申请日 20200513
公开（公告）日 20210129
IPC分类号 C02F3/32; C02F3/06; A01G31/02; C02F103/20
摘要
本实用新型公开了一种池塘养殖废水集中处理和再利用的悬浮基质水生蔬菜滤床系统，属于养殖废水处理与循环利用技术领域。所述悬浮基质水生蔬菜滤床系统，包括：蔬菜种植池、配水渠和集水渠，所述蔬菜种植池内设有数个浮筏，所述浮筏包括楠竹框架和设于楠竹框架内的床体，所述床体包括上层网片、下层网箱以及悬浮填充于下层网箱内的悬浮陶粒基质，所述上层网片上种植水生蔬菜。所述蔬菜种植池的底部投放有滤食性贝类，所述蔬菜种植池的底部两端分别设有纳米微孔曝气盘，所述蔬菜种植池底部设有多孔收水管和总收水管。该悬浮基质水生蔬菜滤床系统不易堵塞，基质易更换，可深度处理养殖废水并持续生产出具有经济价值的蔬菜，综合回收利用资源同时具有经济效益。
权利要求书
1.一种池塘养殖废水集中处理和再利用的悬浮基质水生蔬菜滤床系统，其特征在于，包括：
蔬菜种植池(1)、配水渠(2)和集水渠(3)，所述蔬菜种植池(1)的底部投放有滤食性贝类(11)，所述蔬菜种植池(1)的底部两端分别设有纳米微孔曝气盘(13)，所述蔬菜种植池(1)底部设有多孔收水管(12)和总收水管(15)，所述多孔收水管(12)与总收水管(15)的一端连通；
所述蔬菜种植池(1)内设有数个浮筏(17)，所述浮筏(17)包括楠竹框架(6)和设于楠竹框架(6)内的床体，所述床体包括上层网片(7)、下层网箱(9)以及悬浮填充于下层网箱(9)内的悬浮陶粒基质(8)，所述上层网片(7)和下层网箱(9)分别固定于楠竹框架(6)，所述上层网片(7)上种植水生蔬菜(10)；
所述蔬菜种植池(1)的前侧设有配水渠(2)，该配水渠(2)内设有进水管(4)，所述配水渠(2)靠近所述蔬菜种植池(1)一侧渠壁上设有进水孔(5)；
所述蔬菜种植池(1)的后侧设有集水渠(3)，所述集水渠(3)内设有溢流管(16)，所述溢流管(16)与总收水管(15)的另一端连通。
2.根据权利要求1所述的池塘养殖废水集中处理和再利用的悬浮基质水生蔬菜滤床系统，其特征在于，所述配水渠(2)靠近所述蔬菜种植池(1)一侧渠壁上设有若干进水孔(5)，所述进水孔(5)的内径为10cm。
3.根据权利要求1所述的池塘养殖废水集中处理和再利用的悬浮基质水生蔬菜滤床系统，其特征在于，所述蔬菜种植池(1)底部坡度为0.5％，采用砖石与混凝土建造，表面做防渗处理。
4.根据权利要求1所述的池塘养殖废水集中处理和再利用的悬浮基质水生蔬菜滤床系统，其特征在于，所述楠竹框架(6)为长方形框架，长×宽＝6m×2m，能浮于水面；所述楠竹框架(6)上每隔0.5米用分隔竹竿(18)将楠竹框架(6)分隔成小长方形框架，所述上层网片(7)和下层网箱(9)的网目为1.0cm，下层网箱(9)长度和宽度与楠竹框架(6)一致，高30cm，所述悬浮陶粒基质(8)厚度为30cm，陶粒粒径为1～2cm，孔隙率为0.4。
5.根据权利要求1所述的池塘养殖废水集中处理和再利用的悬浮基质水生蔬菜滤床系统，其特征在于，所述浮筏(17)间隔布设于蔬菜种植池(1)内，各浮筏(17)之间间隔30cm，所述浮筏(17)总面积占蔬菜种植池(1)面积的70％。
6.根据权利要求1所述的池塘养殖废水集中处理和再利用的悬浮基质水生蔬菜滤床系统，其特征在于，滤食性贝类(11)的投放初始密度为5个/m2。
7.根据权利要求1所述的池塘养殖废水集中处理和再利用的悬浮基质水生蔬菜滤床系统，其特征在于，所述多孔收水管(12)为PVC管，且所述多孔收水管(12)上设有收水孔，所述收水孔孔径为0.6cm，溢流管(16)管顶高度可调节。
8.根据权利要求1所述的池塘养殖废水集中处理和再利用的悬浮基质水生蔬菜滤床系统，其特征在于，所述纳米微孔曝气盘(13)通过进气管(14)连通鼓风机进行曝气。
说明书
一种池塘养殖废水集中处理和再利用的悬浮基质水生蔬菜滤 床系统
技术领域
本实用新型属于养殖废水处理与循环利用技术领域，具体涉及一种池塘养殖废水集中处理和再利用的悬浮基质水生蔬菜滤床系统。
背景技术
我国是世界上最大的水产养殖国，其中淡水池塘养殖是我国现阶段水产养殖的主要生产模式，而且这种以淡水池塘养殖为主导的状况在未来很长一段时间内难以改变。但是随着水产养殖向规模化、集约化的方向发展，由于养殖密度过高，过量投饵等原因，池塘养殖投放饲料所含氮的利用率只有12%～16%，磷利用率只有10%～17%，池塘养殖过程中定期更新换水和养殖结束排水过程中，大量富含氮、磷等营养物质的养殖废水直接排入周边水域，造成了水资源的巨大浪费，水产养殖废水逐渐成为一个新的污染源，严重影响该行业可持续发展。为了减少养殖污染对水域生态环境的影响，我国水污染防治法规定，从事水产养殖应当保护水域生态环境，科学确定养殖密度，合理投饵和使用药物，防止污染水环境。我国正逐步出台相应的养殖废水排放标准和管理规范，制定和执行水产养殖废水排放许可证制度。目前关于水产养殖废水循环利用的研究主要针对工厂化水产养殖，国内对池塘养殖废水净化与水资源再生利用研究在近几年虽然取得一定成果，但其推广应用尚处于起步阶段。因此，当前我国应当研发适于推广应用的池塘养殖废水集中处理与循环利用技术，减少污染物排放，保护渔业生态环境。
现有对养殖废水的集中处理方法主要有物理处理技术、化学处理技术和生物生态处理技术。物理处理技术和化学处理技术适于处理工厂化养殖等产生的高浓度养殖废水。生物生态处理技术修复效果好、经济性强且更加贴近自然，因而更适于集中处理具有排放量大、有机物浓度相对偏低等特点的池塘养殖废水。生物生态处理技术主要包括生物接触氧化膜法处理技术、曝气生物滤池处理技术、稳定塘处理系统、自然湿地处理技术、人工湿地处理技术和植物滤床技术等。
稻田湿地等自然湿地处理系统可吸纳、降解不同来源的氮磷和有机物等污染，但在雨季稻田湿地还会产生一定的径流，成为富营养化的来源；养殖废水仅靠灌入周边湿地进行净化，受养殖池塘和自然湿地分布的限制。稳定塘处理系统具有基建投资省、运行费用低、管理维护方便、运行稳定可靠等诸多优点，但是占地面积大、净化效果受气温等自然因素影响，仅适于小城镇附近有可利用的天然养鱼塘、天然废塘等条件的区域。此外，稻田湿地、稳定塘处理系统等净化能力有限，需配比的占地面积需求大，限制其推广应用。人工湿地适用于处理水量大、污染物浓度低的养殖废水，但人工湿地处理养殖废水存在构建成本高，基质孔隙容易堵塞，且不易更换、产生额外的经济成本和土地资源不足等问题。另外，目前人工湿地种植植物一般为生物量大、根系发达的常绿植物，缺乏经济价值，一定程度上影响人工湿地推广应用。曝气生物滤池处理工艺和生物接触氧化膜法处理技术，具有容积负荷和水力负荷大，占地面积、基建投资少，出水水质好等特点，但运行过程中由于滤料堵塞，必须通过反冲洗恢复水处理特性，存在使用和维护费用过大的不足，且不能将养殖废水中的氮磷营养得到资源化利用。
水生植物滤床技术是一项可净化多种废水的绿色水处理技术，已被证实可用于富营养化湖泊和河流水体处理，矿山排水处理，暴雨径流处理，养猪场废水处理，农村生活污水处理，微污染水源水处理等。但目前并没有专门适用于池塘养殖废水处理的水生植物滤床系统。且现有水生植物滤床系统不含滤料和基质，处理效率降低。因此，为了增加植物滤床过滤净化效果同时防止基质堵塞，本发明提出一种用于池塘养殖废水处理和循环利用的悬浮基质水生蔬菜滤床系统。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，而提供一种池塘养殖废水集中处理和再利用的悬浮基质水生蔬菜滤床系统，该系统可深度处理养殖废水并持续生产出具有经济价值的蔬菜，综合利用资源同时具有经济效益。
本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提供一种池塘养殖废水集中处理和再利用的悬浮基质水生蔬菜滤床系统，包括：蔬菜种植池、配水渠和集水渠，所述蔬菜种植池的底部投放有滤食性贝类，所述蔬菜种植池的底部两端分别设有纳米微孔曝气盘，所述蔬菜种植池底部设有多孔收水管和总收水管，所述多孔收水管与总收水管的一端连通；
所述蔬菜种植池内设有数个浮筏，所述浮筏包括楠竹框架和设于楠竹框架内的床体，所述床体包括上层网片、下层网箱以及悬浮填充于下层网箱内的悬浮陶粒基质，所述上层网片和下层网箱分别固定于楠竹框架，所述上层网片上种植水生蔬菜，所述楠竹框架为长方形框架；
所述蔬菜种植池的前侧设有配水渠，该配水渠内设有进水管，所述配水渠靠近所述蔬菜种植池一侧渠壁上设有进水孔；
所述蔬菜种植池的后侧设有集水渠，所述集水渠内设有溢流管，所述溢流管与总收水管的另一端连通。
其中一些实施例中，所述配水渠靠近所述蔬菜种植池一侧渠壁上设有若干进水孔，所述进水孔的内径为10cm。
其中一些实施例中，所述蔬菜种植池底部坡度为0.5%，采用砖石与混凝土建造，表面做防渗处理。
其中一些实施例中，所述楠竹框架为长方形框架，长×宽=6 m×2 m，能浮于水面；所述楠竹框架上每隔0.5米用分隔竹竿分隔成小长方形框架，所述上层网片平铺于楠竹框架并用绳索固定，所述下层网箱为顶端开口的长方体网箱结构；所述上层网片和下层网箱的网目为1.0 cm，下层网箱长度和宽度与楠竹框架一致，高30cm，所述水生蔬菜扦插在上层网片上，所述悬浮陶粒基质厚度为30 cm，陶粒粒径为1～2 cm，孔隙率为0.4。所述上层网片覆盖在楠竹框架上，用绳索将所述上层网片四周固定在所述楠竹框架上。所述下层网箱的上部四周开口用绳索固定在所述楠竹框架上。上层网片与楠竹框架悬浮于水面，下层网箱悬浮于水面下。所述下层网箱的四个角可挂重物，防止网箱卷曲以及调节浮筏在水面的高度。
其中一些实施例中，所述浮筏间隔布设于蔬菜种植池内，各浮筏之间间隔30 cm，所述浮筏总面积占蔬菜种植池面积的70%。
其中一些实施例中，滤食性贝类的投放初始密度为5个/m2。
其中一些实施例中，所述多孔收水管为PVC管，且所述多孔收水管上设有收水孔，所述收水孔孔径为0.6cm，溢流管管顶高度可调节。
其中一些实施例中，所述纳米微孔曝气盘通过进气管连通鼓风机进行曝气。
其中一些实施例中，水芹菜适宜冬春季生长，空心菜适宜夏秋季生长。由此，滤床中由水芹菜和空心菜组成的植物配置组合可形成周年蔬菜供应。而且水芹菜为多年生蔬菜，长江中下游地区可越冬，一次种植，常年收益，蔬菜种植过程中不施加任何肥料，持续净化和利用池塘养殖废水中氮磷营养物质并产生持续的经济效益。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
1、相比普通蔬菜滤床，本实用新型的滤床床体填充了悬浮陶粒基质在植物根系下方，陶粒依靠浮力作用形成厚度均匀的悬浮层，微生物附着生长在悬浮陶粒基质上，陶粒基质有巨大的比表面积，可生长数量可观的生物膜，以提高废水处理效率。同时，陶粒基质悬浮于蔬菜根系下，使蔬菜根系和悬浮陶粒基质能充分接触和交互作用，悬浮陶粒基质表面附着和吸附的有机营养物质降解后能及时供给到蔬菜根系。另外，蔬菜根系得到悬浮陶粒基质的保护，而且由于植物的光合作用，在蔬菜根系和悬浮陶粒基质交汇处形成良好的好氧、缺氧和厌氧的微环境，实现根系和悬浮陶粒基质生物膜表面生化反应的同步进行，包括有机物降解和硝化反硝化作用，有利于脱氮和除磷。
2、滤床底部放养滤食性贝类等底栖软体动物，底栖软体动物通过滤食作用摄取颗粒性有机物，促进了颗粒性难降解有机物的可溶性，提高了水中有机物的可生化性，并大量吸收养殖废水中的悬浮颗粒物、浮游植物和碎屑，滤食性贝类可在系统停止运行期间人工去除或置换。
3、该系统集水生植物、底栖动物和生物膜净化于一体，养殖废水在滤床内处于流动状态，可同时通过漂浮的蔬菜根系网滤层和悬浮陶粒基质过滤拦截或吸附沉降，以及底栖软体动物的滤食及持续消化去除悬浮颗粒态氮磷和有机质。另外，通过蔬菜同化吸收和漂浮的蔬菜根系表面和悬浮陶粒基质表面生长的生物膜及其它共生生物吸收转化营养物质，使养殖废水中营养物质回收利用。另外，水生蔬菜根系分泌物质可促进根系表面生物膜上氮细菌、嗜磷菌的生长，协同提高净化效率。
4、该系统在不添加任何肥料情况下实现水生蔬菜连作和蔬菜的周年供应，且同时回收利用了养殖废水的氮磷营养。水芹菜适宜冬春季生长，空心菜适宜夏秋季生长。由此，滤床中由水芹菜和空心菜组成的植物配置组合可形成周年蔬菜供应。而且水芹菜为多年生蔬菜，长江中下游地区可越冬，一次种植，常年收益，蔬菜种植过程中不施加任何肥料，持续净化和利用池塘养殖废水中多余氮磷营养物质并产生持续的经济效益。
5、该系统中蔬菜浮伐框架为楠竹制成，材料简单易得，且不产生二次污染，对环境破坏程度小；浮伐结构简易、制作安装方便，对操作者的技能要求较低；植物根系生长时不会破坏浮床，浮床可重复使用。床面为网片，适用于空心菜等匍匐茎水生蔬菜充分接触水面，生成更多的不定根以充分汲取养分生长繁殖。
6、植物滤床中悬浮性污染物在水力剪切作用下不断脱落形成积泥，种植蔬菜换茬期间，以及系统停止运行期间，可将浮筏取出后，取出悬浮陶粒基质进行清洗或更换，并清除滤床底部的淤泥以去除有机物质和营养物，淤泥可用于农田堆肥转化成高效有机肥，以达到资源的可循环利用，既实现氮磷营养盐的循环利用，又避免长期运行后因积泥释放营养盐而造成处理效果下降的问题，不会出现类似人工湿地和砾石床易堵塞的问题，可保证出水SS较低，省去后续的沉淀工序，节约工程费用和土地。
7、相比普通蔬菜滤床，在滤床前端和后端增加了底部微纳米曝气系统，滤床前端和后端曝气活化水体，在净化池内依次形成好氧区—厌氧区—好氧区，有利于降解养殖废水中的有机质污染物，可配备空气流量计控制曝气强度，从而控制滤床内部溶解氧水平。曝气搅动使废水与悬浮陶粒基质和蔬菜根系表面生物膜充分接触，而且空气的搅动促进了老化生物膜的脱落，使悬浮陶粒基质和蔬菜根系表面的生物膜具有较高的生物活性。
发明人 （陶玲;李晓莉;李谷;彭亮;代黎黎;）