CN112674024B - 一种海水养殖中悬浮物的增径过滤装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水产养殖工程领域，具体地说是一种海水养殖中悬浮物的增径过滤装置及方法。包括：电子控制器以及与其连接的电絮凝反应器、混凝稳定器、微滤机；电絮凝反应器设有电絮凝反应器进水口以及出水管道，电絮凝反应器的出水管道连入混凝稳定器，用于对养殖水体的悬浮物进行增径处理；混凝稳定器一侧与电絮凝反应***连接，另一侧设有连入微滤控制***的管路，以使养殖水体中的悬浮物进行曝气处理；微滤机，用于对养殖水体中的悬浮物进行物理过滤；电子控制器，用于控制混凝稳定器工作实现养殖水体中的悬浮物进行曝气处理。本发明通过电絮凝技术增加悬浮物的粒径，能够在不改变原有过滤设备过滤孔径的条件下提高对养殖水体中悬浮物的去除效率。

Description

一种海水养殖中悬浮物的增径过滤装置及方法

技术领域

本发明属于水产养殖工程领域，具体地说是一种海水养殖中悬浮物的增径过滤装置及方法。

背景技术

循环水养殖过程中会产生大量的残饵、粪便，其主要依靠物理过滤的方式去除。目前循环水养殖***中常见的的物理过滤设备主要有微滤机、高速过滤砂缸、弧形筛、精密过滤器等，其中转鼓式微滤机以处理能力强、占地面积小、适应性强、水头损失小等优点备受青睐。物理过滤作为循环水养殖***水处理工艺的第一步，其处理能力决定了后续水处理单元的规模和能耗。转鼓式微滤机的过滤孔径越小，对悬浮物的去除效率越高。然而循环水养殖过程中为保证水体循环流畅，同时受工艺、成本等条件的限制，无法通过不断减小过滤设备的过滤孔径提高对悬浮物的去除效率。目前，转鼓式微滤机最常用的过滤网目为200目～260目。

增加水体悬浮物的粒径，在不改变原有设备过滤精度的基础上提高其处理效率可以进一步提高循环水养殖***的过滤预处理水平。传统的方法中可以在过滤设备前投加铝盐或铁盐来增加水中悬浮物的粒径，从而提高后续过滤设备的处理能力。然而化学絮凝存在操作繁琐、不易控制、污泥产量高、易造成二次污染等缺点。电絮凝技术作为一种绿色环保的水处理技术引起了人们的关注。

于2016年6月15日公开的、专利号为CN105668720A的中国发明专利，公开了一种电絮凝和过滤同步进行的水处理方法及装置；这种装置中污水经过电絮凝处理后流入过滤管，通过向过滤管中泵入压力完成过滤过程，该装置虽然占地面积小但缓冲能力差、水体处理量小、连续性不强，并不适用于工厂化循环水养殖。于2018年4月13日公开的、专利号为CN207227240U的中国实用新型专利，公开了一种电絮凝法处理高浓度有机废水装置；这种装置中污水经过电絮凝处理后，于初沉池中自然沉降去除水体中的悬浮物，其占地面积大不适用于工厂化循环水养殖***。于2020年5月8日公开的、专利号为CN210481103U的中国实用新型专利，公开了一种基于电絮凝技术的废水净化处理***；这种装置污水经过电絮凝处理后采用斜板沉淀法进行固液分离，虽然水体固液分离效果好，但存在进出水分配不均、易藏污等问题。于2020年6月5日公开的、专利号为CN210683305U的中国实用新型专利，公开了一种采用电絮凝法的工业废水处理设备；这种装置中污水经电絮凝设备处理后在设备中自然沉降实现固液分离，其内部没有混匀装置降低了絮凝效率，缓冲能力相对较弱、水体处理量小，并不适用于工厂化循环水养殖***。于2020年7月10日公开的、专利号为CN111392927A的中国发明专利，公开了一种基于电絮凝法的生活废水处理方法及其装置；这种装置将生活污水利用电絮凝处理后通过曝气平板陶瓷膜过滤，消毒后再利用精密过滤器过滤；该装置能够较好的处理生活污水，但其采取间歇式处理、连续性不强，不适用于水体持续循环流动的工厂化循环水养殖。另外，上述专利中的电絮凝反应器在运行过程中的输出电流无法根据实际污水中污染物的量进行调控，容易造成不必要的电能损耗。因此，研发一种自动化程度高且适用于循环水养殖***的悬浮物增径过滤装置，对优化循环水养殖环境、降低***运行能耗具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种海水养殖中悬浮物的增径过滤装置及方法，该装置识别范围广、工作速度快、安装方便、驱鸟效果好。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种海水养殖中悬浮物的增径过滤装置，包括：电子控制器以及与其连接的电絮凝反应器、混凝稳定器、微滤机；

所述电絮凝反应器设有电絮凝反应器进水口以及出水管道，所述电絮凝反应器的出水管道连入混凝稳定器，用于对经电絮凝反应器进水口的养殖水体的悬浮物进行增径处理；

所述混凝稳定器一侧与电絮凝反应***连接，另一侧设有连入微滤控制***的管路，以使经增径处理后的养殖水体中的悬浮物进行曝气处理；

所述微滤机，用于设定反冲洗频率对养殖水体中的悬浮物进行物理过滤；

所述电子控制器，用于根据所述微滤机的反冲洗频率，实时调节电絮凝反应器电流输出，并控制混凝稳定器工作实现养殖水体中的悬浮物进行曝气处理。

所述电絮凝反应器包括：直流稳压电源、电流调节器、电流方向转换器、电絮凝反应器进水口、电极板、隔板以及出水装置；

所述电流调节器与电子控制器连接，所述直流稳压电源其中一个输出端经电流调节器与电流方向转换器连接，另一个输出端与电流方向转换器直接连接；电絮凝反应器上设有电絮凝反应器进水口，所述电絮凝反应器进水口设于对应电极板顶部的电絮凝反应器外壁上；

所述电流方向转换器输出端的导线上并联有多个电极板，所述电极板垂直设于电絮凝反应器内的隔板上，所述隔板水平安装与电絮凝反应器内，且所述隔板下设有出水装置，且出水装置与混凝稳定器连接，以供养殖水体的悬浮物经增径处理后进入混凝稳定器进行下一步处理。

所述电极板为铝电极板；所述电极板之间的间距相等。

所述混凝稳定器，包括：装置壳体、分离排污口、排污口、喷淋装置、布水口以及射流泵；

所述装置外壳为无盖装置外壳，所述装置壳体外壁上设有分离排污口和排污口，所述排污口设于装置壳体外壁底部，可供装置底部沉积物流出；所述分离排污口设于外壁中上部，以使产生的泡沫流出；

所述射流泵设于装置壳体外壁一侧地面上，且与所述电子控制器连接，通过所述电子控制器控制所述射流泵的输出功率；所述射流泵的出水管***装置壳体内部，在出水管末端处设有布水口，以用于均匀布水；

装置壳体外的所述射流泵的出水管上连有喷淋管路，所述喷淋管路连有喷淋装置，所述喷淋装置设于装置壳体无盖顶部的上方，以实现对装置壳体中产生的泡沫进行清洗。

所述射流泵出水管上还设有电磁阀，所述电磁阀与电子控制器连接，用于对喷淋装置进行喷淋控制；

所述电磁阀与所述射流泵出水管之间的喷淋管路上设有进气管，用于所述射流泵产生水气混合液为所述混凝稳定器创造微曝气环境。

所述微滤机包括：传动电机、水位计、反冲洗泵、反冲洗喷淋机污物收集装置以及微滤机过滤网；

所述反冲洗泵、传动电机以及水位计分别与电子控制器连接；

所述传动电机通过传动链条与微滤机过滤网一侧的传动辊连接，以带动微滤机过滤网沿传动辊轴向旋转；

所述水位和计所述反冲洗喷淋机污物收集装置设于微滤机过滤网的中上部位；

所述反冲洗泵的输出管路与反冲洗喷淋机污物收集装置连接，以冲洗微滤机过滤网上的污物进入到反冲洗喷淋机污物收集装置内并从反冲洗喷淋机污物收集装置排出。

所述微滤机过滤网为滚筒型过滤网。

一种海水养殖中悬浮物的增径过滤方法，包括以下步骤：

步骤一：养殖池出水经过所述电絮凝反应器进水口进入到所述电絮凝反应器内，经所述电絮凝反应器控制，养殖水体中的悬浮物在所述电絮凝反应器内被进行增径处理5min；

步骤二：养殖水体进入至混凝稳定器维持微曝气状态，所述电子控制器调节所述电磁阀的开启频率及所述射流泵的输出功率；

经所述电絮凝反应器增径处理后的养殖水体由管路进入到所述混凝稳定器中，养殖水体中的悬浮物絮体在所述混凝稳定器微曝气环境中进行稳定处理设定时间；

所述混凝稳定器产生的泡沫集中于所述混凝稳定器的顶部，经过喷淋装置处理后，由分离排污口排除；

步骤三：养殖水体经过所述电絮凝反应器和所述混凝稳定器处理后，由所述微滤机过滤去除悬浮物。

步骤一中所述经所述电絮凝反应器控制，具体为：

所述电絮凝反应器的电源采用直流稳压电源，所述直流稳压电源与所述电极板之间连接所述电流方向转换器，利用所述电流方向转换器对所述电絮凝反应器的电流进行周期性换向。通过电流周期性换向达到交流电的效果以缓解所述电极板的钝化，电流换向周期控制在设定时间以内。

所述步骤三，具体为：

所述微滤机的反冲洗频率上传到所述电子控制器，再通过所述电子控制器控制所述电流调节器调节所述电絮凝反应器的电流，以实现所述电絮凝反应器与所述微滤机的自动化控制。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明针对富含悬浮物的海水养殖水体，建立了一种海水养殖中悬浮物的增径过滤装置及方法，对水体中的悬浮物有较好的去除效果：总悬浮物的去除效率在60％以上。

2.本发明通过电絮凝技术增加悬浮物的粒径，能够在不改变原有过滤设备过滤孔径的条件下提高对养殖水体中悬浮物的去除效率。

3.本发明将电化学水处理技术与物理过滤技术相结合，具有占地面积小、易操作、可自动化程度高等优点。

4.本发明利用微滤机的反冲洗频率反馈控制电絮凝反应器的电流调节器，根据水体中悬浮物的量决定电絮凝反应器的输出电流，降低运行能耗。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中，1为直流稳压电源，2为电流调节器，3为电流方向转换器，4为电絮凝反应器进水口，5为电极板，6为隔板，7为电絮凝反应器，8为混凝稳定器分离排污口，9为混凝稳定器排污口，10为喷淋装置，11为混凝稳定器，12为布水口，13为电磁阀，14为射流泵，15为进气口，16为控制器，17为水位计，18为反冲洗泵，19为传动电机，20为反冲洗喷淋及污物收集装置，21为传动链条，22为微滤机过滤网，23为微滤机。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1所示，为本发明的结构示意图，包括：电子控制器16以及与其连接的电絮凝反应器7、混凝稳定器11、微滤机23；

电絮凝反应器7设有电絮凝反应器进水口4以及出水管道，电絮凝反应器7的出水管道连入混凝稳定器11。电絮凝反应器7用于对经所述电絮凝反应器进水口4流入的养殖水体中的悬浮物进行增径处理；

所述混凝稳定器11一侧与所述电絮凝反应器7连接，另一侧设有连入微滤机23的管路，以使经增径处理后的养殖水体中的悬浮物絮体进行微曝气稳定处理；

微滤机23为转鼓式微滤机，微滤机过滤网22的网目宜用240～260目；用于对所述电絮凝反应器7和所述混凝稳定器11处理后的养殖水体中的悬浮物絮体进行物理过滤；

电子控制器16，用于根据所述微滤机23的反冲洗频率，实时调节所述电絮凝反应器7的电流输出，并控制所述混凝稳定器11工作实现对养殖水体的悬浮物进行曝气处理。

电絮凝反应器7包括：直流稳压电源1、电流调节器2、电流方向转换器3、电絮凝反应器进水口4、电极板5、隔板6以及出水装置；

电流调节器2与电子控制器16连接，直流稳压电源1其中一个输出端经电流调节器2与电流方向转换器3连接，另一个输出端与电流方向转换器3直接连接；电絮凝反应器7上设有电絮凝反应器进水口4，所述电絮凝反应器进水口4设于对应所述电极板5顶部的所述电絮凝反应器7外壁上；

电流方向转换器3输出端的导线上连接所述电极板5，电极板5垂直设于所述电絮凝反应器7内的所述隔板6上，隔板6水平安装于所述电絮凝反应器7内，且所述隔板6下设有出水装置，出水装置与所述混凝稳定器11连接，以供养殖水体经增径处理后进入所述混凝稳定器11进行下一步处理。

电极板5为铝电极板，铝电极板之间以并联的方式连接；电极板5之间的间距相等。

混凝稳定器11，包括：装置壳体、分离排污口8、排污口9、喷淋装置10、布水口12以及射流泵14；

装置外壳为无盖装置外壳，所述装置壳体外壁上设有分离排污口8和排污口9，所述排污口9设于装置壳体外壁底部，可供装置底部沉积物流出；所述分离排污口8设于装置壳体外壁中上部，以使产生的泡沫流出；

射流泵14设于装置壳体外壁一侧地面上，且与所述电子控制器16连接，通过所述电子控制器16控制所述射流泵14的输出功率；射流泵14水管***装置壳体内部，在出水管末端处设有布水口12用于均匀布水；

装置壳体外的所述射流泵14水管上连有喷淋管路，所述喷淋管路连有喷淋装置10，喷淋装置10装置壳体无盖顶部的上方，以实现对装置壳体中产生的泡沫进行清洗。

射流泵14管路上设有电磁阀13，电磁阀13与电子控制器16连接，用于对喷淋装置10进行喷淋控制；

电磁阀13与所述射流泵14出水管之间的喷淋管路上设有进气管15，用于射流泵14产生水气混合液为所述混凝稳定器11创造微曝气环境；

微滤机23包括：传动电机19、水位计17、反冲洗泵18、反冲洗喷淋及污物收集装置20以及微滤机过滤网22；

反冲洗泵18、传动电机19以及水位计17分别与所述电子控制器16连接；

传动电机19通过所述传动链条21微滤机过滤网21一侧的传动辊连接，以带动所述微滤机过滤网22沿传动辊轴向旋转；

水位计17、所述反冲洗喷淋及污物收集装置20设于微滤机过滤网22的中上部位；

反冲洗泵18的输出管路与所述反冲洗喷淋及污物收集装置20连接，以冲洗所述微滤机过滤网22上的污物进入到所述反冲洗喷淋及污物收集装置20内并从所述反冲洗喷淋及污物收集装置20排出。

微滤机过滤网22为滚筒型过滤网。

本发明的具体实施方式为凡纳宾对虾循环水养殖***养殖池出水的增径过滤过程。该***中养殖水体的盐度为15，电导率约为36.35μS/cm，初始总悬浮物、化学需氧量、总氮、总磷浓度分别为41.66mg/L、12.41mg/L、18.46mg/L、1.86mg/L。

循环水养殖***的养殖水体从养殖池流出后，进入电絮凝反应器7，电絮凝反应器7的电极板5采用铝电极，电压为2～3V，电流密度为30～35A/m2，电极板5间距1.5cm，电流换向周期为30s,水力停留时间约为5min。养殖水体中的悬浮物在电絮凝的作用下粒径增加，其中粒径可增加40％以上(按照D50计算)。

经过电絮凝反应器7处理后的养殖水体进入混凝稳定器11中进一步的混合絮凝，通过混凝稳定器11内部微曝气环境使被絮凝吸附的悬浮物趋于稳定，水力停留时间为5min。微曝气会产生气浮作用，小颗粒漂浮在混凝器表面通过分离设备去除。

经过电絮凝反应器7和混凝稳定器11处理后的养殖水体悬浮物的粒径增加在50％以上(按照D50计算)。利用260目的转鼓式微滤机23处理上述水体，对悬浮物，化学需氧量、总氮、总磷的去除率分别为62％、35％、39％、60％，极大的降低了后续水处理单元的进水负荷。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。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、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种海水养殖中悬浮物的增径过滤装置，其特征在于，包括：电子控制器(16)以及与其连接的电絮凝反应器(7)、混凝稳定器(11)、微滤机(23)；

所述电絮凝反应器(7)设有电絮凝反应器进水口(4)以及出水管道，所述电絮凝反应器(7)的出水管道连入混凝稳定器(11)，用于对经电絮凝反应器进水口的养殖水体的悬浮物进行增径处理；

所述混凝稳定器(11)一侧与电絮凝反应***连接，另一侧设有连入微滤控制***的管路，以使经增径处理后的养殖水体中的悬浮物进行曝气处理；

所述微滤机(23)，用于设定反冲洗频率对养殖水体中的悬浮物进行物理过滤；

所述电子控制器(16)，用于根据所述微滤机(23)的反冲洗频率，实时调节电絮凝反应器(7)电流输出，并控制混凝稳定器(11)工作实现养殖水体中的悬浮物进行曝气处理；

所述电絮凝反应器(7)包括：直流稳压电源(1)、电流调节器(2)、电流方向转换器(3)、电絮凝反应器进水口(4)、电极板(5)、隔板(6)以及出水装置；

所述电流调节器(2)与电子控制器(16)连接，所述直流稳压电源(1)其中一个输出端经电流调节器(2)与电流方向转换器(3)连接，另一个输出端与电流方向转换器(3)直接连接；电絮凝反应器(7)上设有电絮凝反应器进水口(4)，所述电絮凝反应器进水口(4)设于对应电极板(5)顶部的电絮凝反应器(7)外壁上；

所述电流方向转换器(3)输出端的导线上并联有多个电极板(5)，所述电极板(5)垂直设于电絮凝反应器(7)内的隔板(6)上，所述隔板(6)水平安装与电絮凝反应器(7)内，且所述隔板(6)下设有出水装置，且出水装置与混凝稳定器(11)连接，以供养殖水体的悬浮物经增径处理后进入混凝稳定器(11)进行下一步处理；

所述混凝稳定器，包括：装置壳体、分离排污口(8)、排污口(9)、喷淋装置(10)、布水口(12)以及射流泵(14)；

所述装置外壳为无盖装置外壳，所述装置壳体外壁上设有分离排污口(8)和排污口(9)，所述排污口(9)设于装置壳体外壁底部，可供装置底部沉积物流出；所述分离排污口(8)设于外壁中上部，以使产生的泡沫流出；

所述射流泵(14)设于装置壳体外壁一侧地面上，且与所述电子控制器(16)连接，通过所述电子控制器(16)控制所述射流泵(14)的输出功率；所述射流泵(14)的出水管***装置壳体内部，在出水管末端处设有布水口(12)，以用于均匀布水；

装置壳体外的所述射流泵(14)的出水管上连有喷淋管路，所述喷淋管路连有喷淋装置(10)，所述喷淋装置(10)设于装置壳体无盖顶部的上方，以实现对装置壳体中产生的泡沫进行清洗；

所述射流泵(14)出水管上还设有电磁阀(13)，所述电磁阀(13)与电子控制器(16)连接，用于对喷淋装置(10)进行喷淋控制；

所述电磁阀(13)与所述射流泵(14)出水管之间的喷淋管路上设有进气管(15)，用于所述射流泵(14)产生水气混合液为所述混凝稳定器(11)创造微曝气环境。

2.根据权利要求1所述的一种海水养殖中悬浮物的增径过滤装置，其特征在于，所述电极板(5)为铝电极板；所述电极板之间的间距相等。

3.根据权利要求1所述的一种海水养殖中悬浮物的增径过滤装置，其特征在于，所述微滤机(23)包括：传动电机(19)、水位计(17)、反冲洗泵(18)、反冲洗喷淋机污物收集装置(20)以及微滤机过滤网(22)；

所述反冲洗泵(18)、传动电机(19)以及水位计(17)分别与电子控制器(16)连接；

所述传动电机(19)通过传动链条(21)与微滤机过滤网(22)一侧的传动辊连接，以带动微滤机过滤网(22)沿传动辊轴向旋转；

所述水位和计所述反冲洗喷淋机污物收集装置(20)设于微滤机过滤网(22)的中上部位；

所述反冲洗泵(18)的输出管路与反冲洗喷淋机污物收集装置(20)连接，以冲洗微滤机过滤网(22)上的污物进入到反冲洗喷淋机污物收集装置(20)内并从反冲洗喷淋机污物收集装置(20)排出。

4.根据权利要求3所述的一种海水养殖中悬浮物的增径过滤装置，其特征在于，所述微滤机过滤网(22)为滚筒型过滤网。

5.根据权利要求1所述的一种海水养殖中悬浮物的增径过滤装置的过滤方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：养殖池出水经过所述电絮凝反应器进水口(4)进入到所述电絮凝反应器(7)内，经所述电絮凝反应器(7)控制，养殖水体中的悬浮物在所述电絮凝反应器(7)内被进行增径处理5min；

步骤二：养殖水体进入至混凝稳定器(11)维持微曝气状态，所述电子控制器(16)调节所述电磁阀(13)的开启频率及所述射流泵(14)的输出功率；

经所述电絮凝反应器(7)增径处理后的养殖水体由管路进入到所述混凝稳定器(11)中，养殖水体中的悬浮物絮体在所述混凝稳定器(11)微曝气环境中进行稳定处理设定时间；

所述混凝稳定器(11)产生的泡沫集中于所述混凝稳定器(11)的顶部，经过喷淋装置(10)处理后，由分离排污口(8)排除；

步骤三：养殖水体经过所述电絮凝反应器(7)和所述混凝稳定器(11)处理后，由所述微滤机(23)过滤去除悬浮物。

6.根据权利要求5所述的一种海水养殖中悬浮物的增径过滤方法，其特征在于，步骤一中所述经所述电絮凝反应器(7)控制，具体为：

所述电絮凝反应器(7)的电源采用直流稳压电源(1)，所述直流稳压电源(1)与所述电极板(5)之间连接所述电流方向转换器(3)，利用所述电流方向转换器(3)对所述电絮凝反应器(7)的电流进行周期性换向；通过电流周期性换向达到交流电的效果以缓解所述电极板(5)的钝化，电流换向周期控制在设定时间以内。

7.根据权利要求5所述的一种海水养殖中悬浮物的增径过滤方法，其特征在于，所述步骤三，具体为：

所述微滤机(23)的反冲洗频率上传到所述电子控制器(16)，再通过所述电子控制器(16)控制所述电流调节器(2)调节所述电絮凝反应器(7)的电流，以实现所述电絮凝反应器(7)与所述微滤机(23)的自动化控制。

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