一种藻菌协同处理养殖尾水的设备及方法

1.本发明涉及养殖尾水处理技术领域，特别是涉及一种藻菌协同处理养殖尾水的设备及方法。


背景技术：

2.在水产养殖过程中或养殖结束后，养殖体系(包括养殖池塘、育苗池、工厂化车间等)排出的尾水常常含有大量碳、氮、磷等元素，从而导致水体甚至土壤发生富营养化，不仅污染自然环境，还影响生产生活。和其他类型废水类似，水产养殖尾水治理方法大致可分为物理、化学和生物三大类，一般方式包括絮凝、沉淀、过滤或吸附等，在实际生活中多为不同方法方式的组合运用，富营养元素被转化或吸收利用。随着水产养殖集约化和工厂化程度的提升，养殖密度和投饵量大大增加，如何解决随之带来的残饵粪便污染成为养殖尾水治理的关键问题。
3.传统技术包括过滤池、沉淀池、人工湿地、藻类塘、生态沟渠等，存在治理不够高效、人力物力花费多等缺点，如采用“三池两坝”工艺对池塘养殖尾水进行生态化处理经过了生态沟渠
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沉淀池
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过滤坝
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曝气池
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过滤坝
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生态净化池六步，步骤繁琐且占地面积大。此外，一些新技术也存在着缺点，如光催化氧化法的催化剂回收困难且光能利用率低；充电微生物滴滤器反硝化效果仍然不理想。
4.值得注意的是，微藻除了在作为生物质能源生产原料之外，在净水方面也展现出优良特性，通过构建藻菌共生体可以形成优势互补协同净水，提高净水效率。其中藻类通过光合作用释放出氧气供给好氧异养型微生物进行代谢活动，而好氧型微生物对有机污染物进行氧化分解，代谢产物二氧化碳、无机氮、磷化合物又供给藻类作为光合作用所需的碳源和营养，如此循环，形成了菌藻之间互生的关系。因此提供一种藻菌协同处理养殖尾水的设备及方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种藻菌协同处理养殖尾水的设备及方法，以解决上述问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种藻菌协同处理养殖尾水的设备，包括：水产养殖部，所述水产养殖部底部连通有排污部的一端，所述排污部另一端连通有尾水处理部的底部，所述尾水处理部上部侧壁与所述水产养殖部上部侧壁连通；
8.所述排污部包括与所述水产养殖部底部连通的排污管，所述排污管远离所述水产养殖部的一端与所述尾水处理部底部连通，所述排污管上设置有排污泵；
9.所述尾水处理部包括第二壳体，所述第二壳体的底端与所述排污管连通，所述第二壳体的侧壁顶端与所述水产养殖部侧壁上部连通，所述第二壳体内设置有若干导流板，所述导流板的外侧壁上接种有微藻。
10.优选的，所述水产养殖部包括第一壳体，所述第一壳体内设置有第一液位控制仪，所述第一壳体的内侧壁上固定安装有第一传感器组件，所述第一壳体的底端连通有至少一个集污槽，所述集污槽的底端与所述排污管连通。
11.优选的，所述集污槽内由上至下依次设置有生态床基质层以及防逃网，所述防逃网固接在所述集污槽的内侧壁上且水平设置，所述生态床基质层放置在所述防逃网的上方。
12.优选的，若干所述导流板均固接在所述第二壳体的内侧壁上，若干所述导流板之间平行设置，所述导流板竖直设置，所述导流板的侧壁与所述第二壳体的内侧壁无接触。
13.优选的，所述导流板的外侧壁上固接有若干发光条，若干所述发光条间隔顺序排列，所述发光条竖直设置，相邻两所述发光条之间设置有若干小孔，所述小孔开设在所述导流板上且贯穿所述导流板，若干所述小孔由上至下间隔顺序排列，所述导流板的外侧壁上铺设有若干膜，所述膜位于相邻两所述发光条之间，所述膜不覆盖所述小孔。
14.优选的，所述第二壳体内设置有第二液位控制仪，所述第二壳体的内侧壁上固定安装有第二传感器组件，所述第二壳体的内侧壁上固定安装有流量计，所述第二壳体的侧壁上固接且连通有回水管，所述回水管位于所述第二壳体的顶端，所述回水管远离所述第二壳体的一端伸入所述第一壳体内，所述回水管上设置有回水阀，所述回水管伸入所述第一壳体内的一端位于所述第一液位控制仪的上方，所述回水管的另一端位于所述第二液位控制仪的下方，所述流量计靠近所述回水管的端部。
15.优选的，所述第二壳体的外侧壁上固接且连通有排泥管，所述排泥管位于所述第二壳体的底端，所述排泥管上设置有排泥阀。
16.优选的，所述第二壳体的顶端可拆卸连接有顶部旋盖，所述顶部旋盖上固接且连通有排气阀。
17.优选的，所述第二壳体的下方设置有气液射流器，所述气液射流器与所述排污管连通，所述气液射流器位于所述排污泵与所述第二壳体之间。
18.一种藻菌协同处理养殖尾水的方法，包括以下步骤：
19.s1、确定养殖品种，放入水产养殖装置内饲养，构建水产养殖区；
20.s2、确定净水藻种类，放入尾水处理装置内，构建尾水处理区；
21.s3、将养殖尾水通过排污管通入第二壳体内，导流板上的微藻协同养殖尾水内的微生物处理养殖尾水；
22.s4、处理完成的净水回流至水产养殖装置。
23.本发明具有如下技术效果：
24.本发明中，水产养殖生物养殖在水产养殖部，水产养殖部内的养殖尾水被排污泵通过排污管送入第二壳体内，第二壳体内的导流板上接种有微藻，微藻和养殖尾水中原有的微生物形成藻菌共生体，可同步减碳降氮除磷、对水产养殖生物影响小，无需后续沉淀装置便可使出水水质大幅度提高，通过排污泵促进水质的循环流动，利用导流板提高了藻菌反应液的流动性和稳定性，实现了养殖尾水处理的提质增效；同时，耦合水产养殖和微藻培养，通过养殖尾水的循环利用实现了渔-藻-菌的共培养，不仅有渔获，还能回收利用微藻，增添一份经济效益，实现污水的资源化利用。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明的结构示意图；
27.图2为本发明中导流板的主视图；
28.图3为本发明第一壳体的俯视图；
29.图4为本发明一种藻菌协同处理养殖尾水的方法流程示意图；
30.图5为本发明中功能装置连接示意图；
31.其中，1、第一壳体；2、第一液位控制仪；3、第一传感器组件；4、集污槽；5、生态床基质层；6、防逃网；7、排污管；8、排污泵；9、气液射流器；10、排泥管；11、排泥阀；12、第二壳体；13、第二传感器组件；14、导流板；16、第二液位控制仪；17、顶部旋盖；18、排气阀；19、流量计；20、回水阀；21、回水管；22、太阳能光伏板；14-1、膜；14-2、发光条；14-3、小孔。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
34.参照图1-5，本实施例提供一种藻菌协同处理养殖尾水的设备，包括：水产养殖部，水产养殖部底部连通有排污部的一端，排污部另一端连通有尾水处理部的底部，尾水处理部上部侧壁与水产养殖部上部侧壁连通；
35.排污部包括与水产养殖部底部连通的排污管7，排污管7远离水产养殖部的一端与尾水处理部底部连通，排污管7上设置有排污泵8；
36.尾水处理部包括第二壳体12，第二壳体12的底端与排污管7连通，第二壳体12的侧壁顶端与水产养殖部侧壁上部连通，第二壳体12内设置有若干导流板14，导流板14的外侧壁上接种有微藻。
37.本发明中，水产养殖生物养殖在水产养殖部，水产养殖部内的养殖尾水被排污泵8通过排污管7送入第二壳体12内，第二壳体12内的导流板14上接种有微藻，微藻和养殖尾水中原有的微生物形成藻菌共生体，从而对养殖尾水进行处理，然后将经过处理的水再次通入水产养殖部。
38.进一步优化方案，水产养殖部包括第一壳体1，第一壳体1内设置有第一液位控制仪2，第一壳体1的内侧壁上固定安装有第一传感器组件3，第一壳体1的底端连通有至少一个集污槽4，集污槽4的底端与排污管7连通。通过第一液位控制仪2控制第一壳体1内的水位高度，通过第一传感器组件3监测第一壳体1内的水体数据(水体数据包括但不限于水体温度、水体内的溶解氧、水体浊度、以及水体的氨氮量)，并将数据传送给plc控制器，当第一壳
ltc1000-5-3-l。
44.进一步优化方案，第二壳体12的外侧壁上固接且连通有排泥管10，排泥管10位于第二壳体12的底端，排泥管10上设置有排泥阀11。第二壳体12内沉淀的淤泥通过排泥管10排出第二壳体12外。
45.进一步优化方案，第二壳体12的顶端可拆卸连接有顶部旋盖17，顶部旋盖17上固接且连通有排气阀18。如此设置，方便对第二壳体12内进行加液、排气以及清洗。
46.进一步优化方案，第二壳体12的下方设置有气液射流器9，气液射流器9与排污管7连通，气液射流器9位于排污泵8与第二壳体12之间。在养殖尾水通入第二壳体12之间，首先经过气液射流器9，气液射流器9向排污管7内通入空气，使空气与养殖尾水剧烈混合，同时，可以通过气液射流器9为第二壳体12内补液。
47.一种藻菌协同处理养殖尾水的方法，包括以下步骤：
48.s1、确定养殖品种，放入水产养殖装置内饲养，构建水产养殖区；
49.s2、确定净水藻种类，放入尾水处理装置内，构建尾水处理区；
50.s3、将养殖尾水通过排污管7通入第二壳体12内，导流板14上的微藻协同养殖尾水内的微生物处理养殖尾水；
51.s4、处理完成的净水回流至水产养殖装置。
52.具体步骤如下：
53.确定养殖品种，放入水产养殖装置内饲养，构建水产养殖区；
54.确定净水藻种类，放入尾水处理装置内，构建尾水处理区；
55.将养殖尾水通过水产养殖区底部的集污槽过滤后排至排污装置内；
56.通过排污装置将过滤后的养殖尾水排至气液射流器；
57.在气液射流器中将养殖尾水与空气剧烈混合后排至尾水处理区；
58.通过气液射流器将与空气混合后的养殖尾水向上流入第一导流板与第二导流板的中央，再从第一导流板与第二导流板的外侧向下流动，形成环流，对养殖尾水进行处理；
59.定期将处理后的养殖尾水通过回水装置排入水产养殖装置。
60.本设备中，第一液位控制仪2、第一传感器组件3、排污泵8、气液射流器9、排泥阀11、第二传感器组件13、第二液位控制仪16、排气阀18、流量计19、回水阀20以及发光条14-2均与plc控制器电性连接，第一液位控制仪2、第一传感器组件3、排污泵8、气液射流器9、排泥阀11、第二传感器组件13、第二液位控制仪16、排气阀18、流量计19、回水阀20以及发光条14-2均与蓄电池电性连接。
61.本装置通过耦合膜式光生物反应器和气升式反应器，以膜为载体，新接种的微藻和养殖尾水中原有的微生物形成藻菌共生体，具有可同步减碳降氮除磷、对水产养殖生物影响小、无需后续沉淀装置便可使出水水质大幅度提高等优势。还利用新型导流板提高了藻菌反应液的流动性和稳定性，通过增设污水抽吸位点促进水质的循环流动，实现了养殖尾水处理的提质增效。
62.通过耦合水产养殖和微藻培养，通过养殖尾水的循环利用实现了渔-藻-菌的共培养，不仅有渔获，还能回收利用微藻，增添一份经济效益，实现污水的资源化利用。
63.通过水头差出水不仅有利于导流过程的稳定性，还降低了水泵的能耗。在养殖区上方架设太阳能光伏板，既为养殖体系遮阴又节约能源，实现了“渔光互补”。太阳能全部或
者部分代替传统电能，节能环保。
64.本方案大大提高了现有系统的自动化程度，节约人力物力，有利于大规模应用。
65.本发明的一个试验例
66.本装置可选的水产养殖动物有鱼类、贝类、虾蟹类等。太阳能光伏板22可提前启动，并且保持长时间工作状态。据已知参数预先设置第一液位控制仪2、第一传感器组件3的正常工作参数范围，投放水产养殖品种及饲料。
67.确定净水藻种并且提前扩大培养、纯化和驯化，可选藻种包括雨生红球藻、丝状栅藻、小球藻和钝顶螺旋藻等。设置发光条14-2、气液射流器9和回水阀20的工作周期。
68.设置第二液位控制仪16，保证第二壳体12内液面始终高于回水阀20，从而使回水阀20打开后，养殖尾水处理区的液体无需额外动力就可以在水位差作用下自动排出，保证水位差还可以使藻菌反应液流动均匀，反应体系更稳定。
69.打开顶部旋盖17将扩大培养、纯化和驯化的藻种按预定接种浓度接入养殖尾水处理区，随后关闭顶部旋盖17。优选的，钝顶螺旋藻接种浓度至少为0.12g/l。
70.依次启动地漏、排污泵8、气液射流器9。
71.养殖尾水依次流经地漏；在集污槽4的生态床基质层5上得到初步净化；随后滤过防逃网6；经排污管7至排污泵8，排污泵8能够物理分解纤维状污物、淤泥和设定范围内粒径的固体颗粒；再经排污管7至气液射流器9，养殖尾水与气液射流器9内部结构吸入的空气剧烈混合，气液混合体沿气液射流器9向上排出；经过若干导流板14之间后，又沿导流板14与第二壳体12内侧壁的间隙向下流动，形成环流。
72.按照设定时间打开回水阀20，养殖尾水处理区的液体经过回水管21流向第一壳体1，按照设定时间关闭回水阀20。
73.按照设定时间打开排泥阀11采收微藻泥。
74.本发明提供的一种藻菌协同处理养殖尾水的设备及方法，养殖尾水处理区反应初始时可以设置发光条14-2持续光照，同时设置气液射流器9持续曝气，以快速循环培养基成分。之后再打开地漏、排污泵8，此时可据微藻净水特点改设气液射流器9和发光条14-2的工作时间和周期，在保证藻菌协同生长和净水的同时节约能源。
75.其中，藻类通过光合作用释放出氧气供给好氧异养型微生物进行代谢活动，而好氧型微生物对有机污染物进行氧化分解，代谢产物二氧化碳、无机氮、磷化合物又供给藻类作为光合作用所需的碳源和营养，待流量计19显示出水稳定时，再次设置回水阀20和排泥阀11的工作周期。另外，需要设置排气阀18定时放气，防止养殖尾水处理区出现亚硝酸盐积累。
76.应用本发明，只需要提前设定好水产养殖区和养殖尾水净化区的相关参数，就能实现养殖尾水的自动循环处理。应用本发明之后，养殖尾水中总氮、总磷和氨氮等指标显著降低，富营养化程度得到改善，水质满足循环养殖的要求或者达排放标准。
77.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
78.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行
限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。