环形布水缝隙，在床层膨胀区2内填充有滤料7，所述床层膨胀区2的上方安装有自清洗组件，所述自清洗组件包括吸料管8、输送管9、水栗10和混合装置11。参见图3，所述吸料管8包括位于中间位置的亚克力圆筒12、以及呈放射状分布且与所述亚克力圆筒12连通的若干亚克力圆管13，在所述若干亚克力圆管13的底部留有缝隙14，所述缝隙14用于吸入滤料7。吸料管8通过输送管9与水栗10连通，所述水栗10内部的叶轮对滤料7表面的悬浮物进行初次去除后，再将所述滤料7导入混合装置11内，在所述混合装置11内设有螺旋状叶片，其用于对滤料7表面的悬浮物进行二次去除。
[0039]参见图5，所述混合装置的出口 20经环形布水腔5到达床层膨胀区2，进水口的出口 19经环形布水腔到达床层膨胀区，所述混合装置的出口 20和进水口的出口 19分别位于环形布水腔的两侧，且两者的连线角度呈180°。
[0040]参见图4，所述床层膨胀区2内还安装自动检测组件，所述自动检测组件包括数据采集模块、射频导纳物位开关和水栗10控制模块；射频导纳物位开关安装于吸料管8的下方，射频导纳物位开关的信号输出端与水栗10控制模块连接，射频导纳物位开关通过数据采集模块实时检测床层膨胀区2中滤料7高度并发送给水栗10控制模块，所述水栗10控制模块内存储有滤料7设定高度，水栗10控制模块接收到射频导纳物位开关发送的滤料7高度后，将其与滤料7设定高度进行比较，若滤料7高度大于滤料7设定高度，则水栗10控制模块启动水栗10。
[0041]所述悬浮物沉淀区3位于自清洗组件的上方，自清洗组件分离出来的悬浮物经床层膨胀区2后达到悬浮物沉淀区3，所述悬浮物沉淀区3包括沉淀腔体，在沉淀腔体中设有环形挡板15，所述环形挡板15位于床层膨胀区2出口处，环形挡板15与床层膨胀区2的外壁构成向下的流道，在所述向下的流道的出口处设有环形沉淀区16，环形沉淀区16具有用于排出悬浮物的排污口 17，所述环形沉淀区16与向上的流道连通，在向上的流道的尽头设有出水口 18。
[0042]本发明所述装置总高1.4m，上部分悬浮物沉淀区3高0.5m，直径为0.65m，下部分床层膨胀区2高0.9m，直径为0.4m。在装置中放入直径为0.3mm的玻璃珠作为滤料7，设计床层膨胀率50%。添加原滤料10%体积的已挂膜成熟的玻璃珠，此时床层初始高度为0.55m，当该装置运行时，床层膨胀高度至0.Sm左右。吸滤料7设备置于膨胀的滤料7顶部，即高度为0.Sm处。在其下面装有一射频导纳物位开关。
[0043]本发明所述装置的进水流量为5m3/h，由进水口 6切向进入环形布水腔5，沿环形布水腔底部的环形布水缝隙进入本装置，水流依次经过床层膨胀区2和环形沉淀区16，最后由出水口 18流出本装置。由于环形沉淀区16域体积突然变大，故水流速度变缓，由于环形挡板15的作用，可将废水中的颗粒物沉淀下来。此时床层的膨胀高度约为0.Sm，在流化床生物滤器挂膜过程中，水栗10定期自动开启，设计每隔I小时开启5分钟，不断将表层接种的滤料7与底部的滤料7进行混合，在滤料7的相互碰撞中，已成熟的微生物可附着至新的滤料7表面，进而加速了微生物的繁殖与生长，能显著缩短生物滤器的启动时间。生物滤器挂膜成熟后，启动模块控制系统，当床层膨胀高度膨胀至0.8m处时，自动启动水栗10，将表层的滤料7栗入先栗入混合器，再进入装置底部的环形布水腔5中，进而控制床层的膨胀高度，以维持本装置运行时的高效和稳定。
[0044]以大菱鲆循环水养殖系统的养殖废水处理为例，养殖水质水温为18°C，氨氮0.65mg/L，亚硝酸盐0.14mg/L，C0D15mg/L，溶解氧6.95mg/L。以本装置作为系统的生物过滤设备，以流量为5m3/h进入本装置，运行该装置15天后，其滤料表面颜色明显变深，通过描扫电镜观察，滤料表面有丰富的微生物附着，此时出水亚硝氮浓度显著低于进水，说明装置挂膜成功。本装置成功启动后，连续监测2个月的试验表明，床层高度一直稳定于0.Sm处，内部流态良好，滤料膨胀均匀。通过扫描电镜观察，滤料的平均生物膜厚度为0.05_，该厚度滤料表面的微生物与水中的基质传质效应较佳，微生物生长良好。出水平均氨氮浓度0.22mg/L，平均去除率66.2% ;平均亚硝酸盐浓度0.007mg/L，平均去除率95 % ;平均COD浓度7mg/L，平均去除率53.3%。
[0045]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种用于海水养殖的自清洗流化床生物过滤装置，包括筒体，其特征在于:在所述筒体的内部设有床层膨胀区和悬浮物沉淀区； 所述床层膨胀区的底部设有用于进水的环形布水腔，在所述环形布水腔的底部设有与床层膨胀区连通的环形布水缝隙，在床层膨胀区内填充有滤料，所述床层膨胀区的上方安装有自清洗组件，所述自清洗组件包括吸料管、输送管、水栗和混合装置，所述吸料管用于吸入滤料，吸料管通过输送管与水栗连通，所述水栗内部的叶轮对滤料表面的悬浮物进行初次去除后，再将所述滤料导入混合装置内，在所述混合装置内设有螺旋状叶片，其用于对滤料表面的悬浮物进行二次去除，所述混合装置的出口与环形布水腔连通，经清洗后的滤料重新进入床层膨胀区； 所述床层膨胀区内还安装自动检测组件，所述自动检测组件包括数据采集模块、射频导纳物位开关和水栗控制模块；射频导纳物位开关安装于吸料管的下方，射频导纳物位开关的信号输出端与水栗控制模块连接，射频导纳物位开关通过数据采集模块实时检测床层膨胀区中滤料高度并发送给水栗控制模块，所述水栗控制模块内存储有滤料设定高度，水栗控制模块接收到射频导纳物位开关发送的滤料高度后，将其与滤料设定高度进行比较，若滤料高度大于滤料设定高度，则水栗控制模块启动水栗； 所述悬浮物沉淀区位于自清洗组件的上方，自清洗组件分离出来的悬浮物经床层膨胀区后达到悬浮物沉淀区，所述悬浮物沉淀区包括沉淀腔体，在沉淀腔体中设有环形挡板，所述环形挡板位于床层膨胀区出口处，环形挡板与床层膨胀区的外壁构成向下的流道，在所述向下的流道的出口处设有环形沉淀区，环形沉淀区具有用于排出悬浮物的排污口，所述环形沉淀区与向上的流道连通，在向上的流道的尽头设有出水口。2.根据权利要求1所述的用于海水养殖的自清洗流化床生物过滤装置，其特征在于:所述床层膨胀区底部的外侧壁中设有环形布水腔，所述进水口的进水方向与环形布水腔的切线方向相同；水流经环形布水腔底部的环形布水缝隙进入床层膨胀区，在锥形布水板的作用下产生强烈的旋转上升流，进而带动滤料的向上膨胀。3.根据权利要求1所述的用于海水养殖的自清洗流化床生物过滤装置，其特征在于:所述吸料管包括位于中间位置的亚克力圆筒、以及呈放射状分布且与所述亚克力圆筒连通的若干亚克力圆管，在所述若干亚克力圆管的底部留有缝隙，所述缝隙用于吸入滤料。4.根据权利要求1所述的用于海水养殖的自清洗流化床生物过滤装置，其特征在于:所述滤料采用直径范围为0.2-0.3mm的球形玻璃微珠。5.根据权利要求1所述的用于海水养殖的自清洗流化床生物过滤装置，其特征在于:所述水栗采用定时工作模式，水栗在水栗控制模块给出信号启动后，计算时间，当到达设定时间后，水栗控制模块控制水栗停止工作，若此时滤料高度还是高于设定高度，则继续下一个时间段的水栗动作，若滤料高度已经低于设定高度，则等待下一次控制信号再次启动。6.根据权利要求2所述的用于海水养殖的自清洗流化床生物过滤装置，其特征在于:所述混合装置的出口经环形布水腔到达锥形布水板。所述混合装置的出口和流化床生物过滤装置进水口的出口分别位于环形布水腔的两侧，且两者的连线角度呈180°。
【专利摘要】本发明公开了一种用于海水养殖的自清洗流化床生物过滤装置，包括筒体，在所述筒体的内部设有床层膨胀区和悬浮物沉淀区；所述床层膨胀区内填充有滤料，床层膨胀区的上方安装有自清洗组件和自动检测组件，自清洗组件用于对滤料表面的悬浮物进行清洗，经清洗后的滤料重新进入床层膨胀区；所述自动检测组件用于控制自清洗组件。悬浮物沉淀区位于自清洗组件的上方，自清洗组件分离出来的悬浮物经床层膨胀区后达到悬浮物沉淀区，经过沉淀后排出。
【IPC分类】C02F103/08, A01K63/04, C02F3/08
【公开号】CN105217780
【申请号】CN201510746273
【发明人】张海耿, 吴凡, 张宇雷
【申请人】中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年11月5日