專利名稱：一種水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理過程資源化產(chǎn)飼料蛋白的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖水處理技術(shù)，尤其涉及一種工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)去除 氨氮過程及利用其生產(chǎn)飼料蛋白的裝置。
背景技術(shù)：
工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)因具有資源節(jié)約、環(huán)境友好的特點(diǎn)，已成為世界范圍內(nèi)大 力推崇發(fā)展的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式。傳統(tǒng)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的核心處理技術(shù)主要為生物過濾，即通 過硝化-反硝化處理單元將養(yǎng)殖水體中的主要污染物氨氮通過硝化(公式1，2)及反硝化 作用(公式3)轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)庖莩鱿到y(tǒng)，其化學(xué)簡式NH3+C02+1. 502 — Ν02>Η20+Η+N02>C02+0 . 502 — NO3-NO3-+有機(jī)碳一N2 個(gè)然而在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中，上述方法仍然面臨如下弊端(1)由于工廠化循環(huán) 水養(yǎng)殖系統(tǒng)水體有機(jī)負(fù)荷低，自身有機(jī)物濃度難以滿足完全異養(yǎng)反硝化的需要，脫氮 效率有限，因此需要人為提供有機(jī)碳源。但若添加液體碳源，則因養(yǎng)殖水質(zhì)狀況不同 而難以準(zhǔn)確計(jì)量添加量，從而面臨有機(jī)物過量造成的水質(zhì)波動(dòng)及反應(yīng)衍生副產(chǎn)物的風(fēng) 險(xiǎn)，且裝置配置及工況運(yùn)行要求均較高，不適宜養(yǎng)殖水體處理。若采用可降解聚合物如 PBSboly-butylene-succinate，聚丁二酸丁二醇酯)等作為固體碳源，雖然避免了液體碳 源添加的計(jì)量問題，但仍然存在成本高、碳源釋放效率低等問題，從而制約了系統(tǒng)的反硝化 效率。此外，若采用完全的自養(yǎng)反硝化(如硫自養(yǎng)反硝化)進(jìn)行脫氮，則因?yàn)樵摲磻?yīng)會(huì)大量 積累副產(chǎn)物硫酸鹽，極易誘導(dǎo)養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)大量增殖硫酸鹽還原菌將其轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧瘹?，從?對(duì)養(yǎng)殖對(duì)象造成毒害。(2)養(yǎng)殖系統(tǒng)在不同養(yǎng)殖周期內(nèi)水質(zhì)存在波動(dòng)，其脫氮單元在非正常 運(yùn)行工況下易產(chǎn)生N2O等脫氮副產(chǎn)物污染環(huán)境，有悖于工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)“環(huán)境友好” 的基本特點(diǎn)。(3)養(yǎng)殖周期內(nèi)未被同化吸收的氮素通過上述途徑轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)產(chǎn)物去除，失去 了被養(yǎng)殖對(duì)象再次利用的機(jī)會(huì)，造成系統(tǒng)整體營養(yǎng)鹽同化利用效率低。(4)上述硝化-反硝 化過程一般通過配置生物濾器，濾料極易受水中固體顆粒及老化脫落生物膜的影響發(fā)生淤 積堵塞，并且去除速率受限傳質(zhì)，從而影響系統(tǒng)整體的單位體積負(fù)荷性能與運(yùn)行穩(wěn)定性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理過程資源 化產(chǎn)飼料蛋白的裝置。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理過程資 源化產(chǎn)飼料蛋白的裝置，它包括鼓風(fēng)機(jī)、計(jì)量泵、進(jìn)水管、導(dǎo)氣管、反應(yīng)室、第一電磁閥、上 部排水管、上部排泥管、第二電磁閥、盤型布?xì)馄鳌⒌谌姶砰y、下部排水管、第四電磁閥、下 部排泥管、資源化回收室、可編程控制器、裝置支撐架。鼓風(fēng)機(jī)與導(dǎo)氣管連接，導(dǎo)氣管在反應(yīng) 室頂部中心位置垂直向下插入，進(jìn)水管與計(jì)量泵連接后與反應(yīng)室的底部室壁垂直連接，進(jìn)水管在反應(yīng)室中心部分向下彎曲，上部排水管與反應(yīng)室中部壁垂直連接。上部排泥管在資 源化回收室的頂部中心位置垂直向下插入，下部排水管與資源化回收室的底部室壁垂直連 接，下部排泥管與資源化回收室底部中心位置垂直向下連接。上部排水管、上部排泥管、下 部排水管、下部排泥管分別與電磁閥第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥相 連接。第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、鼓風(fēng)機(jī)、計(jì)量泵分別與可編程控 制器相連接。本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型通過改變傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中氨氮的去除 途徑，將原先反硝化過程所需要的有機(jī)碳源“后碳前用”，通過序批式運(yùn)行模式參數(shù)變化的 選擇壓調(diào)控而抑止硝化反應(yīng)過程，最終將廢水中的碳、氮等物質(zhì)成為反應(yīng)中大量增殖的異 養(yǎng)微生物營養(yǎng)元素而去除，形成菌絮體后作為飼料蛋白質(zhì)源被養(yǎng)殖對(duì)象二次利用。本實(shí)用 新型克服了傳統(tǒng)生物膜處理過程受限傳質(zhì)的影響，在廢水凈化的同時(shí)提高了養(yǎng)殖系統(tǒng)整體 的營養(yǎng)鹽同化利用效率，對(duì)于循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水處理具有處理效率高、單位體積處理負(fù)荷 高、可實(shí)現(xiàn)裝備化等諸多優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理過程資源化產(chǎn)飼料蛋白的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，鼓風(fēng)機(jī)1、計(jì)量泵2、進(jìn)水管3、導(dǎo)氣管4、反應(yīng)室5、第一電磁閥6、上部排水管 7、上部排泥管8、第二電磁閥9、盤型布?xì)馄?0、第三電磁閥11、下部排水管12、第四電磁閥 13、下部排泥管14、資源化回收室15、可編程控制器16、裝置支撐架17。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水生物處理過程資源化產(chǎn)飼料蛋白裝置，包括鼓風(fēng)機(jī)1、 計(jì)量泵2、進(jìn)水管3、導(dǎo)氣管4、反應(yīng)室5、第一電磁閥6、上部排水管7、上部排泥管8、第二電 磁閥9、盤型布?xì)馄?0、第三電磁閥11、下部排水管12、第四電磁閥13、下部排泥管14、資源 化回收室15、可編程控制器16，裝置支撐架17。該裝置的各部分連接關(guān)系為鼓風(fēng)機(jī)1采用軟管與導(dǎo)氣管4連接，導(dǎo)氣管4在反應(yīng) 室5頂部中心位置垂直向下插入，導(dǎo)氣管4頂部高與反應(yīng)室5頂部2-5cm，導(dǎo)氣管4末端與 反應(yīng)室5底部距離3-5cm。進(jìn)水管3與計(jì)量泵2連接后與反應(yīng)室5的底部室壁垂直連接， 進(jìn)水管3在反應(yīng)室5中心部分向下彎曲，末端距離上部排泥管8頂部2-3cm。上部排水管7 與反應(yīng)室中部壁垂直連接，連接高度為反應(yīng)室5整體高度的0. 375。上部排泥管8在資源化 回收室15的頂部中心位置垂直向下插入，下部排水管12與資源化回收室15的底部室壁垂 直連接，下部排泥管14與資源化回收室15底部中心位置垂直向下連接。上部排水管7、上 部排泥管8、下部排水管12、下部排泥管14分別與電磁閥6、9、11、13相連接。電磁閥6、9、 11、13及鼓風(fēng)機(jī)1，計(jì)量泵2與可編程控制器16相連接。裝置構(gòu)建材料采用食品級(jí)樹脂，厚 度4mm。裝置采用裝置支撐架17支撐。本方法的實(shí)施依賴于本實(shí)用新型中的一體化生物絮體培養(yǎng)與資源化回收裝置，該 裝置工作過程如下水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水由計(jì)量泵2抽提經(jīng)由進(jìn)水管3進(jìn)入反應(yīng)室5后，鼓風(fēng)機(jī)1 工作產(chǎn)生氣體經(jīng)導(dǎo)氣管4連接盤型步氣器10進(jìn)入反應(yīng)室5進(jìn)行好氧反應(yīng)，周期反應(yīng)運(yùn)行完 畢后，凈化后廢水由第一電磁閥6控制的上部排水管7排出，部分絮體由第二電磁閥9控制的上部排泥管8排入下部的資源化回收室15，資源化回收室15內(nèi)絮體顆粒積累至一定量后 由第四電磁閥13控制的下部排泥管14排出后使用，剩余少量廢水由第三電磁閥11控制的 下部排水管12排出。電磁閥6、9、11、13及鼓風(fēng)機(jī)1，計(jì)量泵2的運(yùn)行時(shí)長與開關(guān)順序均由 可編程控制器16控制。反應(yīng)室5的體積計(jì)算方法為水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)主循環(huán)單位流量(L/h)與3. 5的乘積， 資源化回收室15的體積為反應(yīng)5體積的90%。裝置整體高徑比(H/D)應(yīng)控制在5. 5-7. 5 范圍內(nèi)。本實(shí)用新型的工作過程如下1.裝置強(qiáng)化培養(yǎng)與啟動(dòng)過程通過人工強(qiáng)化營養(yǎng)的方式以水產(chǎn)養(yǎng)殖底泥為接種源，在裝置中培養(yǎng)可快速利用 廢水中氮素用于自身合成的異養(yǎng)微生物。方法為采用水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)高峰期的池塘底泥 為接種物，接種濃度MLSS控制在10-15g/L，采用如下配制的營養(yǎng)液進(jìn)行強(qiáng)化培養(yǎng)，具體 配方為(mg/L) 100 (NH4) 2S04，35NH4C1，78K2HP04，3IKH2PO4, 95MgS04 · 7H20，37KC1，并按照 體積比 1500 1 的量添加微量元素(mg/L) :640EDTA,550FeS04 · 7H20, 230ZnS04 · 7H20, 340MnS04 .H20，75CuS04 ·5Η20，47Co (NO3)2 ·6Η20，25 (NH4) 5Mo7024 ·4Η20。以乙酸納、蔗糖、糖蜜 按質(zhì)量比7 2 1添加作為有機(jī)碳源，且營養(yǎng)液總碳氮比以質(zhì)量比計(jì)控制在10-12。采用 序批式運(yùn)行模式，啟動(dòng)后前六天循環(huán)周期為進(jìn)水lh，好氧反應(yīng)23h，沉淀0. 8h，排水0. 2h， 之后將裝置內(nèi)污泥沉淀0. 8h后至底部排掉40-60%后繼續(xù)培養(yǎng)，循環(huán)周期變更為進(jìn)水lh， 好氧反應(yīng)1. 7h，沉淀0. 2小時(shí)，排水0. Ih,單周期運(yùn)行時(shí)間3h，日運(yùn)行周期8次，運(yùn)行時(shí)間為 4周2.裝置調(diào)試與生產(chǎn)過程通過序批式運(yùn)行模式及相關(guān)參數(shù)調(diào)整“淘汰”硝化細(xì)菌并促使異養(yǎng)細(xì)菌形成結(jié) 構(gòu)緊密、沉降性好的絮體顆粒。方法為將實(shí)際養(yǎng)殖廢水與乙酸納、蔗糖、糖蜜按質(zhì)量比 3:2: 5組成的有機(jī)碳源按碳氮質(zhì)量比10的比例預(yù)混合后由進(jìn)水管3自下而上流入反應(yīng) 室5，運(yùn)行參數(shù)為進(jìn)水lh，好氧反應(yīng)1. 7h，沉淀0. 2小時(shí)，排泥0. 5min，排水0. lh，單周期運(yùn) 行時(shí)間3h，日運(yùn)行周期8次，進(jìn)水過程不充氣以節(jié)約能耗。3.絮體飼料蛋白收獲過程通過重力沉降分離收獲后，經(jīng)簡單風(fēng)干處理即可用于養(yǎng)殖對(duì)象飼料替代蛋白源。 周期運(yùn)行完畢后凈化廢水由上部排水管7排出后重新回用至養(yǎng)殖系統(tǒng)，水體體積交換比 62. 5-75%，部分生物絮體由上部排泥管8排入資源化回收室15，單周期排放比例為反應(yīng)室 5內(nèi)系統(tǒng)總泥量的6-7%。資源化回收室15內(nèi)收集的絮體顆粒經(jīng)下部排泥管14排出后經(jīng) 由自然風(fēng)干用做養(yǎng)殖對(duì)象飼料蛋白源，排放周期間隔12小時(shí)，日排放2次，每周期排泥完畢 后，剩余少量水體由下部排水管12排出。裝置內(nèi)所有排泥與排水過程均由電磁閥6、9、11、 13經(jīng)可編程控制器16控制。本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
為，首先在反應(yīng)室5中定向增殖異養(yǎng)微生物，方 法為采用水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)高峰期的池塘底泥為接種物，接種濃度MLSS控制在10-15g/ L，采用如下配制的營養(yǎng)液進(jìn)行強(qiáng)化培養(yǎng)，具體配方為(mg/L) 100 (NH4) 2S04,35NH4C1, 78K2HP04, 3IKH2PO4,95MgS04 · 7H20, 37KC1，并按照體積比 1500 1 的量添加微量元素 (mg/L) :640EDTA,550FeS04 · 7H20,230ZnS04 · 7H20,340MnS04 · H20，75CuS04 · 5H20,47Co(N03)2 · 6Η20，25(ΝΗ4)5Μο7024 · 4H20。以乙酸納、蔗糖、糖蜜按質(zhì)量比 7 2 1添 加作為有機(jī)碳源，且營養(yǎng)液總碳氮比以質(zhì)量比計(jì)控制在10-12。采用序批式運(yùn)行模式，啟動(dòng) 后前六天循環(huán)周期為進(jìn)水lh，好氧反應(yīng)23h，沉淀0. 8h，排水0. 2h，之后將裝置內(nèi)污泥沉 淀0. 8h后至底部排掉40-60%后繼續(xù)培養(yǎng)，循環(huán)周期變更為進(jìn)水lh，好氧反應(yīng)1. 7h，沉淀 0. 2小時(shí)，排水0. lh，單周期運(yùn)行時(shí)間3h，日運(yùn)行周期8次，待運(yùn)行約4周后，裝置內(nèi)出水氨 氮、COD去除率穩(wěn)定與95%以上，生物絮體產(chǎn)量大于850g/(m3 ·(!)，表明運(yùn)行效果趨與穩(wěn)定， 裝置啟動(dòng)成功，可用于后續(xù)的實(shí)際水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理。將實(shí)際養(yǎng)殖廢水與乙酸納、蔗糖、糖蜜按質(zhì)量比3 2 5組成的有機(jī)碳源按碳氮 質(zhì)量比10的比例預(yù)混合后由進(jìn)水管3自下而上流入反應(yīng)室5，運(yùn)行參數(shù)為進(jìn)水lh，好氧反 應(yīng)1. 7h，沉淀0. 2小時(shí)，排泥0. 5min，排水0. lh，單周期運(yùn)行時(shí)間3h，日運(yùn)行周期8次，進(jìn)水 過程不充氣以節(jié)約能耗。周期運(yùn)行完畢后凈化廢水由上部排水管7排出后重新回用至養(yǎng)殖 系統(tǒng)，水體體積交換比62. 5-75%，部分生物絮體由上部排泥管8排入資源化回收室15，單 周期排放比例為反應(yīng)室5內(nèi)系統(tǒng)總泥量的6-7%。資源化回收室15內(nèi)收集的絮體顆粒經(jīng) 下部排泥管14排出后經(jīng)由自然風(fēng)干用做養(yǎng)殖對(duì)象飼料蛋白源，排放周期間隔12小時(shí)，日排 放2次，每周期排泥完畢后，剩余少量水體由下部排水管12排出。裝置內(nèi)所有排泥與排水 過程均由電磁閥6、9、11、13經(jīng)可編程控制器16控制。下表為該方法對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水凈化效果及相應(yīng)的裝置生產(chǎn)性能與絮體營養(yǎng)特 性
權(quán)利要求一種水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理過程資源化產(chǎn)飼料蛋白的裝置，其特征在于，它包括鼓風(fēng)機(jī)(1)、計(jì)量泵(2)、進(jìn)水管(3)、導(dǎo)氣管(4)、反應(yīng)室(5)、第一電磁閥(6)、上部排水管(7)、上部排泥管(8)、第二電磁閥(9)、盤型布?xì)馄?10)、第三電磁閥(11)、下部排水管(12)、第四電磁閥(13)、下部排泥管(14)、資源化回收室(15)、可編程控制器(16)和裝置支撐架(17)；鼓風(fēng)機(jī)(1)與導(dǎo)氣管(4)連接，導(dǎo)氣管(4)在反應(yīng)室(5)頂部中心位置垂直向下插入，進(jìn)水管(3)與計(jì)量泵(2)連接后與反應(yīng)室(5)的底部室壁垂直連接，進(jìn)水管(3)在反應(yīng)室(5)中心部分向下彎曲，上部排水管(7)與反應(yīng)室中部壁垂直連接；上部排泥管(8)在資源化回收室(15)的頂部中心位置垂直向下插入，下部排水管(12)與資源化回收室(15)的底部室壁垂直連接，下部排泥管(14)與資源化回收室(15)底部中心位置垂直向下連接；上部排水管(7)與電磁閥第一電磁閥(6)相連，上部排泥管(8)與第二電磁閥(9)相連，下部排水管(12)與第三電磁閥(11)相連，下部排泥管(14)與第四電磁閥(13)相連接；第一電磁閥(6)、第二電磁閥(9)、第三電磁閥(11)、第四電磁閥(13)、鼓風(fēng)機(jī)(1)、計(jì)量泵(2)分別與可編程控制器(16)相連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理過程資源化產(chǎn)飼料蛋白的裝置，它包括鼓風(fēng)機(jī)、計(jì)量泵、進(jìn)水管、導(dǎo)氣管、反應(yīng)室、第一電磁閥、上部排水管、上部排泥管、第二電磁閥、盤型布?xì)馄鳌⒌谌姶砰y、下部排水管、第四電磁閥、下部排泥管、資源化回收室、可編程控制器、裝置支撐架；本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)生物膜處理過程受限傳質(zhì)的影響，在廢水凈化的同時(shí)提高了養(yǎng)殖系統(tǒng)整體的營養(yǎng)鹽同化利用效率，對(duì)于循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水處理具有處理效率高、單位體積處理負(fù)荷高、可實(shí)現(xiàn)裝備化等諸多特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A23K1/00GK201754754SQ201020260940

公開日2011年3月9日 申請(qǐng)日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者徐向陽, 朱亮, 阮赟杰 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)