一种智能节能流水养殖尾水净化装置及方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体是一种智能节能流水养殖尾水净化装置及方法。

背景技术

养殖尾水是指在水产养殖过程中产生的含有未被摄食的饲料、鱼类排泄物、动植物残骸以及其他废弃物的废水。这些尾水中通常含有较高浓度的营养物质，如氮、磷等，它们是水体富营养化的主要来源之一，如果未经处理或处理不当，养殖尾水会直接排放到周围环境中，导致水体污染、生态系统破坏以及疾病的传播等问题。

养殖尾水的合理处理不仅能减少环境污染，还有助于资源的回收利用。例如，通过厌氧消化等技术可以将有机物转化为沼气，用作能源；经过处理的尾水也可以回收用于农田灌溉，实现水资源的循环利用。

此外，养殖尾水的有效管理还包括养殖密度的控制、饲料投放的精准化管理以及养殖模式的优化等，这些措施共同作用，可以显著减少养殖活动对环境的影响，推动水产养殖业的可持续发展。

为了有效处理养殖尾水，降低养殖尾水对环境的污染，需要对其进行净化处理，这就需要用到养殖尾水净化装置，现有的养殖尾水净化装置在使用时，尾水流动速度快，容易导致处理不彻底，降低处理效率，同时，沉淀污泥与水体分离效果不佳，降低沉淀效果；不具有调温保温效果，在北方寒冷地区冬季时间长且气温低，加之雨雪冻害频繁，流水尾水治理植物水上部分枯萎导致处理能力下降。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种智能节能流水养殖尾水净化装置及方法。

本发明的技术方案是：一种智能节能流水养殖尾水净化装置，包括与外部养殖设备连接的集水排污渠、与所述集水排污渠连通的净化沉淀池、与所述净化沉淀池连接的发酵罐、与净化沉淀池下端连接的清水暂存池，净化沉淀池上端设有日光保温棚，集水排污渠上设有与水流方向垂直分布的水轮发电机组件；

净化沉淀池内设有水平分隔板，所述水平分隔板将净化沉淀池内部分为缓流沉淀区和生态净化区，所述缓流沉淀区内上下两端分别交错分布有多个生态阻隔墙，所述水平分隔板上从左向右依次设有多个沉淀出口，所述生态净化区内且位于水平分隔板下端位置处设有倾斜导流主板，水平分隔板下端且位于每个所述沉淀出口下端位置处设有与所述倾斜导流板倾斜方向一致的多个倾斜导流子板；

所述倾斜导流子板上端与水平分隔板铰接，生态净化区侧壁且位于倾斜导流主板下端位置处设有排污口，所述排污口通过排污管与发酵罐连接且连接处设有抽污泵；

缓流沉淀区上端侧壁通过连接管与生态净化区连接且连接处设有微滤机，生态净化区内部一端设有安装板，所述安装板与倾斜导流主板之间设有过滤净化框组，生态净化区内且位于所述过滤净化框组出水侧底端处设有沉水植物组合格栅。

进一步地，所述生态阻隔墙包括安装主框、设于所述安装主框内的填料内芯、设于所述安装主框上且内部种植有常绿湿地植物的多个种植筒，安装主框前后两侧设有滤网板，每个滤网板上呈矩阵状分布有多个安装口，所述种植筒与各个所述安装口一一对应连接。

说明：养殖尾水从集水排污渠流入缓流沉淀区内，并依次经过交错分布的各个生态阻隔墙时，通过滤网板过滤体积较大的固体杂质，通过种植筒内的常绿湿地植物和填料内芯的共同作用，可以去除养殖尾水中的悬浮颗粒物，降解有机物、氮磷化合物和其他营养盐，由于位于上下两端的各个生态阻隔墙是相互交错分布的，降低了养殖尾水的流速，大大延长了养殖尾水的流经路径，提高处理效果，降低后续处理压力。

更进一步地，所述安装口处设有连接筒，所述种植筒外壁与所述连接筒螺纹连接，且种植筒前端活动连接有保护网盖，所述保护扣盖中心处设有种植口。

说明：种植筒与连接筒之间通过螺纹连接的方式，目的是增加种植筒拆卸和安装的便捷性，方便及时更换种植筒内的常绿湿地植物，保证常绿湿地植物的处理效果，同时，为了避免水流对种植筒的常绿湿地植物的冲击性，在种植筒前端活动连接有保护网盖，通过保护网盖缓冲水流对常绿湿地植物根部的冲击，提高常绿湿地植物的存活率和养殖尾水处理效果。

更进一步地，所述安装主框顶端设有滑动连接口，所述填料内芯通过所述滑动连接口放置于安装主框内，且填料内芯上端设有卡接于滑动连接口外部的限位连接板，且所述限位连接板通过螺栓与安装主框外壁连接，限位连接板上设有抽拉把手。

说明：当需要更换填料内芯时，将螺栓松动，通过抽拉把手将填料内芯从安装主框内滑出即可，结构简单，操作方便，保证填料内芯的处理效果。

进一步地，所述净化沉淀池前后两侧设有两两一组且由上至下分布的多组安装凹槽，每组所述安装凹槽之间设有连接安装组件，所述沉水植物组合格栅与所述连接安装组件一一对应连接。

说明：通过连接安装组件在生态净化区内由上至下安装批量的沉水植物组合格栅，提高了沉水植物组合格栅安装和拆卸的便捷性，当水流由上至下依次通过各个沉水植物组合格栅时，吸收水体中残余的氮、磷等营养元素，深水植物的根系能够固定底部的沉积物，防止其被水流再次悬浮进入水体，增加水体中的溶氧量，大大提高了养殖尾水的处理效果。

更进一步地，所述连接安装组件包括设于其中一个所述安装凹槽内的挂环、通过连接绳索与另一个安装凹槽连接的连接安装框、设于所述连接安装框上靠近所述挂环一侧的挂钩，所述沉水植物组合格栅设于连接安装框内。

说明：向生态净化区内的各个连接安装组件上安装沉水植物组合格栅时，首先，将位于最下端的连接安装框上的挂钩与对应挂环连接，向该连接安装框内安装沉水植物组合格栅，然后，将向上一个连接安装框上的挂钩与对应挂环连接并安装沉水植物组合格栅，以此类推，按照由下至上的顺序，并重复上述步骤向各个连接安装框内安装即可，且数个沉水植物组合格栅可对水体进行重复处理，大大提高了养殖尾水处理效果。

更进一步地，所述沉水植物组合格栅包括侧壁与所述连接安装框内壁滑动连接且上端为开口结构的多孔格栅主框、呈网格状设于所述多孔格栅主框内的多个多孔格栅分隔板、种植于多个所述多孔格栅分隔板构成的网格结构内的深水植物。

说明：将多孔格栅主框和多孔格栅分隔板设置为多孔结构，方便水体下流，保证水体的正常处理，且各个多孔格栅分隔板设置为网格结构，并在每个网格内分区域种植深水植物，有助于分散养殖尾水中的冲击负荷，当某个区域受到过量污染时，其他区域仍能保持稳定的净化功能。

进一步地，所述生态净化区内且位于所述沉水植物组合格栅附近靠近出水口一侧处养殖有贝类和青虾，且生态净化区内壁设有曝气装置。

说明：贝类通过滤食能够进一步去除水体中的悬浮物和部分有机物，而青虾则能够摄食残饵和粪便，减少这些物质对水质的影响，养殖贝类和青虾还可以作为额外的经济来源，提高整体的经济效益，通过曝气装置可以显著提高水体中的溶解氧水平，保证贝类和青虾的存活率，间接提高养殖尾水处理效果。

本发明还公开了一种流水养殖尾水净化方法，基于上述一种智能节能流水养殖尾水净化装置，包括以下步骤：

S1、养殖尾水排入集水排污渠内并向靠近净化沉淀池一侧流动，同时，在水流的驱动作用下带动水轮发电机组件转动，并产生电能；

S2、当养殖尾水流入净化沉淀池内时，首先进入缓流沉淀区内，依次经过交错分布的各个生态阻隔墙时，通过生态阻隔墙过滤体积较大的固体杂质，对养殖尾水中的悬浮颗粒物，降解有机物、氮磷化合物和其他营养盐，由于位于上下两端的各个生态阻隔墙是相互交错分布的，降低了养殖尾水的流速；

S3、经过步骤S2初步净化处理后的水体经缓流沉淀区上端流出，而在处理过程中产生的颗粒污染物经各个沉淀出口下落，并通过对应的倾斜导流子板导流至倾斜导流主板上，并通过倾斜导流主板设置的波浪型导流台加速滑落至排污口处，最后，通过抽污泵将颗粒污染物抽至发酵罐内进行发酵处理，从而进行资源化利用，当各个沉淀出口处下落的颗粒污染物重量增加时，倾斜导流子板会压缩弹簧杆并发生倾斜，从而增加颗粒污染物下落速率；

S4、经过步骤S2初步净化处理后的水体经缓流沉淀区上端流出后，经过连接管进入微滤机，通过微滤机去除水体中的悬浮颗粒和部分溶解性污染物，然后，水体进入生态净化区，通过过滤净化框组进一步去除水体中的细小悬浮颗粒后，经沉水植物组合格栅内的深水植物吸收水体中残余的氮、磷等营养元素，深水植物的根系能够固定底部的沉积物，防止其被水流再次悬浮进入水体，增加水体中的溶氧量，沉水植物组合格栅上的挂膜净水材料进一步强化生物净化作用，最后，经出水口排出后在清水暂存池暂存备用；

S5、在步骤S1-S4的处理过程中，日光保温棚可根据温度和光照设置自动或手动卷帘、通风、补光，通过水轮发电机组件为各个整个装置内的电气元件供电，通过控制器控制各个电气元件自动化运行，控制排污口的定时排污。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

本发明的智能节能流水养殖尾水净化装置在使用时，通过数个缓流沉淀区内上下两端分别交错分布的生态阻隔墙，不仅能沉降、过滤养殖尾水中体积较大的固体杂质，去除养殖尾水中的悬浮颗粒物，降解有机物、氮磷化合物和其他营养盐，还能降低养殖尾水的流速，延长了养殖尾水的流经路径，提高处理效果，降低后续处理压力；经过生态阻隔墙处理后的污泥沉淀物通过倾斜导流子板导流至倾斜导流主板上，并通过倾斜导流主板设置的波浪型导流台加速滑落至排污口处，有助于加速污泥的沉降过程，从而提高整个处理系统的效率，由于波浪型结构，污泥在滑落过程中受到连续的扰动，这有助于更好地分离固体和液体，提高沉淀效果；利用流水推动水轮发电机组件，减少尾水水流速度，利于粪污沉降，同时，还能持续不断地产生电力供电气设备使用，可以减少对外部电网的依赖和能源购买成本；通过日光保温棚的保温和升温作用，使净水微生物活性也得以提高，净化效果得以加强，避免了北方寒冷地区冬季时间长且气温低，加之雨雪冻害频繁，流水尾水治理植物水上部分枯萎导致处理能力下降的问题。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的图1中的A处放大图；

图3是本发明的安装板的结构示意图；

图4是本发明的填料内芯未安装时安装主框的结构示意图；

图5是本发明的填料内芯安装时安装主框的结构示意图；

图6是本发明的填料内芯的结构示意图；

图7是本发明的生态阻隔墙的结构示意图；

图8是本发明的生态阻隔墙的侧视图；

图9是本发明的沉水植物组合格栅在连接安装组件内的安装结构示意图；

图10是本发明的多孔格栅主框和多孔格栅分隔板的连接结构示意图。

其中，1-集水排污渠、10-水轮发电机组件、2-净化沉淀池、20-水平分隔板、200-沉淀出口、201-倾斜导流子板、202-波浪型导流台、203-安装竖杆、204-弹簧杆、21-缓流沉淀区、210-微滤机、22-生态净化区、220-倾斜导流主板、221-排污口、222-安装板、223-过滤净化框组、224-沉水植物组合格栅、2240-多孔格栅主框、2241-多孔格栅分隔板、23-生态阻隔墙、230-安装主框、231-填料内芯、232-种植筒、233-滤网板、234-安装口、235-连接筒、236-保护网盖、237-种植口、24-滑动连接口、240-限位连接板、241-抽拉把手、25-安装凹槽、26-连接安装组件、260-挂环、261-连接安装框、2610-连接绳索、262-挂钩、3-发酵罐、30-抽污泵、4-清水暂存池、5-日光保温棚。

具体实施方式

为了进一步了解本发明的内容，以下通过实施例对本发明作详细说明。

实施例1

如图1、2所示，一种智能节能流水养殖尾水净化装置，包括与外部养殖设备连接的集水排污渠1、与集水排污渠1连通的净化沉淀池2、与净化沉淀池2连接的发酵罐3、与净化沉淀池2下端连接的清水暂存池4，净化沉淀池2上端设有日光保温棚5，集水排污渠1上设有与水流方向垂直分布的水轮发电机组件10，其中，集水排污渠1前后两侧设有挡板，目的是在阻流情况下大颗粒粪污残饵等能沉降到底部；

净化沉淀池2内设有水平分隔板20，水平分隔板20将净化沉淀池2内部分为缓流沉淀区21和生态净化区22，缓流沉淀区21内上下两端分别交错分布有6个生态阻隔墙23，水平分隔板20上从左向右依次设有4个沉淀出口200，生态净化区22内且位于水平分隔板20下端位置处设有倾斜导流主板220，水平分隔板20下端且位于每个沉淀出口200下端位置处设有与倾斜导流板220倾斜方向一致的4个倾斜导流子板201；

如图3所示，倾斜导流主板220上端设有波浪型导流台202，倾斜导流子板201上端与水平分隔板20铰接，水平分隔板20底端且位于每个倾斜导流子板201位置处设有安装竖杆203，且每个安装竖杆203与对应的倾斜导流子板201之间通过弹簧杆204连接；生态净化区22侧壁且位于倾斜导流主板220下端位置处设有排污口221，排污口221通过排污管与发酵罐3连接且连接处设有抽污泵30；

缓流沉淀区21上端侧壁通过连接管与生态净化区22连接且连接处设有微滤机210，生态净化区22内部一端设有安装板222，安装板222与倾斜导流主板220之间设有过滤净化框组223，生态净化区22内且位于所述过滤净化框组223出水侧底端处设有沉水植物组合格栅224，安装板222上端一侧延伸至沉水植物组合格栅224正上端，所述沉水植物组合格栅224上悬挂净水挂膜材料，该净水挂膜材料采用纤维素纤维或聚丙烯纤维；抽污泵30和微滤机210连接有控制器，水轮发电机组件10为抽污泵30、微滤机210以及控制器提供电源，其中，沉水植物组合格栅224内种植有水草、莲花、莲蓬以及藻类，沉水植物组合格栅224内，其中，过滤净化框组223由多个净化框堆叠，增加稳定性，可在堆叠区两侧设稳固篮网，保障不被水流冲击垮塌；

如图4、5、6、7所示，生态阻隔墙23包括安装主框230、设于安装主框230内的填料内芯231、设于安装主框230上且内部种植有常绿湿地植物的6个种植筒232，安装主框230前后两侧设有滤网板233，每个滤网板233上呈矩阵状分布有6个安装口234，种植筒232与各个安装口234一一对应连接，其中，种植筒232内种植的常绿湿地植物为香蒲、水葱、芦苇或者水蓑衣，填料内芯231内的填料是由纤维编织而成的一种三维结构的生物毯填料，填料内芯231内的填料为砾石；

生态净化区22内且位于沉水植物组合格栅224附近靠近出水口一侧处养殖有贝类和青虾，且生态净化区22内壁设有曝气装置；

其中，日光保温棚5为固定或水上浮动式轻简稳固的棚架、防雾塑料薄膜和保温被组成，北方地区设置便于除雪的拱顶，通过振动或刮雪装置使积雪较易滑落。保温棚可根据温度和光照设置自动或手动卷帘、通风、补光，抽污泵30、微滤机210、水轮发电机组件10、发酵罐3、过滤净化框组223、控制器均采用现有技术。

实施例2

本实施例公开了一种流水养殖尾水净化方法，基于实施例2的一种智能节能流水养殖尾水净化装置，包括以下步骤：

S1、养殖尾水排入集水排污渠1内并向靠近净化沉淀池2一侧流动，同时，在水流的驱动作用下带动水轮发电机组件10转动，并产生电能；

S2、当养殖尾水流入净化沉淀池2内时，首先进入缓流沉淀区21内，依次经过交错分布的各个生态阻隔墙23时，通过滤网板233过滤体积大的固体杂质，通过种植筒232内的常绿湿地植物和填料内芯231的共同作用，并去除养殖尾水中的悬浮颗粒物、有机物、氮磷化合物和营养盐，由于位于上下两端的各个生态阻隔墙23是相互交错分布的，降低了养殖尾水的流速；

S3、经过步骤S2初步净化处理后的水体经缓流沉淀区21上端流出，而在处理过程中产生的颗粒污染物经各个沉淀出口200下落，并通过对应的倾斜导流子板201导流至倾斜导流主板220上，并通过倾斜导流主板220设置的波浪型导流台202加速滑落至排污口221处，最后，通过抽污泵30将颗粒污染物抽至发酵罐3内进行发酵处理，从而进行资源化利用，当各个沉淀出口200处下落的颗粒污染物重量增加时，倾斜导流子板201会压缩弹簧杆204并发生倾斜，从而增加颗粒污染物下落速率；

S4、经过步骤S2初步净化处理后的水体经缓流沉淀区21上端流出后，经过连接管进入微滤机210，通过微滤机210去除水体中的悬浮颗粒和部分溶解性污染物，然后，水体进入生态净化区22，通过过滤净化框组223进一步去除水体中的细小悬浮颗粒后，经沉水植物组合格栅224内的深水植物吸收水体中残余的氮、磷元素，深水植物的根系能够固定底部的沉积物，防止其被水流再次悬浮进入水体，增加水体中的溶氧量，沉水植物组合格栅224上的挂膜净水材料进一步强化生物净化作用，最后，经出水口排出后在清水暂存池4暂存备用；

S5、在步骤S1-S4的处理过程中，日光保温棚5可根据温度和光照设置自动或手动卷帘、通风、补光，通过水轮发电机组件10为各个整个装置内的电气元件供电，通过控制器控制各个电气元件自动化运行，控制排污口221的定时排污；

S6、贝类通过滤食能够进一步去除水体中的悬浮物和部分有机物，而青虾则能够摄食残饵和粪便，减少这些物质对水质的影响，通过曝气装置可以显著提高水体中的溶解氧水平，保证贝类和青虾的存活率。

实施例3

本实施例与实施例1不同之处在于：

如图4、5、6、7所示，安装口234处设有连接筒235，种植筒232外壁与连接筒235螺纹连接，且种植筒232前端活动连接有保护网盖236，保护扣盖236中心处设有种植口237；

安装主框230顶端设有滑动连接口24，填料内芯231通过滑动连接口24放置于安装主框230内，且填料内芯231上端设有卡接于滑动连接口24外部的限位连接板240，且限位连接板240通过螺栓与安装主框230外壁连接，限位连接板240上设有抽拉把手241。

实施例4

本实施例与实施例2不同之处在于：

种植筒232与连接筒235之间通过螺纹连接的方式，方便及时更换种植筒232内的常绿湿地植物，保证常绿湿地植物的处理效果，同时，为了避免水流对种植筒232的常绿湿地植物的冲击性，在种植筒232前端活动连接有保护网盖236，通过保护网盖236缓冲水流对常绿湿地植物根部的冲击；

当需要更换填料内芯231时，将螺栓松动，通过抽拉把手241将填料内芯231从安装主框230内滑出即可。

实施例5

本实施例与实施例3不同之处在于：

如图8、9、10所示，净化沉淀池2前后两侧设有两两一组且由上至下分布的3组安装凹槽25，每组安装凹槽25之间设有连接安装组件26，沉水植物组合格栅224与连接安装组件26一一对应连接；

连接安装组件26包括设于其中一个安装凹槽25内的挂环260、通过连接绳索2610与另一个安装凹槽25连接的连接安装框261、设于连接安装框261上靠近挂环260一侧的挂钩262，沉水植物组合格栅224设于连接安装框261内；

沉水植物组合格栅224包括侧壁与连接安装框261内壁滑动连接且上端为开口结构的多孔格栅主框2240、呈网格状设于多孔格栅主框2240内的4个多孔格栅分隔板2241、种植于4个多孔格栅分隔板2241构成的网格结构内的深水植物。

实施例6

本实施例与实施例4不同之处在于：

当水流由上至下依次通过各个沉水植物组合格栅224时，吸收水体中残余的氮、磷等营养元素，深水植物的根系能够固定底部的沉积物，防止其被水流再次悬浮进入水体，增加水体中的溶氧量；

向生态净化区22内的各个连接安装组件26上安装沉水植物组合格栅224时，首先，将位于最下端的连接安装框261上的挂钩262与对应挂环260连接，向该连接安装框261内安装沉水植物组合格栅224，然后，将向上一个连接安装框261上的挂钩262与对应挂环260连接并安装沉水植物组合格栅224，以此类推，按照由下至上的顺序，并重复上述步骤向各个连接安装框261内安装即可。