一体化水产养殖污水处理系统

技术领域

本发明属于污水处理领域，尤其是一种一体化水产养殖污水处理系统。

背景技术

养殖尾水中含有残饵和代谢排泄物等，若直接排放，对周边地表水环境会产生一定影响，加重临近河流的纳污负荷。随着污染物质的向下入渗流，间接造成地下水污染，对附近居民的健康产生直接的危害，对居住环境的舒适度造成严重影响。水质的恶化还带来其他负面的影响，第一，在厌氧条件下，产生恶臭气体，影响居民的日常生活。第二，使水体的自净能力日渐衰弱，水生生物日益减少，鱼类、虾类无法存活，或有毒物质积累于鱼虾体内。尾水直排问题得不到解决，必将造成区域内地表水和地下水的污染和生态环境的恶化，也直接影响人们的生活和生产，影响投资环境，不利于村经济、社会的建设和稳定发展。

随着对环保要求的提高，水产养殖污水的处理要求也逐步提高，现有的尾水处理系统存在以下问题：

1、尾水处理设施单元面积应根据养殖品种、养殖密度、产量、排水水力停留时间等因素因地制宜进行设计。尾水治理设施单元包括生态沟渠、沉淀池、过滤坝、曝气池等，其总面积须达到养殖总面积的一定比例，根据不同养殖品种其设施面积要求如下：（1）鳜、鲈、鳢等肉食性鱼类的尾水治理设施总面积不小于养殖总面积的8%；罗非鱼、四大家鱼及其它养殖品种的则不小于养殖总面积的6%。（2）虾类的尾水治理设施总面积不小于养殖总面积的5%，蟹类的则不小于养殖总面积的3%。（3）龟鳖类、鳗鲡的尾水治理设施总面积不小于养殖总面积的10%。

通常情况下，采用钢砼结构修建各处理单元，总占地面积几乎为养殖面积的10%，例如一个淡水养殖场面积为300亩，其用于处理尾水的设施单元总占地面积就要应不小于19980平方米，在现今保护耕地面积不流失的前提下，很难满足处理面积要求。

2、各个池体采用土建施工建造，施工周期长，建造后位置固定，无法移动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种一体化水产养殖污水处理系统，可以对尾水进行有效处理，能够灵活安装，且集成度高，占地面积小。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：一体化水产养殖污水处理系统，包括底板和设置在底板上的内池体、中间池体和外池体，所述底板、内池体、中间池体和外池体均呈圆形且同轴设置；所述内池体内设置有中心沉淀腔，所述中心沉淀腔顶部连接有进水管，底部设置有排泥机构；所述内池体和中间池体之间设置有清水腔，所述中心沉淀腔的顶部通过溢流结构与清水腔连通；所述中间池体和外池体之间设置有依次分布的生物处理区、曝气区、生态净化区和出水区，所述生物处理区与曝气区之间、曝气区与生态净化区之间均设置有带过滤功能的隔墙，所述清水腔的顶部通过溢流结构与生物处理区连通，所述曝气区内设置有曝气机构，所述生态净化区内种植有植物，所述生态净化区与出水区连通。

进一步地，所述中心沉淀腔的中心设置有竖直的导流管，所述导流管的下端的内径大于上端的内径，所述导流管的下端口设置有圆锥形的反射板，所述反射板的顶点朝上，所述导流管的出口设置于反射板上方的侧壁；所述进水管伸入导流管的上端。

进一步地，所述中心沉淀腔的底壁倾斜设置，所述排泥机构为排泥管，所述排泥管的入口位于中心沉淀腔底壁的下端。

进一步地，所述隔墙的顶面两侧设置有检修步道。

进一步地，所述隔墙包括固定滤料层和设置在固定滤料层两侧面的可拆卸滤料层，所述检修步道设置在可拆卸滤料层的上方，所述底板上设置有多根竖直的支撑柱，所述支撑柱的上端与检修步道固定连接，所述可拆卸滤料层包括多个滤料模块，每个滤料模块可拆卸安装在相邻两支撑柱之间。

进一步地，所述底板上设置有滑轨，所述滑轨上设置有与滑轨滑动配合的底座，所述底座的上表面设置有定位框，所述滤料模块自然放置于底座上，且滤料模块的上端面高于固定滤料层的上端面；

所述检修步道的内侧设置有竖直的支撑立板，所述支撑立板的下部设置有导向孔，所述导向孔内设置有与导向孔滑动配合的推杆；所述支撑立板的顶部设置有定位横杆，所述定位横杆上设置有与定位横杆间隙配合的立杆，所述立杆的下端铰接有倾斜的传动杆，所述传动杆的下端与推杆的一端铰接，推杆的另一端与定位框固定连接，所述定位横杆的上方设置有与立杆螺纹配合的锁紧螺母。

进一步地，所述滤料模块的上端与检修步道之间具有间距，所述滤料模块的上端面高于固定滤料层的上端面；

所述检修步道的内侧设置有支架，所述支架上铰接有气缸，所述气缸的活塞杆铰接有伸缩杆，所述伸缩杆的上端与检修步道铰接，下端设置有卡块，所述滤料模块的顶面设置有固定卡槽，所述卡块卡接于固定卡槽；所述滤料模块的内侧面与支架之间设置有水平的弹簧；

所述滤料模块的外侧设置有传感器，所述传感器连接有控制器，所述控制器与气缸电连接。

进一步地，所述生态净化区内设置有浮板，所述植物种植于浮板上。

进一步地，所述生物处理区内依次悬挂设置有好氧微生物填料、兼氧微生物填料和厌氧微生物填料。

进一步地，所述曝气机构为多个均匀分布在曝气区底部的曝气盘。

本发明的有益效果是：1、整个设备呈圆形，中心沉淀腔、清水腔、生物处理区、曝气区、生态净化区和出水区全部集成在圆形的底板上，各个池体集成度非常高，可以有效节省占地面积，后期运营维护简便。

2、各个腔体之间采用溢流结构或者待过滤功能的隔墙连通，无需管道连接，整个设备所需的管道数量少，管道布设非常方便，实施成本低。

3、设备主体由不锈钢或者碳钢板材焊接成一个整体，安装时将底板固定在地面即可，且位置可以调节，使用灵活。

4、养殖尾水通过进水管进入中心沉淀腔，尾水中的固体杂质（例如饵料残渣、粪便、部分悬浮物等）沉淀到中心沉淀腔的底部，可定期由排泥机构排出。中心沉淀腔上层的清水则通过溢流结构流动至清水腔，然后再通过溢流结构流入生物处理区，由于水产养殖尾水中含有一定的溶解氧，因此，生物处理区内依次设置有好氧微生物填料、兼氧微生物填料和厌氧微生物填料，微生物能够去除水中30%~50%的N、P等有机物。生物处理区中的水穿过隔墙并进入曝气区，由于隔墙带过滤功能，因此可去除水中的浮渣、悬浮物等物质。曝气区中的曝气机构用于向水中曝气，提高溶氧量，同时进一步地去除悬浮物。曝气区中的水穿过隔墙并进入生态净化区，利用生态净化区中的植物进一步吸收和分解水中的N、P等营养成分。采用多种工艺，可以有效去除污水中的有机物、固体杂质、悬浮物和浮渣，提高溶氧量，保证处理效果。生态净化区内的水流动至出水区，出水区中的水可直接排放或者再次用于水产养殖。

附图说明

图1是本发明的整体俯视示意图；

图2是内池体的剖视示意图；

图3是隔墙的一种实施方式的剖视示意图；

图4是图3中A-A的剖视示意图；

图5是隔墙的另一种实施方式的剖视示意图；

图6是生物处理区的剖视示意图；

图7是生态净化区的剖视示意图；

图8是内池体、中间池体和外池体的立体示意图；

图9是多台设备联合使用示意图；

附图标记：1—底板；2—内池体；3—中间池体；4—外池体；5—中心沉淀腔；6—进水管；7—排泥机构；8—清水腔；9—生物处理区；10—曝气区；11—生态净化区；12—出水区；13—植物；14—导流管；15—反射板；16—隔墙；17—检修步道；18—支撑柱；19—固定滤料层；20—滤料模块；21—底座；22—定位框；23—滑轨；24—支撑立板；25—推杆；26—传动杆；27—定位横杆；28—立杆；29—锁紧螺母；30—支架；31—气缸；32—伸缩杆；33—卡块；34—固定卡槽；35—弹簧；36—传感器；37—控制器；38—浮板。

实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明的一体化水产养殖污水处理系统，如图1至图8所示，包括底板1和设置在底板1上的内池体2、中间池体3和外池体4，底板1、内池体2、中间池体3和外池体4均呈圆形且同轴设置；内池体2内设置有中心沉淀腔5，中心沉淀腔5顶部连接有进水管6，底部设置有排泥机构7；内池体2和中间池体3之间设置有清水腔8，中心沉淀腔5的顶部通过溢流结构与清水腔8连通，溢流结构可采用常规的溢流堰。中间池体3和外池体4之间设置有依次分布的生物处理区9、曝气区10、生态净化区11和出水区12，生物处理区9与曝气区10之间、曝气区10与生态净化区11之间均设置有带过滤功能的隔墙16，清水腔8的顶部通过溢流结构与生物处理区9连通，曝气区10内设置有曝气机构，生态净化区11内种植有植物13，生态净化区11与出水区12连通。

底板1、内池体2、中间池体3和外池体4可采用304不锈钢板或者碳钢板，内池体2、中间池体3和外池体4可焊接在底板1。气温较低时，可以在外池体4外壁设置保温材料。

中心沉淀腔5为内池体2的内腔，中心沉淀腔5用于对水产养殖尾水进行沉淀，去除尾水中的粪便、饵料残渣、悬浮物等固体杂质。水产养殖产生的污水可以通过进水管6输送至中心沉淀腔5内。排泥机构7用于排出中心沉淀腔5底部堆积的污泥。内池体2和中间池体3之间具有圆环形的空腔，该圆环形的空间即为清水腔8，清水腔8可进行二次沉淀，同时延缓尾水进入生物处理区9的时间，确保尾水能够在生物处理区9中停留足够长的时间，以保证处理效果。

中间池体3和外池体4之间具有圆环形的空腔，将该圆环形的空腔分隔为多个呈扇环形的区域，各个区域分别为生物处理区9、曝气区10、生态净化区11和出水区12，其中，生物处理区9、曝气区10、生态净化区11的面积较大，而出水区12面积较小。

生物处理区9内设置有供微生物生长繁殖的生物填料，利用微生物的生长分解水中的氮磷等有机物。由于水产养殖尾水中含有一定的溶解氧，因此，在生物处理区9内设置有好氧微生物填料，可供好氧微生物生长繁殖，随着氧气的消耗，水中的溶解氧逐渐降低，因此还设置了兼氧微生物填料和厌氧微生物填料，在水的流动方向上，好氧微生物填料、兼氧微生物填料和厌氧微生物填料依次设置，使得尾水能够依次经过好氧微生物处理、兼氧微生处理和厌氧微生物处理。生物填料可以是毛刷形式生物膜，也可以是辫带式填料、多孔性炭纤维填料等，经过工程实践，挂膜效果最好的是多孔性填料，填料填充料为75%左右。养殖尾水在生物处理区9中的停留时间应当不小于3小时。生物处理区9能够去除30%~50%的N、P等有机物。

由于隔墙16具有过滤功能，因此可以截留水中的悬浮物和漂浮物，提高处理效果。

经过生物处理区9后，水中的氧浓度较低，因此，采用曝气机构向水中曝气，提高溶氧量，确保后续生态净化区11中的植物13能够正常生长，防止植物13烂根。植物13可以吸收水中的氮磷等有机物，进一步地降低水中污染物质的含量。

本发明将各个处理区域全部集成在一起，集成度高，占地面积小，管理维护方便。各个区域之间通过溢流结构或者带过滤功能的隔墙16相连，无需管道连接，减少了管道的使用量。水产养殖尾水经过处理后，达到直接排放的标准，可以直接排入自然水体，也可以作为农业用水或者再次通入池塘进行反复利用。

水产养殖尾水可经过进水管6直接通入中心沉淀腔5，但水流的冲击可能导致中心沉淀腔5底部的污泥又再次进入水中，因此，在中心沉淀腔5的中心设置有竖直的导流管14，导流管14的下端的内径大于上端的内径，导流管14的下端口设置有圆锥形的反射板15，反射板15的顶点朝上，导流管14的出口设置于反射板15上方的侧壁；进水管6伸入导流管14的上端。反射板15将导流管14的下端口挡住，水沿着导流管14从上至下流动至反射板15，受到反射板15的阻挡后沿着反射板15朝着四周流动，最后从导流管14的侧壁进入中心沉淀腔5，进水时，对中心沉淀腔5底部的污泥扰动较小，防止沉淀后的污泥再次进入水中，同时有利于水中的固体杂质充分沉淀至中心沉淀腔5底部。此外，内池体2下部的侧壁倾斜设置，使得中心沉淀腔5底部的空间更小，有利于污泥的聚集。

为了便于将中心沉淀腔5底部的污泥集中收集，中心沉淀腔5的底壁倾斜设置，倾斜角度约为5°，排泥机构7为排泥管，排泥管的入口位于中心沉淀腔5底壁的下端。沉淀的污泥沿着中心沉淀腔5的底壁向下滑动，然后聚集在底壁的下端，利用排泥管排出污泥时，可以快速将大部分污泥吸入排泥管，提高排泥效率。排泥管上设置有污泥泵，用于提供动力，将污泥输送至指定位置。

为了便于对生物处理区9、曝气区10和生态净化区11内的设备进行检修，隔墙16的顶面两侧设置有检修步道17，检修步道17的长度方向与外池体4的径向一致，从外池体4延伸至中间池体3，检修时，检修人员可以在检修步道17上行走，已到达合适的检修位置。在生物处理区9和出水区12之间也可以设置检修步道17。

隔墙16的过滤作用可改善水质，减少水中的悬浮物、漂浮物等，目前，具有过滤作用的隔墙一般为三层结构，即两个多孔砖砌筑层和一滤料层，多孔砖砌筑层由多孔砖砌筑成墙体结构，滤料层填充在两个多孔砖砌筑层之间。随着系统的使用，滤料层进水侧的杂质逐渐增多，会导致滤料层逐渐被堵塞，同时滤料层出水侧直接与水接触，也容易粘附较多的杂物，因此，每隔一段时间就需要对滤料层进行清理，由于多孔砖砌筑层是固定建筑，无法移动、拆除，因此清理时只能将滤料层取出并进行清洗，操作十分麻烦。

为了便于对隔墙16中容易堵塞的滤料进行清理，隔墙16包括固定滤料层19和设置在固定滤料层19两侧面的可拆卸滤料层，检修步道17设置在可拆卸滤料层的上方，底板1上设置有多根竖直的支撑柱18，支撑柱18的上端与检修步道17固定连接，可拆卸滤料层包括多个滤料模块20，滤料模块20可采用长方体形的钢丝笼体，内部填充滤料颗粒。每个滤料模块20可拆卸安装在相邻两支撑柱18之间。检修步道17设置在隔墙16顶部两侧边的位置，使得检修步道17更加靠近隔墙16两侧的处理区，更加方便对处理区内的设备进行检修。将可拆卸滤料层设置在检修步道17的下方，使得结构更加紧凑，减小隔墙16和检修步道17占用的面积。

固定滤料层19可采用火山岩颗粒，两侧面利用钢丝网或者网板固定。由于固定滤料层19的进水侧和出水侧均设置了由多个滤料模块20组成的可拆卸滤料层，可拆卸滤料层直接与水接触，杂质会首先进入可拆卸滤料层，而停留在固定滤料层19中的杂质较少，因此，清理时，可以将可拆卸滤料层拆下并进行冲洗，冲洗干净后再安装到固定滤料层19侧面，而固定滤料层19可以长时间不清理。

本发明将隔墙16中的滤料设置为多层结构，其主体结构不容易堵塞，可以长时间不清理，容易堵塞的可拆卸滤料层能够方便地清理，因此，后期维护更加方便。此外，本发明无需砌筑多孔砖墙体，采用支撑柱18和检修步道17即可对滤料模块20进行固定安装，确保滤料模块20的稳定，支撑柱18和检修步道17也可以直接焊接安装，施工快速，成本低，且重量轻。

采用支撑柱18和检修步道17对滤料模块20进行固定时，滤料模块20位于检修步道17的下方，拆卸滤料模块20时，检修人员需要站在检修步道17上，然后将滤料模块20从侧面拉出，操作不方便，比较费力。

为了更加省力地拆装滤料模块20，如图3和图4所示，底板1上设置有滑轨23，滑轨23上设置有与滑轨23滑动配合的底座21，底座21的上表面设置有定位框22，滤料模块20自然放置于底座21上，且滤料模块20的上端面高于固定滤料层19的上端面。

定位框22的顶部敞口，底座21和定位框22围成的腔体尺寸与滤料模块20的尺寸一致，确保滤料模块20能够稳定放置于定位框22内。

检修步道17的内侧设置有竖直的支撑立板24，支撑立板24的下部设置有导向孔，导向孔内设置有与导向孔滑动配合的推杆25；支撑立板24的顶部设置有定位横杆27，定位横杆27上设置有与定位横杆27间隙配合的立杆28，立杆28的下端铰接有倾斜的传动杆26，传动杆26的下端与推杆25的一端铰接，推杆25的另一端与定位框22固定连接，定位横杆27的上方设置有与立杆28螺纹配合的锁紧螺母29。

拆卸滤料模块20时，推动立杆28向下移动，立杆28推动传动杆26转动，传动杆26推动推杆25在导向孔内水平滑动，推杆25即可推动定位框22朝外侧运动，此时，底座21沿着滑轨23滑动，进而带动滤料模块20从检修步道17的下方移动至检修步道17覆盖范围之外，检修人员即可方便地将滤料模块20提起，然后采用高压水枪对滤料模块20进行冲洗。冲洗干净后，将滤料模块20再次放入定位框22，拉动立杆28向上移动，立杆28拉动传动杆26转动，传动杆26拉动推杆25在导向孔内水平滑动，推杆25即可拉动定位框22朝者固定滤料层19的方向移动，直到定位框22与固定滤料层19紧密接触，然后拧紧锁紧螺母29，即可使定位框22及其内部的滤料模块20保持稳定。

上述实施方式可以实现同时对固定滤料层19两侧的滤料模块20进行安装和拆卸，操作比较方便。可用于定期对滤料模块20进行清理。

此外，为了更加省力地拆装滤料模块20，还可以采用以下方式对滤料模块20进行拆装：

如图5所示，滤料模块20的上端与检修步道17之间具有间距，滤料模块20的上端面高于固定滤料层19的上端面；

检修步道17的内侧设置有支架30，支架30上铰接有气缸31，气缸31的活塞杆铰接有伸缩杆32，伸缩杆32的上端与检修步道17铰接，下端设置有卡块33，滤料模块20的顶面设置有固定卡槽34，卡块33卡接于固定卡槽34；滤料模块20的内侧面与支架30之间设置有水平的弹簧35；

滤料模块20的外侧设置有传感器36，传感器36连接有控制器37，控制器37与气缸31电连接。

传感器36可以是检测水流速度的传感器，可以设置在固定滤料层19出水侧的滤料模块20外侧，检测出水速度，当出水速度低于设定值时，控制器37则控制气缸31运行。或者在固定滤料层19两侧的滤料模块20外侧均设置传感器36，两个传感器36的高度一致，用于检测水压，当进水侧的水压与出水侧的水压差大于一定值时，控制器37则控制气缸31运行。传感器36也可以是液位传感器，检测固定滤料层19两侧的液面高度，当进水侧与出水侧的液面高度差大于一定值时，控制器37则控制气缸31运行。

图5为滤料模块20正常使用时的示意图，弹簧35处于被压缩的状态，气缸31运行时，其活塞杆伸长，推动伸缩杆32转动，伸缩杆32下端的卡块33脱离卡槽30，在弹簧35的弹力作用下，滤料模块20会朝外引动，从检修步道17的下方移动至检修步道17覆盖区域之外，工作人员则可以向上将滤料模块20提起并利用高压水枪进行冲洗。冲洗后，将滤料模块20下放，气缸31拉动伸缩杆32向下转动，伸缩杆32下端的卡块33卡入卡槽30，伸缩杆32转动时推动滤料模块20朝着固定滤料层19的方向移动，直到滤料模块20与固定滤料层19接触，完成滤料模块20的安装。在滤料模块20安装过程中，伸缩杆32不断缩短，弹簧35不断被压缩而产生弹力。

生态净化区11内可以种植挺水植物、浮水植物和沉水植物等，可以在生态净化区11内设置浮板38，将植物13种植于浮板38上，浮板38能够漂浮在水面，如浮板38上的植物13可以是千屈菜、水白菜等，能充分利用植物13的根系净化尾水，使水中的氮、磷经吸附、微生物分解、吸收等途径被部分去除或利用。

曝气机构为多个均匀分布在曝气区10底部的曝气盘，曝气盘连接有曝气风机。

当处理量较大时，可以将多套本发明的系统联合使用，如图9所示，进水管6可将尾水同时通入多套设备。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。