申请日2009.11.30
公开(公告)日2010.06.02
IPC分类号C02F3/12
摘要
本发明公开了一种水产养殖废水的生物净化方法及虹吸往复式生物过滤器，该方法为将废水持续灌入过滤器的净化腔体内;出水管路排水，净化腔体内水位上升;净化腔体内水位高于虹吸装置顶部，虹吸作用产生，出水管路和虹吸装置一并向外排水，净化腔体内水位降低;破坏虹吸，虹吸作用停止，虹吸装置停止向外排水;重复上述步骤。本发明提供的生物净化方法和过滤器利用虹吸原理实现了水位的自动上下往复运动;实现了单个腔体的连续工作;使填料之间产生相对位移，实现自净化效果;填料的运动改善了生物膜表面固、液两相之间营养物质的传质情况，提高硝化反应效率，氨氮去除效率高，运行稳定;结构简单、制造和运行费用低、占地面积小、适用范围广泛。
权利要求书
1.一种水产养殖废水的生物净化方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.将废水自上持续灌入装有填料的生物过滤器的净化腔体内;
b.出水管路排水，且排水量小于进水量，净化腔体内水位上升，与净化腔体和出水管路相连的虹吸装置水位同时上升;
c.净化腔体内水位高于虹吸装置顶部，虹吸作用产生;
d.净化腔体内水由出水管路和虹吸装置一并向外排水，且排水量大于进水量，净化腔体内水位降低;
e.破坏虹吸，虹吸作用停止，虹吸装置停止向外排水;
f.重复上述步骤。
2.根据权利要求1所述的水产养殖废水的生物净化方法，其特征在于：步骤e为虹吸装置中吸入空气，虹吸作用停止，虹吸装置停止向外排水。
3.根据权利要求2所述的水产养殖废水的生物净化方法，其特征在于：步骤b持续时间为1-10min，步骤d持续时间为0.5-5min。
4.一种用于权利要求1所述水产养殖废水的生物净化方法的虹吸往复式生物过滤器，其特征在于：其包括净化腔体、进水管路、填料、虹吸装置以及出水管路，所述填料设于净化腔体内，所述进水管路位于净化腔体上方，所述出水管路和虹吸装置均与净化腔体相通。
5.根据权利要求4所述的虹吸往复式生物过滤器，其特征在于：所述出水管路和虹吸装置的出水口均低于净化腔体的底部。
6.根据权利要求5所述的虹吸往复式生物过滤器，其特征在于：所述虹吸装置是具有倒U型管段的管路，所述倒U型管段与净化腔体联通。
7.根据权利要求5所述的虹吸往复式生物过滤器，其特征在于：所述虹吸装置是由倒U型管段和贮水管段组成的管路，所述倒U型管段与净化腔体联通，贮水管段与出水管路联通，所述贮水管段与出水管路相接处的位置高于其与倒U型管段相接处，且在其与出水管路相接处附近设有向上的出气口。
8.根据权利要求6至7任一项所述的虹吸往复式生物过滤器，其特征在于：所述虹吸往复式生物过滤器还具有虹吸破坏管，所述虹吸破坏管为通管，其一端与净化腔体相通，其另一端与虹吸装置的倒U型管段相通。
9.根据权利要求8所述的虹吸往复式生物过滤器，其特征在于：所述净化腔体内还设有一个或多个格栅，所述格栅为纵横交错的结构，其相邻的纵向或横向间隔50-70mm。
10.根据权利要求9所述的虹吸往复式生物过滤器，其特征在于：所述净化腔体内还设有布水装置，其位于格栅上方以及进水管路下方。
11.根据权利要求10所述的虹吸往复式生物过滤器，其特征在于：所述布水装置为布水孔板，其上具有多个孔，且孔径为1-2mm。
12.根据权利要求11所述的虹吸往复式生物过滤器，其特征在于：所述净化腔体内还设有底板，所述底板位于格栅下方以及出水管路和虹吸装置与净化腔体相接的上方，所述底板上具有多个孔，且孔径为1-2mm，所述填料位于布水孔板和底板之间。
13.根据权利要求12所述的虹吸往复式生物过滤器，其特征在于：所述虹吸破坏管与净化腔体相接处位于底板上方，并于格栅下方。
14.根据权利要求12所述的虹吸往复式生物过滤器，其特征在于：所述填料为圆形EPS填料，其密度为20-60kg/m3，其粒径为1-4mm，且其粒径不小于布水孔板和底板上孔的孔径，所述填料表面附着生物膜。
15.根据权利要求14所述的虹吸往复式生物过滤器，其特征在于：所述填料层在净化腔体内的高度占净化腔体的40-70%。
16.根据权利要求8所述的虹吸往复式生物过滤器，其特征在于：所述净化腔体底部还设有排污管路。
说明书
水产养殖废水的生物净化方法及虹吸往复式生物过滤器
技术领域
本发明涉及水产养殖系统的水处理技术领域，具体来说涉及一种去除水产养殖废水中氨氮(TAN)的方法和用于该方法的虹吸往复式生物过滤器。
背景技术
在鱼类养殖过程中，氮的各种不同化合物是产生的主要废弃物。其中，氨氮是鱼排泄物中的一个重要成分，它对鱼的毒性很大，一般鱼类养殖水体中要求总氨氮量不高于1mg/L，或非离子态氨小于0.025mg/L。
生物净化装置是循环水产养殖系统的重要装置，其通过附着在填料表面或者是悬浮在水体中的硝化细菌将氨氮转化为亚硝酸盐，最后转化为硝酸盐，从而将氨氮转化为毒性较小的硝态氮。
几乎所有的循环水系统都要使用固定膜生物过滤器，生物净化装置对于氨氮的去除能力大部分取决于适合硝化细菌生长的总表面积。为了达到效率最大化，使用的填料必须具有高比表面积，同时还需要有足够的孔隙率来保证水的流态。
目前比较常用的生物净化装置有浸没式过滤器、滴流式过滤器、生物转盘(RBC)、珠子过滤器和流化沙床生物过滤器。每种生物过滤器都具有它们各自的优点和缺点。浸没式过滤器、珠子过滤器和流化沙床过滤器都工作在耗氧环境下，完全依靠进水中的溶氧来维持生物膜对于氧的需要。如果由于某些特殊原因，进水中的溶氧过低，整个滤器就会由于缺氧而不能正常工作。相反的，滴流式生物过滤器和RBC具有一个共同的优点就是在正常工作条件下，它们都可以向水体中进行增氧。另外，还能达到一定的脱气效果。但滴流式过滤器和RBC型过滤器都有一个明显的缺点就是填料比表面积较低。由于滤器的成本基本上是和它的总表面积成正比的，因此会使的该类型的过滤器体积较大而且成本较高。滴流式过滤器和RBC型过滤器的另一个缺点就是如果不对悬浮颗粒进行足够的控制，很容易造成生物堵塞。异养型细菌的生长速度比自养型硝化细菌快100倍。它们的数量在一小时内可以翻倍，然而对于硝化细菌来说这可能需要花上几天的时间。这样的生长速度和对氧的大量消耗会使的生物膜底层的硝化细菌由于缺氧而窒息，最终死亡从生物膜上脱落。
可见，现有的水产养殖系统的过滤器不能同时兼具高氨氮去除效率、结构简单、运行费用低、适用范围广泛、占地面积小、运行稳定和可连续工作等特点。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有生物过滤器的不足，而提供一种兼具高氨氮去除效率、结构简单、运行费用低、适用范围广泛、占地面积小、运行稳定和可连续工作等优点的虹吸往复式生物过滤器及系统。
虹吸现象是液态分子间引力与位差能造成的。即利用水柱压力差，使水上升再流到低处。由于管口水面承受不同的大气压力，水会由压力大的一边流向压力小的一边，直到两边的大气压力相等，容器内的水面变成相等高度，水就会停止流动。利用虹吸现象很快就可将容器内的水抽出。
为实现上述目的，本发明提供一种水产养殖废水的生物净化方法，包括以下步骤：
a.将废水自上持续灌入装有填料的生物过滤器的净化腔体内;
b.出水管路排水，且排水量小于进水量，净化腔体内水位上升，与净化腔体和出水管路相连的虹吸装置水位同时上升;
c.净化腔体内水位高于虹吸装置顶部，虹吸作用产生;
d.净化腔体内水由出水管路和虹吸装置一并向外排水，且排水量大于进水量，净化腔体内水位降低;
e.破坏虹吸，虹吸作用停止，虹吸装置停止向外排水;
f.重复上述步骤。
进一步地，步骤e为虹吸装置中吸入空气，虹吸作用停止，虹吸装置停止向外排水。
进一步地，步骤b持续时间为1-10min，步骤d持续时间为0.5-5min。
为实现上述目的，本发明还提供一种用于上述水产养殖废水的生物净化方法的虹吸往复式生物过滤器，其包括净化腔体、进水管路、填料、虹吸装置以及出水管路，所述填料设于净化腔体内，所述进水管路位于净化腔体上方，所述出水管路和虹吸装置均与净化腔体相通。
进一步地，所述出水管路和虹吸装置的出水口均低于净化腔体的底部。
进一步地，所述虹吸装置是具有倒U型管段的管路，所述倒U型管段与净化腔体联通。
进一步地，所述虹吸装置是由倒U型管段和贮水管段组成的管路，所述倒U型管段与净化腔体联通，贮水管段与出水管路联通，所述贮水管段与出水管路相接处的位置高于其与倒U型管段相接处，且在其与出水管路相接处附近设有向上的出气口。
进一步地，所述虹吸往复式生物过滤器还具有虹吸破坏管，所述虹吸破坏管为通管，其一端与净化腔体相通，其另一端与虹吸装置的倒U型管段相通。
进一步地，所述净化腔体内还设有一个或多个格栅，所述格栅为纵横交错的结构，其相邻的纵向或横向间隔50-70mm。
进一步地，所述净化腔体内还设有布水装置，其位于格栅上方以及进水管路下方。
进一步地，所述布水装置为布水孔板，其上具有多个孔，且孔径为1-2mm。
进一步地，所述净化腔体内还设有底板，所述底板位于格栅下方以及出水管路和虹吸装置与净化腔体相接的上方，所述底板上具有多个孔，且孔径为1-2mm，所述填料位于布水孔板和底板之间。
进一步地，所述虹吸破坏管与净化腔体相接处位于底板上方，并于格栅下方。
进一步地，所述填料为圆形EPS(发泡聚苯乙烯)填料，其密度为20-60kg/m3，其粒径为1-4mm，且其粒径不小于布水孔板和底板上孔的孔径，所述填料表面附着生物膜。
进一步地，所述填料层在净化腔体内的高度占净化腔体的40-70%。
进一步地，所述净化腔体底部还设有排污管路。
本发明提供的用于水产养殖系统的虹吸往复式生物过滤器具有以下积极进步技术效果：
1.使用一个净化腔体即可实现连续工作;
2.利用虹吸原理实现了净化腔体中水位和填料不断的自动上升和下降的循环往复的运动过程;
3.采用浮性生物填料——EPS(发泡聚苯乙烯)填料，其密度为20-60kg/m3。在净化腔体内部，填料的浮力使得填料层整体随着水位的上升和下降而产生上下往复运动，在局部设置格栅使填料和填料之间产生相对位移，通过相互之间的摩擦、挤压，实现自净化效果;
4.填料的运动改善了生物膜表面固、液两相之间营养物质的传质情况，提高硝化反应效率，氨氮去除效率高，运行稳定;
5.结构简单、制造和运行费用低、占地面积小、适用范围广泛。