一種連續(xù)流式生物絮凝水處理反應(yīng)器及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及循環(huán)水養(yǎng)殖水處理領(lǐng)域，尤其涉及的是一種連續(xù)流式生物絮凝水處理 反應(yīng)器及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 循環(huán)水養(yǎng)殖方式能夠節(jié)水、節(jié)地，實現(xiàn)全年的高密度集約化養(yǎng)殖。但是水產(chǎn)動物的 蛋白需求明顯高于哺乳動物，僅約20-30%的投喂蛋白質(zhì)被轉(zhuǎn)化成魚獲物，大部分N元素不 能被利用而存在于養(yǎng)殖水體中，一般養(yǎng)殖水體中的碳氮比（C/N)低于4. 0。循環(huán)水養(yǎng)殖用水 通常首先通過固液分離機去除大部分的懸浮顆粒物，然后使用硝化反應(yīng)器將水體中的氨氮 通過自養(yǎng)硝化細菌的硝化作用轉(zhuǎn)變亞硝氮，直至硝態(tài)氮，但是固液分離需要消耗大量能源 和排除大量廢水，目前開發(fā)的固液分離機大多性能不夠穩(wěn)定，而且養(yǎng)殖水體硝氮過高也會 對魚類的福利產(chǎn)生負面影響。通常，當(dāng)硝態(tài)氮高于l〇〇mg/L就要適當(dāng)換水，閉合式循環(huán)水養(yǎng) 殖系統(tǒng)日換水率小于5 %，半閉合循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)日換水率為5-15 %。
[0003] 此外，每生產(chǎn)Ikg鮮魚需消耗l-3kg干飼料。全球大約1/3的魚粉產(chǎn)量被用作魚 類飼料原料，生產(chǎn)Ikg羅非魚大約需要消耗I. 41kg野生魚資源（鮮重），每生產(chǎn)Ikg海產(chǎn)肉 食性魚類大約消耗5. 16kg野生魚資源，可是野生魚資源是有限的，飼料短缺被認(rèn)為是水產(chǎn) 養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的主要限制因素之一。
[0004] 研宄者根據(jù)異養(yǎng)細菌生長代謝需求特征，提出將養(yǎng)殖水體中的C/N提高到15以 上，促進異養(yǎng)細菌的生長繁殖，形成微生物絮凝體，而異養(yǎng)微生物的同化作用可以快速去除 水體中的氨氮，并將其轉(zhuǎn)化為可被魚蝦攝食的微生物有機氮，從而高效地控制水質(zhì)和提高 飼料利用率。并且，相關(guān)研宄者成功將硝態(tài)氮作為生物絮凝反應(yīng)器的底物，實現(xiàn)了硝態(tài)氮的 去除和生物絮凝體的生產(chǎn)。研宄表明，絮體可以直接被水產(chǎn)動物攝食，或者作為飼料中魚粉 的替代品。絮體的粗蛋白含量一般為20-60 %，粗脂肪含量為1-5 %，能量20-25) kj/g，可以 部分滿足養(yǎng)殖對象的營養(yǎng)需求；絮凝體中含有的其他物質(zhì)對水產(chǎn)養(yǎng)殖也具有重要意義，比 如短鏈脂肪酸、聚β輕丁酸（P〇ly -|3Hiydroxybutyrate，PHB)和某些生物未知因子等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提出一種循環(huán)水養(yǎng)殖用水處理的連續(xù)流式生物絮凝反應(yīng)器，同步去除循環(huán) 水養(yǎng)殖用水中懸浮固體顆粒物、氨氮、亞硝氮和硝氮等污染物，剩余的生物絮凝體可作為水 產(chǎn)飼料蛋白源。
[0006] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種連續(xù)流式生物絮凝水處理反應(yīng)器，包含一圓柱形筒體，圓柱形筒體內(nèi)部設(shè)置 中隔板（5)將圓柱形筒體分為體積比I : 1的左右兩部分，一部分為反應(yīng)區(qū)（6)，另一部分 為沉淀區(qū)（7);反應(yīng)區(qū)（6)上部設(shè)置進水口（2)，通過進水口（2)通入待處理的污水，沉淀區(qū) (7)上部設(shè)置出水口（4)，處理后的水從出水口排出，中隔板正中央設(shè)有一個流水孔（10)， 使反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)中的混合液可以充分流通；中隔板（5)下部和反應(yīng)器底部保持一定空隙 作為回泥口（12);在沉淀區(qū)（7)的底部設(shè)置一個傾斜的導(dǎo)泥板（11)，將沉淀區(qū)內(nèi)的沉淀物 通過回泥口（12)重新導(dǎo)流進入反應(yīng)區(qū)（6)參與反應(yīng)，反應(yīng)區(qū)（6)底部設(shè)有一曝氣盤（13)， 通過頂部空氣入口（1)向曝氣盤（13)導(dǎo)入空氣，對反應(yīng)區(qū)攪拌、曝氣、增氧。
[0008] 所述的水處理反應(yīng)器中，所述反應(yīng)器由一臺離心泵（15)提供進水，離心泵（15)進 水管與水產(chǎn)養(yǎng)殖污水出水口連接，離心泵（15)出水管分為兩路支管，一路支管連接反應(yīng)區(qū) (6)的進水口，另一路支管直接接回循環(huán)水養(yǎng)殖單元入水口，兩路支管均設(shè)有流量計及水流 量調(diào)節(jié)的閥門（9)。
[0009] 所述的水處理反應(yīng)器中，所述反應(yīng)區(qū)底部設(shè)有一個排泥口（14)，在生物絮凝體達 到一定量時打開排泥口收集多余的生物絮體，用作水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的餌料。
[0010] 所述的水處理反應(yīng)器中，所述圓柱形筒體高210cm、直徑IOOcm ;所述進水口（2) 設(shè)在反應(yīng)區(qū)高190cm高處，所述出水口（4)設(shè)在沉淀區(qū)（7)高180cm處；中隔板（5)為寬 100cm，長195cm的矩形板，其寬度與圓柱形筒體直徑相等。
[0011] 所述的水處理反應(yīng)器中，所述流水孔設(shè)置在距反應(yīng)器底部50cm處，其直徑為 IOcm0
[0012] 所述的水處理反應(yīng)器中，所述中隔板（5)下部和反應(yīng)器底部保持IOcm的空隙作為 回泥口（12)。
[0013] 所述的水處理反應(yīng)器中，所述導(dǎo)泥板（11)與圓柱形筒體底部呈30°斜角。
[0014] 所述的水處理反應(yīng)器中，所述反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)頂蓋上各開設(shè)有一個直徑45cm的 檢查口（3)。
[0015] 所述的水處理反應(yīng)器中，所述曝氣盤由一根總長250cm的納米微管以直徑40cm環(huán) 繞兩周形成。
[0016] 應(yīng)用上述任一所述水處理反應(yīng)器的水處理方法，在生物絮凝反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)（6) 預(yù)先填充培養(yǎng)好生物絮凝體，啟動絮凝反應(yīng)，養(yǎng)殖廢水經(jīng)離心泵進入反應(yīng)區(qū)，曝氣反應(yīng)，沉 淀區(qū)沉淀后上層潔凈水通過出水口重回循環(huán)水養(yǎng)殖單元，渾濁反應(yīng)液沉淀后的絮凝體污泥 經(jīng)導(dǎo)泥板重回反應(yīng)區(qū)；養(yǎng)殖用水通過生物絮凝反應(yīng)器處理并實現(xiàn)二次利用。
[0017] 本發(fā)明運用生物絮凝反應(yīng)器處理循環(huán)水養(yǎng)殖用水，使用一個水處理單元同步去除 循環(huán)水養(yǎng)殖用水中懸浮固體顆粒物、氨氮、亞硝氮和硝氮等污染物，不需要固液分離機，減 少裝備投入和減少換水；生物絮凝反應(yīng)器內(nèi)多余的絮凝體可用作水產(chǎn)動物的鮮飼料或飼料 原料，實現(xiàn)系統(tǒng)投飼中N的再次利用，節(jié)約養(yǎng)殖成本。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明生物絮凝反應(yīng)器的剖視圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明生物絮凝反應(yīng)器的俯視圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明基于生物絮凝反應(yīng)器的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)側(cè)視圖。
[0021] 圖中標(biāo)號的含義為：1.空氣入口，2.進水口，3.檢查口，4.出水口，5.中隔板， 6.反應(yīng)區(qū)，7.沉淀區(qū)，8.流量計，9.閥門，10.流水孔，11.導(dǎo)泥板，12.回泥口，13.曝氣盤， 14.排泥口，15.離心泵，16.養(yǎng)殖槽，17.集污槽，18.排污管道，19.閥門，20.緩沖池，21.支 架，22.地面，23.連通管道，24.鋼絲隔網(wǎng)。
【具體實施方式】
[0022] 以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。
[0023] 參考圖1和圖2,該生物絮凝反應(yīng)器包括一高210cm，直徑IOOcm的圓柱形筒體，圓 柱形筒體內(nèi)部設(shè)置中隔板5將圓柱形筒體分為體積比I : 1的左右兩部分，一部分為反應(yīng) 區(qū)6,另一部分為沉淀區(qū)7。反應(yīng)器6頂部設(shè)置進水口 2,進水口 2設(shè)在反應(yīng)區(qū)高190cm高 處，沉淀區(qū)7設(shè)置出水口 4,出水口 4設(shè)在沉淀區(qū)7高180cm處。中隔板5為寬100cm，長 195cm的矩形板，其寬度與圓柱形筒體直徑相等。中隔板正中央距反應(yīng)器底部50cm處設(shè)有 一個直徑IOcm的流水孔10,使反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)中的混合液可以充分流通。中隔板5下部和 反應(yīng)器底部保持IOcm空隙作為回泥口 12。在沉淀區(qū)7的底部設(shè)置一個傾斜的導(dǎo)泥板11， 將沉淀區(qū)內(nèi)的沉淀物通過回泥口 12重新導(dǎo)流進入反應(yīng)區(qū)6參與反應(yīng)，導(dǎo)泥板11與圓柱形 筒體底部呈30°斜角。反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)頂蓋上各開設(shè)有一個直徑45cm的檢查口 3。用一 根總長250cm的納米微管以直徑40cm環(huán)繞兩周成曝氣盤13,設(shè)置在反應(yīng)區(qū)6底部，通過頂 部空氣入口 1導(dǎo)入空氣，進行攪拌、曝氣、增氧。
[0024] 反應(yīng)器由一臺離心泵15(2. 2kW，總流量8m3/h)提供進水，離心泵15進水管與養(yǎng)殖 單元出水口（水產(chǎn)養(yǎng)殖污水）連接，離心泵15出水管分為兩