申请日2018.11.27
公开(公告)日2019.03.22
IPC分类号C02F11/02; C02F11/121; C02F103/20
摘要
本发明涉及用于水产养殖污泥的曝气生物质滤除和营养转化装置，该装置包括过滤段和压力段;所述的过滤段包括多级滤料层，各级滤料层之间通过法兰连接，各级滤料层底部设有承托层，所述的承托层底部为穿孔板，上部装填滤料;所述的压力段包括设置在过滤段上的压力管，该压力管内水柱高度保持在1.0～1.5m，使其下方过滤段的滤除过程在恒压条件下进行，所述的压力管顶部设有溢流口，多余流量通过溢流口导出;所述的过滤段还连接有曝气装置，对各级滤料层截留的固体颗粒物进行快速的好氧转化。与现有技术相比，本发明可实现对水产养殖污泥的快速滤除和快速营养转化，具有明显的环境效益和经济效益。
权利要求书
1.用于水产养殖污泥的曝气生物质滤除和营养转化装置，其特征在于，该装置包括过滤段和压力段;
所述的过滤段包括多级滤料层，各级滤料层之间通过法兰连接，各级滤料层底部设有承托层，所述的承托层底部为穿孔板，上部装填滤料;
所述的压力段包括设置在过滤段上的压力管，该压力管内水柱高度保持在1.0～1.5m，使其下方过滤段的滤除过程在恒压条件下进行，所述的压力管顶部设有溢流口，多余流量通过溢流口导出;
所述的过滤段还连接有曝气装置，对各级滤料层截留的固体颗粒物进行快速的好氧转化。
2.根据权利要求1所述的用于水产养殖污泥的曝气生物质滤除和营养转化装置，其特征在于，所述的各级滤料层内装填的滤料的孔隙率沿水流方向逐级减小，最小一级滤料的孔隙率为65%-70%。
3.根据权利要求1所述的用于水产养殖污泥的曝气生物质滤除和营养转化装置，其特征在于，所述的各级滤料层内装填的滤料主要选用生物质滤料，并配以轻质非生物质滤料作为调节其孔隙率的骨架结构。
4.根据权利要求3所述的用于水产养殖污泥的曝气生物质滤除和营养转化装置，其特征在于，所述的生物质滤料包括秸秆、木屑、稻壳或果壳;所述的轻质非生物质滤料包括陶粒或多孔塑料。
5.根据权利要求3所述的用于水产养殖污泥的曝气生物质滤除和营养转化装置，其特征在于，所述的生物质滤料在使用前进行筛分，去除细小粉末颗粒，并进行浸洗，去除对养殖对象有毒害元素。
6.根据权利要求1所述的用于水产养殖污泥的曝气生物质滤除和营养转化装置，其特征在于，所述的承托层铺设孔隙率大、高强度、耐腐蚀、结构及性质均稳定的承托材料，其孔隙率与其对应滤料层内滤料匹配，其厚度依据装置大小调整，所述的承托材料包括卵石。
7.根据权利要求1所述的用于水产养殖污泥的曝气生物质滤除和营养转化装置，其特征在于，所述的曝气装置包括空气泵、空气导管和曝气管，各级滤料层底部承托层内均设有曝气管，所述的空气泵通过空气导管连接各曝气管。
8.根据权利要求7所述的用于水产养殖污泥的曝气生物质滤除和营养转化装置，其特征在于，所述的曝气管为设有多个孔口朝向滤料层的穿孔管，所述的空气导管上设有调节阀和气体流量计;
所述曝气装置曝气可与滤除同步进行，也可以在滤除停止后进行。
9.根据权利要求1所述的用于水产养殖污泥的曝气生物质滤除和营养转化装置，其特征在于，所述的装置顶部进水，底部出水，进水管与水产养殖单元中的潜水泵相连，出水管接入营养液收集池，各管道上配备阀门和流量计;所述装置的过滤流速小于溢流流速的50%时，停止滤除，进入营养转化过程。
10.根据权利要求1所述的用于水产养殖污泥的曝气生物质滤除和营养转化装置，其特征在于，所述的装置配备支架，用于固定与架设装置。
说明书
用于水产养殖污泥的曝气生物质滤除和营养转化装置
技术领域
本发明涉及一种环境保护技术领域的装置，具体是一种用于水产养殖污泥的曝气生物质滤除和营养转化装置。
背景技术
随着世界人口的迅速增长，资源消耗加大，环境污染加剧，传统的粗放养殖模式已经不再能满足人类与时代的需求。在此背景下，工业化循环水养殖得以发展。它将排出的养殖废水加以处理后再次投入养殖使用，具有不受区域限制、占地面积小、高密度集约化、节水、废水排放可控等多方面优势，是一种极具潜力的现代化水产养殖方式。
但是，这种高密度的水产养殖模式需要在养殖水体中投放大量饵料，进而会产生大量的污泥，包括残余饵料和代谢粪便。相关研究表明，20%的饵料不会被养殖对象所摄入而直接沉积于水体中;20%-30%摄入的饵料会被养殖对象转化为粪便，通过排泄进入水体中;36%的饵料会转化成有机废物;约75%的氮、磷饲料会被遗留在水中。这些物质不仅污染水质，引发水体富营养化，也会严重威胁养殖对象的正常生长。
传统的水产养殖污泥处理方式是利用机械滤除将其截留，并通过反冲洗排出系统。这种处理方式带来大量污泥处理、处置的问题。事实上，水产养殖污泥中富含可被生物降解的有机物及氮、磷等无机盐类，将其直接作为废弃物降解去除造成了营养资源的浪费。如果能将截留的固体物质有效转化为营养物(种植营养液)，用于经济植物的生长，将会同时产生明显的环境效益和经济效益。
如何同步实现水产养殖污泥颗粒的高效滤除和营养转化具有重要意义。其中滤料的选择、级配和装置的设计成为关键问题。传统水处理滤池滤料(如石英砂、陶粒等)对于水产养殖污泥不具有针对性，因此，需要提出新的滤料结合方式，使得既能对水产养殖污泥进行高效截留，又能促进有机固体颗粒物的营养转化。近年来，农林业废弃生物质作为滤料被应用于废水处理中。木质纤维素类生物质(如秸秆)作为天然的聚合物，富含纤维素，具有很强的吸附能力。并且它们密度小、易粉碎、表面结构松散、孔隙率大、吸水性强，可以有效截留污水中的悬浮颗粒物。同时该类物质也可以提供微生物附着载体，并能够释放一定的碳源，因此对于截留的有机颗粒物具有更高效的转化能力。我国具有非常丰富的废弃生物质资源，如若能将其用于废水处理中，一方面可以实现废弃生物质资源的合理处置，避免通过其他方式处理所带来的环境污染问题。一方面也能充分发挥其剩余价值，避免资源浪费。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种避免污染、合理利用资源的用于水产养殖污泥的曝气生物质滤除和营养转化装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：用于水产养殖污泥的曝气生物质滤除和营养转化装置，其特征在于，该装置包括过滤段和压力段;
所述的过滤段包括多级滤料层，各级滤料层之间通过法兰连接，各级滤料层底部设有承托层，所述的承托层底部为穿孔板，上部装填滤料;
所述的压力段包括设置在过滤段上的压力管，该压力管内水柱高度保持在1.0～1.5m，使其下方过滤段的滤除过程在恒压条件下进行，所述的压力管顶部设有溢流口，多余流量通过溢流口导出;所述装置的过滤流速小于溢流流速的50%时，停止滤除，进入营养转化过程。
所述的过滤段还连接有曝气装置，对各级滤料层截留的固体颗粒物进行快速的好氧转化。
所述的各级滤料层内装填的滤料的孔隙率沿水流方向逐级减小，最小一级滤料的孔隙率为65%-70%。
所述的各级滤料层内装填的滤料主要选用生物质滤料，并配以轻质非生物质滤料作为调节其孔隙率的骨架结构。
所述的生物质滤料，应选用孔隙率较大、吸水性好、易于微生物挂膜、不会持续浸出对养殖对象有毒害元素的木质纤维素类滤料，如秸秆、木屑、稻壳或果壳等。在使用前需对滤料进行筛分，去除细小粉末，并进行浸洗，去除对养殖对象有毒害元素。
所述的轻质非生物质滤料选用结构稳定且孔隙率略大于最大一级生物质滤料的材料，如陶粒或多孔塑料等。轻质非生物质滤料的用量、掺混比例结合生物质滤料本身的物理特性(粒径、孔隙率、吸水性)而定。
所述的承托层铺设孔隙率大、高强度、耐腐蚀、结构及性质均稳定的承托材料，其孔隙率与其对应滤料层内滤料匹配，其厚度依据装置大小调整，所述的承托材料包括卵石。
所述的曝气装置包括空气泵、空气导管和曝气管，各级滤料层底部承托层内均设有曝气管，所述的空气泵通过空气导管连接各曝气管。
所述的曝气管为设有多个孔口朝向滤料层的穿孔管，所述的空气导管上设有调节阀和气体流量计。所述曝气装置曝气可与滤除同步进行，也可以在滤除停止后进行。
所述的装置顶部进水，底部出水，进水管与水产养殖单元中的潜水泵相连，出水管接入营养液收集池，各管道上配备阀门和流量计。
所述的装置配备支架，用于固定与架设装置。支架采用高强度、耐高温、耐腐蚀、耐老化的材料制成，具体尺寸根据实际需要进行设计。
所述装置的过滤段和压力段采用高强度、耐高温、耐腐蚀、耐老化的材料制成，管径及高度根据实际养殖单元尺寸和养殖量进行设计。
为提高装置运行效率，实际工程中应设置多组滤柱同步运行。具体装置数量依据水产养殖单元的尺寸和养殖量、滤料对水产养殖污泥的截留速率和营养转化速率以及营养洗脱速率综合考虑而定。
与现有技术相比，本发明对于水产养殖污泥的截留效率高，且能对水产养殖污泥实现快速营养转化，不仅解决传统水产养殖污泥的处理问题，同时，能够达到资源化利用的目的，具有明显的环境效益与经济效益。