申请日 20200806
公开（公告）日 20201103
IPC分类号 C02F9/08; C02F103/20
摘要
本发明属于水处理技术领域，涉及一种工厂化养殖废水循环处理系统，包括机械过滤单元、臭氧单元、缓冲单元、光催化单元以及高效增氧单元；机械过滤单元通过缓冲单元以及光催化单元与高效增氧单元相连通；高效增氧单元向光催化单元提供氧气；光催化单元通过臭氧单元与缓冲单元相连通；臭氧单元接入机械过滤单元。本发明提供了一种系统简单、可操性高、运行维护方便、处理周期短、无二次污染以及可有效减少系统NO3‑N的积累的工厂化养殖废水循环处理系统。
权利要求书
1.一种工厂化养殖废水循环处理系统，其特征在于：所述工厂化养殖废水循环处理系统包括机械过滤单元（1）、臭氧单元（2）、缓冲单元（3）、光催化单元（4）以及高效增氧单元（5）；所述机械过滤单元（1）通过缓冲单元（3）以及光催化单元（4）与高效增氧单元（5）相连通；所述高效增氧单元（5）向光催化单元（4）提供氧气；所述光催化单元（4）通过臭氧单元（2）与缓冲单元（3）相连通；所述臭氧单元（2）接入机械过滤单元（1）。
2.根据权利要求1所述的工厂化养殖废水循环处理系统，其特征在于：所述机械过滤单元（1）包括转鼓式微滤机（12）；所述转鼓式微滤机（12）上设置有废水进口、反冲洗管（121）、进气孔（122）以及出水管（123）；所述臭氧单元（2）通过进气孔（122）向转鼓式微滤机（12）内腔中提供臭氧；所述废水进口通过转鼓式微滤机（12）内腔与出水管（123）相贯通；所述反冲洗管（121）与转鼓式微滤机（12）内腔相贯通；所述出水管（123）的开口接入缓冲单元（3）。
3.根据权利要求2所述的工厂化养殖废水循环处理系统，其特征在于：所述机械过滤单元（1）还包括第一管道泵（11）以及废水管道（13）；所述第一管道泵（11）通过废水管道（13）与废水进口相贯通；所述转鼓式微滤机（12）所采用的滤布的孔径为40～60 um；所述进气孔（122）的孔径为6～8 mm。
4.根据权利要求3所述的工厂化养殖废水循环处理系统，其特征在于：所述臭氧单元（2）包括臭氧发生器（21）；所述臭氧发生器（21）上设置有臭氧出气口（211）、第一通气口（212）、第二通气口（213）、第一进水口（214）以及第二进水口（215）；所述第一通气口（212）通过臭氧发生器（21）内腔与第二通气口（213）相贯通；所述臭氧发生器（21）内腔通过臭氧出气口（211）接入进气孔（122）；所述光催化单元（4）依次通过第一进水口（214）、臭氧发生器（21）内腔以及第二进水口（215）与缓冲单元（3）相连通。
5.根据权利要求4所述的工厂化养殖废水循环处理系统，其特征在于：所述缓冲单元（3）包括集水池（31）、第一提升泵（32）以及第一管道（34）；所述出水管（123）的开口接入集水池（31）；所述第二进水口（215）接入集水池（31）；所述第一提升泵（32）置于集水池（31）液面之下；所述第一提升泵（32）通过第一管道（34）与光催化单元（4）相连通。
6.根据权利要求5所述的工厂化养殖废水循环处理系统，其特征在于：所述缓冲单元（3）包括还包括与第一提升泵（32）并行设置的第二提升泵（33）；所述第二提升泵（33）的结构与第一提升泵（32）的结构完全相同；所述第一管道（34）与第一提升泵（32）或第二提升泵（33）相连通。
7.根据权利要求6所述的工厂化养殖废水循环处理系统，其特征在于：所述光催化单元（4）包括光催化反应器（41）；所述光催化反应器（41）整体呈圆柱体结构或立方体结构；所述光催化反应器（41）的中心轴线位置设置有紫外灯管（411）；所述光催化反应器（41）的顶部以及底部分别设置有与光催化反应器（41）内部相贯通的出水口（416）以及第三进水口（415）；所述光催化反应器（41）内部沿光催化反应器（41）的轴向自上而下依次设置上层格栅网、下层格栅网以及曝气盘（418）；所述上层格栅网以及下层格栅网之间形成光催化反应区（414）；所述光催化反应区（414）中填充有光催化剂（412）；所述第一管道（34）依次通过第三进水口（415）、下层格栅网、光催化反应区（414）以及上层格栅网与出水口（416）相贯通；所述曝气盘（418）上设置有进气口（417）；所述高效增氧单元（5）通过进气口（417）与曝气盘（418）相贯通；所述出水口（416）分别与高效增氧单元（5）以及第一进水口（214）相贯通。
8.根据权利要求7所述的工厂化养殖废水循环处理系统，其特征在于：所述光催化剂（412）在光催化反应区（414）中的填充量是光催化反应区（414）总体积的30%-60%；所述光催化剂（412）包括载体（412a）以及分布在载体（412a）表层的活性组分（412b）；所述载体（412a）的材料是塑料浮球或聚丙烯纤维；所述载体（412a）的形状为球体或立方体，所述载体（412a）的直径或边长为10～20 mm；所述活性组分（412b）是二氧化钛或三价金属。
9.根据权利要求8所述的工厂化养殖废水循环处理系统，其特征在于：所述紫外灯管（411）的功率为320～2400 W，所述紫外灯管（411）的紫外光波长为250～300 nm；所述上层格栅网与下层格栅网的结构完全相同，所述上层格栅网与下层格栅网的孔径均是5～15mm；所述光催化反应区（414）的垂直高度为0.6～1.2 m。
10.根据权利要求9所述的工厂化养殖废水循环处理系统，其特征在于：所述高效增氧单元（5）包括制氧机（51）、溶氧管道（52）、第二管道（53）、第二管道泵（54）以及排水口；所述制氧机（51）包括O2输送管（511）；所述O2输送管（511）依次通过第二管道（53）、溶氧管道（52）以及第二管道泵（54）与排水口相贯通；所述O2输送管（511）通过进气口（417）与曝气盘（418）相贯通；所述溶氧管道（52）的内部结构为螺旋结构。
说明书
工厂化养殖废水循环处理系统
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种废水循环处理系统，尤其涉及一种工厂化养殖废水循环处理系统。
背景技术
随着我国经济快速发展和社会生活水平的提高，水产品的需求量逐年增大，我国对水产养殖业发展的关心和扶持力度明显增强，水产养殖业发展取得了显著成绩，但水产养殖业的快速发展也不同程度地存在对水生态环境的破坏。
对于水产养殖来说，本质上是养水。养殖废水中的主要污染物有NH3-N、NO3-N、NO2-N、COD、TP、TSS及有害生物。养殖废水如得不到及时有效处理，不仅恶化养殖水域环境，而且会导致鱼类、虾蟹类等的爆发性疾病，甚至大面积死亡，养殖产品质量和产量下降。工厂化水产养殖是指集现代工业技术于一体的工厂化、集约化养殖模式。它作为一种新型养殖模式，突破了传统养殖方式的弊端，能减少养殖过程对周边水环境依赖，降低养殖过程中污水排放，提高成活率、降低养殖风险、提高产量和品质，实现绿色养殖。目前国内工厂化水产养殖废水的处理大多是先通过机械过滤设备将养殖废水中的大部分固体废弃物去除，再通过微生物的生化作用将经物理过滤后的养殖废水中的大部分NH3-N、NO3-N、NO2-N、COD、TP污染物降解，再利用紫外线或者臭氧对生物净化后的养殖废水进行杀菌消毒，最后通过增氧风机对杀菌消毒后的养殖废水进行复氧后重新回用到各养殖池中。
悬浮颗粒分布规律表明，绝大多数悬浮颗粒粒径分布在100um以下，尤其在高密度养殖系统中，小于30um颗粒的比例(质量比)更高，占水中TSS总悬浮物的80％-90％，除去这部分颗粒常用的物理方法(如沉淀和筛滤)效果不佳。另外，该处理方法中的生物净化系统常因控制不好而导致对污染物的处理效果不佳，且其在净化污染物的过程中还普遍存在如下问题：①生化系统需要激活和驯化微生物，具备一定的微生物量后才能正式投入使用，不能随启随用；②养殖废水中污染物浓度较低，营养物质(正常BOD：N：P＝100：5：1)不平衡和缺失，导致生化系体对NH3-N、NO3-N、NO2-N污染物的去除效果不佳或很差；③因不同区域的气候条件影响，致使生化系统对污染物去除效果不稳定；④生物系统需要一定的水力停留时间才能实现对污染物充分的生化降解。且该处理方法中的增氧系统普遍是通过鼓风曝气的方式给养殖用水增氧，该增氧方法不仅复氧效率不高，而且能耗也较高。
针对目前的工厂化水产养殖废水处理中存在的问题，综合高效、环保和经济因素考虑，需寻找出一种高效、稳定、可控的养殖废水处理系统。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种系统简单、可操性高、运行维护方便、处理周期短、无二次污染以及可有效减少系统NO3-N的积累的工厂化养殖废水循环处理系统。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种工厂化养殖废水循环处理系统，其特征在于：所述工厂化养殖废水循环处理系统包括机械过滤单元、臭氧单元、缓冲单元、光催化单元以及高效增氧单元；所述机械过滤单元通过缓冲单元以及光催化单元与高效增氧单元相连通；所述高效增氧单元向光催化单元提供氧气；所述光催化单元通过臭氧单元与缓冲单元相连通；所述臭氧单元接入机械过滤单元。
作为优选，本发明所采用的机械过滤单元包括转鼓式微滤机；所述转鼓式微滤机上设置有废水进口、反冲洗管、进气孔以及出水管；所述臭氧单元通过进气孔向转鼓式微滤机内腔中提供臭氧；所述废水进口通过转鼓式微滤机内腔与出水管相贯通；所述反冲洗管与转鼓式微滤机内腔相贯通；所述出水管的开口接入缓冲单元。
作为优选，本发明所采用的机械过滤单元还包括第一管道泵以及废水管道；所述第一管道泵通过废水管道与废水进口相贯通；所述转鼓式微滤机所采用的滤布的孔径为40～60um；所述进气孔的孔径为6～8mm。
作为优选，本发明所采用的臭氧单元包括臭氧发生器；所述臭氧发生器上设置有臭氧出气口、第一通气口、第二通气口、第一进水口以及第二进水口；所述第一通气口通过臭氧发生器内腔与第二通气口相贯通；所述臭氧发生器内腔通过臭氧出气口接入进气孔；所述光催化单元依次通过第一进水口、臭氧发生器内腔以及第二进水口与缓冲单元相连通。
作为优选，本发明所采用的缓冲单元包括集水池、第一提升泵以及第一管道；所述出水管的开口接入集水池；所述第二进水口接入集水池；所述第一提升泵置于集水池液面之下；所述第一提升泵通过第一管道与光催化单元相连通。
作为优选，本发明所采用的缓冲单元包括还包括与第一提升泵并行设置的第二提升泵；所述第二提升泵的结构与第一提升泵的结构完全相同；所述第一管道与第一提升泵或第二提升泵相连通。
作为优选，本发明所采用的光催化单元包括光催化反应器；所述光催化反应器整体呈圆柱体结构或立方体结构；所述光催化反应器的中心轴线位置设置有紫外灯管；所述光催化反应器的顶部以及底部分别设置有与光催化反应器内部相贯通的出水口以及第三进水口；所述光催化反应器内部沿光催化反应器的轴向自上而下依次设置上层格栅网、下层格栅网以及曝气盘；所述上层格栅网以及下层格栅网之间形成光催化反应区；所述光催化反应区中填充有光催化剂；所述第一管道依次通过第三进水口、下层格栅网、光催化反应区以及上层格栅网与出水口相贯通；所述曝气盘上设置有进气口；所述高效增氧单元通过进气口与曝气盘相贯通；所述出水口分别与高效增氧单元以及第一进水口相贯通。
作为优选，本发明所采用的光催化剂在光催化反应区中的填充量是光催化反应区总体积的30％-60％；所述光催化剂包括载体以及分布在载体表层的活性组分；所述载体的材料是塑料浮球或聚丙烯纤维；所述载体的形状为球体或立方体，所述载体的直径或边长为10～20mm；所述活性组分是二氧化钛或三价金属。
作为优选，本发明所采用的紫外灯管的功率为320～2400W，所述紫外灯管的紫外光波长为250～300nm；所述上层格栅网与下层格栅网的结构完全相同，所述上层格栅网与下层格栅网的孔径均是5～15mm；所述光催化反应区的垂直高度为0.6～1.2m。
作为优选，本发明所采用的高效增氧单元包括制氧机、溶氧管道、第二管道、第二管道泵以及排水口；所述制氧机包括O2输送管；所述O2输送管依次通过第二管道、溶氧管道以及第二管道泵与排水口相贯通；所述O2输送管通过进气口与曝气盘相贯通；所述溶氧管道的内部结构为螺旋结构。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种工厂化养殖废水循环处理系统，包括机械过滤单元、臭氧单元、缓冲单元、光催化单元以及高效增氧单元；机械过滤单元通过缓冲单元以及光催化单元与高效增氧单元相连通；高效增氧单元向光催化单元提供氧气；光催化单元通过臭氧单元与缓冲单元相连通；臭氧单元接入机械过滤单元。机械过滤单元用于去除养殖废水中的大部分总悬浮固体(TSS)；臭氧单元用于对养殖废水进行氧化、杀菌、增氧，还能改变养殖废水中小粒径颗粒表面电荷的性质和大小，使带电的小颗粒聚集，起到一定的微絮凝作用，可助于机械过滤单元对养殖废水中小粒径颗粒的去除；光催化单元可将养殖废水中氨氮(NH3-N)的直接氧化去除，可减少系统亚硝态氮(N02-N)、硝态氮(N03-N)的富集，同时还能对养殖废水进行杀菌消毒；高效增氧单元用于对养殖废水的快速增氧。该系统稳定可靠，可高效、快速的对养殖废水进行除杂、净化、杀菌、增氧，将处理后的养殖废水回收再利用，废水排放量少，减少了水资源的浪费和对周边水环境的污染。养殖设施中的养殖废水通过第一管道泵泵入转鼓式微滤机中，养殖废水进入转鼓式微滤机前和臭氧混合，臭氧不仅可以氧化降解养殖废水中的污染物，如COD、NH3-N，还可杀菌消毒、增氧，以及可将养殖废水中的悬浮颗粒物凝聚成大颗粒，经过臭氧预处理后的养殖废水在一定程度上降低了系统的污染负荷以及提高了颗粒物的去除效果，臭氧发生器的冷却系统进水由光催化反应器溢流提供，在液位差的作用下，无动力将冷却循环后的洁净温水排入集水池中，排水口距离集水池液面具有一定距离，即实现了跌水富氧，又给系统循环水增加了一些热量；臭氧预处理后的废水进入转鼓式微滤机中，在滤布的拦截作用下，废水中的大部分颗粒物被基本除去，臭氧的引入提高了转鼓式微滤机对小颗粒物质的去除效果，转鼓式微滤机的出水口距离集水池液面具有一定高度，可实现跌水富氧；经过物理过滤后的废水通过提升泵泵入光催化反应器中发生一系列反应，在无光催化剂区域发生杀菌消毒反应，在有光催化剂区域既发生杀菌消毒反应，又会产生具有强氧化性的羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O2-)，可直接将循环水中的NH3-N氧化成N2除去，另外，紫外灯产生的热量可被循环水吸收，减少了后续系统热量的补充，另外曝气盘提供的氧气不仅可以加快水体中污染物的传质和光催化剂的传质，还能加快光催化体系自由基的形成，整个过程反应时间短，效果好；经过除杂、催化氧化、杀菌消毒的无毒害循环水在制氧机和溶氧管道的作用下最终形成绿色友好型的循环水体，最后通过第二管道泵将满足增殖鱼类需求的循环水体泵入养殖设施中。该系统简单，可操性高，运行维护方便，处理周期短，无二次污染，可有效减少系统NO3-N的积累，进而减少系统的补水量，另外，光催化剂的稳定性好，使用寿命长，且其活性可再生，降低了运行成本，整个系统可高效的实现工厂化养殖废水的无害化、稳定化循环处理。
发明人 （吴德明;林茂寒;郑欢;）