮萍,用于模拟稻田适生环境;废水在所述植物适生锻炼区4停留2~3天后变为适应稻田环境的水,并且最终通过所述植物适生锻炼区4的过滤网5和排水管6进入灌溉地。
所述串联式养殖废水植物净化再生利用系统在处理养殖废水的过程中生产富余的水葫芦、狐尾藻、浮萍可作为饲料或绿肥使用。
本实用新型具有以下有益效果:
1、植物生态:本系统通过设置植物初级消纳区2、植物次级净化区3、植物适生锻炼区4分别用于养殖浮水和沉水植物水葫芦、狐尾藻、浮萍;并通过潜水泵9和PE管8增加池内的含氧量;利用水葫芦、狐尾藻、浮萍的高频自繁和自净性对养殖废水进行安全净化,生态自然,无副作用,不会产生危害,我国水生植物资源丰富,取材方便,系统产生的富余水生植物,便于作为饲料或绿肥进行循环利用,经济生态收益良好,本系统对于养殖废水净化处理应用潜力巨大。
2、再生利用:利用系统内梯式逐级自然流动为单元,输入灌溉地,管控合理,将养殖废水及时进行源头处理,通过水稻植株营养吸收利用、稻田自然净化,实现养殖废水源头治理,再生安全利用,满足我国稻田灌溉水源需求,缓解水资源日益紧张状况。
3、适于推广:本系统采用水泥池或者无滴膜池、所述格栅13、所述潜水泵9、所述PE管8和所述滤网5等设施养殖水生植物,基础牢固,实现一次性投资多年使用,运行简便,维护成本低,安全净化效果明显,适于规模化养殖场应用推广。
上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明,但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围,凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更,均应属于本实用新型所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种串联式养殖废水植物净化再生利用系统,其特征在于:所述串联式养殖废水植物净化再生利用系统包括人工过滤收纳区、植物初级消纳区、植物次级净化区、植物适生锻炼区;所述人工过滤收纳区、所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区、所述植物适生锻炼区按顺序由高到低呈阶梯式排列,并且能够容纳养殖废水;所述人工过滤收纳区、所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区、所述植物适生锻炼区的侧壁上开设有出水口;所述出水口设置有过滤网和排水管,所述排水管上设置有阀门,所述人工过滤收纳区、所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区、所述植物适生锻炼区的过滤网分别连通所在的区与排水管;
所述人工过滤收纳区内设置有深水区和浅水区,所述深水区比所述浅水区深,所述人工过滤收纳区开设有入水口,所述入水口设置有格栅,所述深水区和浅水区之间也设置有所述格栅;所述人工过滤收纳区的排水管设置在所述浅水区侧,能够将所述人工过滤收纳区的水引入所述植物初级消纳区;
所述植物初级消纳区内设置有围栏、PE管、潜水泵,用于养殖水葫芦;所述围栏高于水面,防止水葫芦蔓延;所述植物初级消纳区的PE管上开设有连通所述植物初级消纳区的PE管内外的通孔,并且与所述植物初级消纳区的潜水泵的出水管连通;所述植物初级消纳区的排水管能够将所述植物初级消纳区的水引入所述植物次级净化区;
所述植物次级净化区内设置PE管、潜水泵,用于养殖狐尾藻;所述植物次级净化区的底板铺设有泥土;所述植物次级净化区的PE管上开设有连通所述植物次级净化区的PE管内外的通孔,并且与所述植物次级净化区的潜水泵的出水管连通;所述植物次级净化区的排水管能够将所述植物次级净化区的排水管引入所述植物适生锻炼区;
所述植物适生锻炼区内用于养殖浮萍;所述植物适生锻炼区的底板上覆盖有泥土;所述植物适生锻炼区的排水管能够将所述植物适生锻炼区的水引入灌溉地。
2.如权利要求1所述的串联式养殖废水植物净化再生利用系统,其特征在于:所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区分别在侧壁内侧环绕设置所述PE管。
3.如权利要求2所述的串联式养殖废水植物净化再生利用系统,其特征在于:所述PE管沿轴向每隔30cm开设有所述通孔,所述通孔的孔径为5mm。
4.如权利要求3所述的串联式养殖废水植物净化再生利用系统,其特征在于:所述PE管外包裹有30~40目不锈钢网纱。
5.如权利要求1所述的串联式养殖废水植物净化再生利用系统,其特征在于:所述人工过滤收纳区、所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区、所述植物适生锻炼区为水泥池或者无滴膜池;所述人工过滤收纳区、所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区、所述植物适生锻炼区长6m、宽3m,深50~60cm;所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区分别包括四PE管,所述四PE管依次首尾相接成矩形状,所述深水区比所述浅水区深15~20cm。
6.如权利要求2所述的串联式养殖废水植物净化再生利用系统,其特征在于:所述人工过滤收纳区、所述植物初级消纳区、所述植物次级净化区、所述植物适生锻炼区的排水管分别距离所在区的底板15~20cm。
7.如权利要求1所述的串联式养殖废水植物净化再生利用系统,其特征在于:所述格栅的间隙为15~30mm,所述滤网为直径小于10mm的不锈钢滤网。
8.如权利要求1所述的串联式养殖废水植物净化再生利用系统,其特征在于:所述围栏包括至少三浮漂和至少三尼龙条,至少三所述尼龙条依次首尾相接,所述浮漂分别设置在所述尼龙条的连接处。
9.如权利要求1所述的串联式养殖废水植物净化再生利用系统,其特征在于:所述围栏包括四浮漂和四刚性尼龙条,所述四刚性尼龙条围成方格状,所述四刚性尼龙条两两之间通过所述浮漂连接。
10.如权利要求9所述的串联式养殖废水植物净化再生利用系统,其特征在于:所述围栏围成的空间的水平投影面积为所述植物初级消纳区的20%~40%。
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