公布日：2023.06.27
申请日：2023.01.10
分类号：C02F3/32(2023.01)I;C02F7/00(2006.01)I;A01K63/04(2006.01)I;C02F103/20(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种多通道渔业养殖废水原位处理及在线循环系统，包括主体单元；主体单元包括与第一渔业养殖塘连接、上游的第一模块化单元和与第二渔业养殖塘连接、下游的第二模块化单元；第一模块化单元和第二模块化单元之间设与水位线和底部均保持距离的鱼类洄游折流板，第一模块化单元出水端侧壁、鱼类洄游折流板和第二模块化单元进水端侧壁构成鱼类洄游区；鱼类洄游折流板上方设固定器，固定器连接可调节挡板，可调节挡板有三个档位，第一档位可调节挡板自由端与第一模块化单元出水端侧壁顶端连接，第二档位可调节挡板自由端与鱼类洄游折流板顶端连接，第三档位可调节挡板自由端与第二模块化单元进水端侧壁顶端连接。
权利要求书
1.一种多通道渔业养殖废水原位处理及在线循环系统，其特征在于，包括设于两个渔业养殖塘之间的主体单元；主体单元包括与第一渔业养殖塘连接、位于上游的第一模块化单元和与第二渔业养殖塘连接、位于下游的第二模块化单元；主体单元内位于第一模块化单元和第二模块化单元之间设有与水位线和主体单元底部均保持一定距离的鱼类洄游折流板，第一模块化单元出水端侧壁、鱼类洄游折流板和第二模块化单元进水端侧壁构成鱼类洄游区；鱼类洄游折流板的上方设有固定器，固定器上连接一可调节挡板，可调节挡板具有三个档位，其中第一档位可调节挡板的自由端与第一模块化单元出水端侧壁顶端连接，第二档位可调节挡板的自由端与鱼类洄游折流板顶端连接，第三档位可调节挡板的自由端与第二模块化单元进水端侧壁顶端连接；第一模块化单元和第二模块化单元内均设有曝气装置、上层固定穿孔板、下层支撑穿孔板和多个折流挡板；上层固定穿孔板和下层支撑穿孔板之间设有多孔材料；第一模块化单元与第一渔业养殖塘连接的进水端顶部、第二模块化单元与第二渔业养殖塘连接的出水端顶部以及每个折流挡板的顶部均设有升降式挡板；第一模块化单元和第二模块化单元内沿水流方向的奇数块折流挡板底部、第一模块化单元出水端侧壁底部以及第二模块化单元进水端侧壁底部和出水端侧壁底部均设置过水网格；第二模块化单元进水端侧壁底部和出水端侧壁底部的过水网格均带有升降式挡板，用于允许或阻止对应过水网格过水。
2.根据权利要求1所述的多通道渔业养殖废水原位处理及在线循环系统，其特征在于，主体单元为长方形的地上或半地埋的一组或多组串联、并联或者混合的连接方式呈现；主体单元长宽高比例为1-6:1-3:0.6-3，且高不超过3m，材质为混凝土、砖混、不锈钢、碳钢、玻璃钢中的一种或多种的组合，建造方式为土建、预置构件、模块化整体成型中的一种或多种的混合。
3.根据权利要求1所述的多通道渔业养殖废水原位处理及在线循环系统，其特征在于，过水网格材质为亚克力、玻璃钢、碳钢板材中的一种或几种的组合，并开有直径为10～30mm的圆孔，开孔率为40％～70％。
4.根据权利要求1所述的多通道渔业养殖废水原位处理及在线循环系统，其特征在于，各模块化单元内的上层固定穿孔板和下层支撑穿孔板所夹区域不小于其所在模块化单元总体容积的1/3；上层固定穿孔板和下层支撑穿孔板材质为碳钢、玻璃钢、铝合金中的一种或几种的组合；上层固定穿孔板顶面比主体单元进水处的第一块升降式挡板底端低20cm以上；下层支撑穿孔板底面比过水网格顶端高10cm以上。
5.根据权利要求1所述的多通道渔业养殖废水原位处理及在线循环系统，其特征在于，第一模块化单元的上层固定穿孔板上方设有水生植物；水生植物为美人蕉、菖蒲、鸢尾、风车草、再力花、花叶芦竹、香根草、千屈菜、苦草、菹草、眼子菜、黑藻、金鱼藻中的一种或几种的组合；水生植物种植密度为挺水植物9～15株/m2，沉水植物30～120丛/m2。
6.根据权利要求1所述的多通道渔业养殖废水原位处理及在线循环系统，其特征在于，多孔材料为火山岩、沸石、陶粒、生物炭、竹纤维中的一种或几种的组合；第二模块化单元内位于折流挡板顶部升降式挡板上方设有强化处理材料；强化处理材料为聚氨酯、轻质陶粒漂浮模块、无纺布、石墨烯光催化网中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的多通道渔业养殖废水原位处理及在线循环系统，其特征在于，曝气装置包括潜水风机以及曝气管或曝气盘；潜水风机固定在对应模块化单元底部，功率范围为0.75-20kW，流量为0.5-15m3/min，为交流电或太阳能供电方式的一种或两种的组合；曝气管或曝气盘设置在下层支撑穿孔板上或下方；曝气管两端堵头，中间部分斜向上45°每隔20-50mm均匀开孔；曝气盘设置数量为9个/m2。
8.根据权利要求1所述的多通道渔业养殖废水原位处理及在线循环系统，其特征在于，第一模块化单元和第二模块化单元内底部分别设有第一沉积槽和第二沉积槽，第一沉积槽和第二沉积槽上均设有沉积网，第一沉积槽和第二沉积槽通过连通管连接，第二沉积槽的出口端设置沉积物提升管阀；第一沉积槽、第二沉积槽为安装于对应模块化单元底部的具有一定腔室体积且内部有承重支撑的构筑物，其材质为砖砌、不锈钢、碳钢中的一种或几种的组合；沉积网为嵌合在第一沉积槽、第二沉积槽表面且具有一定开孔密度的面板，面板的开孔直径范围为2-8mm，材质为铁丝、不锈钢、PVC中的一种或几种的组合；连通管管径不小于20mm，材质为PVC、不锈钢、铝合金中的一种或几种的组合；沉积物提升管阀通过弯头和管网的连接向上固定于主体单元或渔业养殖塘水面以上，便于将沉积物定期抽吸清理。
9.根据权利要求1所述的多通道渔业养殖废水原位处理及在线循环系统，其特征在于，所述的多通道渔业养殖废水原位处理及在线循环系统还带有自学习控制系统；自学习控制系统包括水质水量传感器和数据分析及控制系统；水质水量传感器分别设置在主体单元的进水和出水处，通过进水和出水的水质水量实时感知，为数据分析及控制系统提供数据便于形成运行工况的自动实时调控；水质水量传感器根据水质目标要求和处理对象研判需要配置流量、温度、pH、电导率、ORP、SS、DO、COD、氨氮、溶解性磷传感器中的一种或几种的组合；数据分析及控制系统基于水质水量传感器实时监测的水质和水量数据进行分析，通过进水实时监测数据、基于水质目标预设的进出水去除率范围、基于大数据分析结果或模型自学习实现运行工况目标导向的自动调控。
发明内容
针对本领域传统技术如“三池两坝”模式存在的不足，如水质处理效果有待提升、占用养殖水体面积导致养殖量下降等问题，本发明提供了一种多通道渔业养殖废水原位处理及在线循环系统，以抗堵塞人工湿地为技术主体，可集成传感器、智控系统等，从而可通过大数据分析及目标要求自动控制，提升了养殖废水的原位处理效率及确保了水循环，同步实现了鱼类的不同洄游通道与处理要求的耦合，有效减少了因湿地堵塞而造成了运行维护等投资成本。
一种多通道渔业养殖废水原位处理及在线循环系统，包括设于两个渔业养殖塘之间的主体单元；
主体单元包括与第一渔业养殖塘连接、位于上游的第一模块化单元和与第二渔业养殖塘连接、位于下游的第二模块化单元；
主体单元内位于第一模块化单元和第二模块化单元之间设有与水位线和主体单元底部均保持一定距离的鱼类洄游折流板，第一模块化单元出水端侧壁、鱼类洄游折流板和第二模块化单元进水端侧壁构成鱼类洄游区；鱼类洄游折流板的上方设有固定器，固定器上连接一可调节挡板，可调节挡板具有三个档位，其中第一档位可调节挡板的自由端与第一模块化单元出水端侧壁顶端连接，第二档位可调节挡板的自由端与鱼类洄游折流板顶端连接，第三档位可调节挡板的自由端与第二模块化单元进水端侧壁顶端连接；
第一模块化单元和第二模块化单元内均设有曝气装置、上层固定穿孔板、下层支撑穿孔板和多个折流挡板；上层固定穿孔板和下层支撑穿孔板之间设有多孔材料；
第一模块化单元与第一渔业养殖塘连接的进水端顶部、第二模块化单元与第二渔业养殖塘连接的出水端顶部以及每个折流挡板的顶部均设有升降式挡板；
第一模块化单元和第二模块化单元内沿水流方向的奇数块折流挡板底部、第一模块化单元出水端侧壁底部以及第二模块化单元进水端侧壁底部和出水端侧壁底部均设置过水网格；第二模块化单元进水端侧壁底部和出水端侧壁底部的过水网格均带有升降式挡板，用于允许或阻止对应过水网格过水。
主体单元可以为长方形的地上或半地埋的一组或多组串联、并联或者混合的连接方式呈现。
主体单元长宽高比例可以为1-6:1-3:0.6-3，且高不超过3m，材质可以为混凝土、砖混、不锈钢、碳钢、玻璃钢中的一种或多种的组合，建造方式可以为土建、预置构件、模块化整体成型中的一种或多种的混合。
过水网格材质可以为亚克力、玻璃钢、碳钢板材中的一种或几种的组合，并开有直径为10～30mm的圆孔，开孔率为40％～70％。
各模块化单元内的上层固定穿孔板和下层支撑穿孔板所夹区域优选不小于其所在模块化单元总体容积的1/3。
上层固定穿孔板和下层支撑穿孔板材质可以为碳钢、玻璃钢、铝合金中的一种或几种的组合。
优选的，上层固定穿孔板顶面比主体单元进水处的第一块升降式挡板底端低20cm以上。
优选的，下层支撑穿孔板底面比过水网格顶端高10cm以上。
优选的，第一模块化单元的上层固定穿孔板上方设有水生植物。
水生植物可以为美人蕉、菖蒲、鸢尾、风车草、再力花、花叶芦竹、香根草、千屈菜、苦草、菹草、眼子菜、黑藻、金鱼藻中的一种或几种的组合。
水生植物种植密度可以为挺水植物9～15株/m2，沉水植物30～120丛/m2。
多孔材料可以为火山岩、沸石、陶粒、生物炭、竹纤维中的一种或几种的组合。
优选的，第二模块化单元内位于折流挡板顶部升降式挡板上方设有强化处理材料。
强化处理材料可以为聚氨酯、轻质陶粒漂浮模块、无纺布、石墨烯光催化网中的一种或几种的组合。
曝气装置可包括潜水风机以及曝气管或曝气盘。
潜水风机可固定在对应模块化单元底部，功率范围可为0.75-20kW，流量可为0.5-15m3/min，可以为交流电或太阳能供电方式的一种或两种的组合。
曝气管或曝气盘可设置在下层支撑穿孔板上或下方。
可选的，曝气管两端堵头，中间部分斜向上45°每隔20-50mm均匀开孔。
可选的，曝气盘设置数量为9个/m2。
优选的，第一模块化单元和第二模块化单元内底部分别设有第一沉积槽和第二沉积槽，第一沉积槽和第二沉积槽上均设有沉积网，第一沉积槽和第二沉积槽通过连通管连接，第二沉积槽的出口端设置沉积物提升管阀。
第一沉积槽、第二沉积槽可以为安装于对应模块化单元底部的具有一定腔室体积且内部有承重支撑的构筑物，其材质可以为砖砌、不锈钢、碳钢中的一种或几种的组合。
沉积网可以为嵌合在第一沉积槽、第二沉积槽表面且具有一定开孔密度的面板，面板的开孔直径范围可为2-8mm，材质可以为铁丝、不锈钢、PVC中的一种或几种的组合。
连通管管径优选不小于20mm，材质可以为PVC、不锈钢、铝合金中的一种或几种的组合。
沉积物提升管阀可通过弯头和管网的连接向上固定于主体单元或渔业养殖塘水面以上，便于将沉积物定期抽吸清理。
优选的，所述的多通道渔业养殖废水原位处理及在线循环系统还带有自学习控制系统。
自学习控制系统可包括水质水量传感器和数据分析及控制系统。
水质水量传感器可分别设置在主体单元的进水和出水处，可通过进水和出水的水质水量实时感知，为数据分析及控制系统提供数据便于形成运行工况的自动实时调控。
水质水量传感器可根据水质目标要求和处理对象研判需要配置流量、温度、pH、电导率、ORP、SS、DO、COD、氨氮、溶解性磷传感器中的一种或几种的组合。
数据分析及控制系统可基于水质水量传感器实时监测的水质和水量数据进行分析，通过进水实时监测数据、基于水质目标预设的进出水去除率范围、基于大数据分析结果或模型自学习实现运行工况目标导向的自动调控。
本发明的渔业养殖塘与主体单元前后串联，实现连续进水和鱼类等的洄游通道畅通。渔业养殖塘可根据养殖类型以及对养殖水体水质需求人为设定不同的功能区，如对水质要求较低的I型渔业养殖塘和对水质要求较高的II型渔业养殖塘。
本发明构建了一种新型的多通道渔业养殖废水原位处理及在线循环系统，可高效利用养殖面积获得更多渔业产量的同时，根据养殖需求和水质目标自动控制实现养殖废水的处理和循环，节约尾水处理成本和占地。本发明除可应用于渔业养殖废水处理和循环领域外，还可广泛用于微污染地表水处理、河湖生态修复等领域。
本发明的主体单元可选自生态塘、生态沟渠、植草沟、表流湿地及缓流河道中的一种或几种的组合。本发明可广泛应用于渔业养殖废水的治理和循环、微污染地表水处理、污水处理厂尾水深度处理、河湖生态修复、生活污水治理等领域。
本发明与现有技术相比，有益效果有：
1)减少了现有模式下污水处理对占地面积的需求，节省了空间，可实现原位处理和循环使用；
2)同步削减抗生素等新污染物，可减少鱼病、环境卫生等问题；
3)可根据养殖目标和养殖区域的分区要求实时监测水质、水量浓度并自动选择工况，节约能耗的同时强化养殖废水处理；
4)灵活多样的设置方式，可以单独使用或者作为后端深度处理工艺，也可以多组平均布置，同步实现养殖废水治理和循环。
（发明人：孔令为;李凌;成水平;黄丹萍;李思亮;耿莉莉）