一种一体式三级高效生物脱氮装置

本发明属于养殖水体生物脱氮，特别涉及一种一体式三级高效生物脱氮装置。

背景技术：

1、工厂化循环水养殖系统(ras)中养殖动物残饵粪便累积分解后，主要以氨氮、亚硝酸盐氮等形式存在于水体中。生物滤池作为ras的重要水处理单元可通过硝化作用将水体中的氨氮转化为硝酸盐氮，硝化作用的长期进行会导致硝酸盐的大量积累，其浓度最高可达400-500mg/l。高浓度硝酸盐会对养殖动物的生存产生威胁，甚至引发死亡。目前循环水养殖系统中硝酸盐的去除主要是通过大量换水来实现，不仅造成水资源的巨大浪费，增加养殖户的经济负担，且含硝酸盐废水的排放也会引发环境污染。

2、当前生物脱氮工艺主要包括自养脱氮工艺、异养脱氮工艺及混合脱氮工艺，但上述脱氮工艺仍存在很多问题，例如功能菌群生长速度慢，功能菌群间存在竞争或抑制，以及可溶性碳源添加量难以进行精确调控等，且单级生物脱氮装置的硝酸盐去除效率低，空间利用率低，运行性能不稳定。因此，亟需设计一种多级生物脱氮装置。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种一体式三级高效生物脱氮装置，以解决现有循环水养殖装置存在脱氮效率低、处理效果不稳定的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种一体式三级高效生物脱氮装置，包括净水区、反应区及底部排污区；

4、反应区包括微珠介质硝化反应区、好氧硝化反应区和反硝化反应区，其中反硝化反应区设置于微珠介质硝化反应区的下方，好氧硝化反应区设置于反硝化反应区的外围，养殖水依次经过微珠介质硝化反应区、反硝化反应区和好氧硝化反应区进行三级生物脱氮；

5、净水区设置于好氧硝化反应区的上方，净水区用于收集三级生物脱氮后的养殖水；

6、底部排污区设置于反应区的底部，底部排污区内设有自循环系统和进气系统，自循环系统用于向反硝化反应区提供扰动高压水流；进气系统用于向好氧硝化反应区内提供提高溶氧率的气流。

7、所述微珠介质硝化反应区内部填充微珠介质，微珠介质采用密度比水小的塑料颗粒。

8、所述微珠介质硝化反应区的顶部设有进水系统；

9、进水系统包括进水管及设置于进水管端部的喷头，由进水管导入的养殖水，通过喷头喷洒至微珠介质硝化反应区内。

10、所述反硝化反应区内填充碳源，并且接种反硝化细菌。

11、所述碳源采用具有稳定释碳速率的可生物降解聚合物。

12、所述好氧硝化反应区为环形结构，内部填充滤料。

13、所述自循环系统包括自循环进水管、自循环出水管、自循环水泵及导流盘，其中自循环水泵设置于所述底部排污区外侧，自循环水泵的进水口通过自循环进水管与所述底部排污区连通，自循环水泵的出水口与自循环出水管的一端连接，自循环出水管的另一端置于所述底部排污区内、且与导流盘连接，导流盘设置于所述反硝化反应区的底部，导流盘用于形成高压水流。

14、所述进气系统包括输气管、气泵及曝气盘，其中输气管沿周向布置于所述好氧硝化反应区的底部，输气管的进气端由所述底部排污区穿出且与气泵连接，输气管上设置多个曝气盘，曝气盘用于均布气流。

15、所述底部排污区的底部为锥形结构，锥形结构的底端连接排污管。

16、所述的一体式三级高效生物脱氮装置，包括同心圆的外壳和内壳，所述微珠介质硝化反应区、反硝化反应区及硝化反应区上下通过篦子板进行分隔，所述微珠介质硝化反应区和反硝化反应区位于内腔，所述好氧硝化反应区位于外壳和内壳之间。

17、本发明的优点及有益效果是：

18、1.本发明分为内外两层结构，即内腔为微珠介质硝化反应区和反硝化反应区，外腔为环形好氧硝化反应区，三个区被分隔成相对独立的空间，避免了反硝化细菌和好氧菌群的竞争，为每种菌群提供最适合的生存环境，最大限度地保证了反应器长期稳定运行的性能。

19、2.本发明的微珠介质反应区采用比表面积大、体积较小的塑料颗粒介质，相较于其它硝化生物滤池体积更小。

20、3.本发明将硝化与反硝化反应集中在同一装置中进行的一体式设计，实现了生物脱氮装置的高度集约化和模块化。

21、4.本发明选用的新型可生物降解聚合物碳源具有稳定的释碳速率，可长期稳定地为装置提供碳源。固相反硝化(so l i d-phase den itr i f i cat i on)是一种提供非溶解性固态有机物作为碳源的新型脱氮工艺，可避免碳源添加过量或不足的风险。

技术特征：

1.一种一体式三级高效生物脱氮装置，其特征在于，包括净水区、反应区及底部排污区；

2.根据权利要求1所述的一体式三级高效生物脱氮装置，其特征在于，所述微珠介质硝化反应区(1)内部填充微珠介质，微珠介质采用密度比水小的塑料颗粒。

3.根据权利要求1所述的一体式三级高效生物脱氮装置，其特征在于，所述微珠介质硝化反应区(1)的顶部设有进水系统；

4.根据权利要求1所述的一体式三级高效生物脱氮装置，其特征在于，所述反硝化反应区(14)内填充碳源，并且接种反硝化细菌。

5.根据权利要求4所述的一体式三级高效生物脱氮装置，其特征在于，所述碳源采用具有稳定释碳速率的可生物降解聚合物。

6.根据权利要求1所述的一体式三级高效生物脱氮装置，其特征在于，所述好氧硝化反应区(2)为环形结构，内部填充滤料。

7.根据权利要求1所述的一体式三级高效生物脱氮装置，其特征在于，所述自循环系统包括自循环进水管(4)、自循环出水管(10)、自循环水泵(12)及导流盘(16)，其中自循环水泵(12)设置于所述底部排污区外侧，自循环水泵(12)的进水口通过自循环进水管(4)与所述底部排污区连通，自循环水泵(12)的出水口与自循环出水管(10)的一端连接，自循环出水管(10)的另一端置于所述底部排污区内、且与导流盘(16)连接，导流盘(16)设置于所述反硝化反应区(14)的底部，导流盘(16)用于形成高压水流。

8.根据权利要求1所述的一体式三级高效生物脱氮装置，其特征在于，所述进气系统包括输气管(11)、气泵(13)及曝气盘(3)，其中输气管(11)沿周向布置于所述好氧硝化反应区(2)的底部，输气管(11)的进气端由所述底部排污区穿出且与气泵(13)连接，输气管(11)上设置多个曝气盘(3)，曝气盘(3)用于均布气流。

9.根据权利要求1所述的一体式三级高效生物脱氮装置，其特征在于，所述底部排污区的底部为锥形结构，锥形结构的底端连接排污管(6)。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一体式三级高效生物脱氮装置，其特征在于，包括同心圆的外壳(17)和内壳(18)，所述微珠介质硝化反应区(1)、反硝化反应区(14)及硝化反应区(2)上下通过篦子板(9)进行分隔，所述微珠介质硝化反应区(1)和反硝化反应区(14)位于内腔，所述好氧硝化反应区(2)位于外壳(17)和内壳(18)之间。

技术总结本发明属于养殖水体生物脱氮技术领域，特别涉及一种一体式三级高效生物脱氮装置。包括净水区、反应区及底部排污区；反应区包括微珠介质硝化反应区、好氧硝化反应区和反硝化反应区，反硝化反应区设置于微珠介质硝化反应区的下方，好氧硝化反应区设置于反硝化反应区的外围，养殖水依次经过微珠介质硝化反应区、反硝化反应区和好氧硝化反应区进行三级生物脱氮；净水区设置于好氧硝化反应区的上方；底部排污区设置于反应区的底部，设有自循环系统和进气系统，自循环系统向反硝化反应区提供扰动高压水流；进气系统向好氧硝化反应区内提供提高溶氧率的气流。本发明将硝化与反硝化在同一装置中进行的一体式设计，实现了装置的高度集约化和模块化。技术研发人员：宋协法,宋晨雨,郑毅凯,李甍,李贤,董登攀受保护的技术使用者：中国海洋大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23