專利名稱：：水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的生物凈化方法及虹吸往復(fù)式生物過濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的水處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體來說涉及一種去除水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中氨氮(TAN)的方法和用于該方法的虹吸往復(fù)式生物過濾器。
背景技術(shù)：
：在魚類養(yǎng)殖過程中，氮的各種不同化合物是產(chǎn)生的主要廢棄物。其中，氨氮是魚排泄物中的一個(gè)重要成分，它對(duì)魚的毒性很大，一般魚類養(yǎng)殖水體中要求總氨氮量不高于lmg/L，或非離子態(tài)氨小于0.025mg/L。生物凈化裝置是循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的重要裝置，其通過附著在填料表面或者是懸浮在水體中的硝化細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，最后轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，從而將氨氮轉(zhuǎn)化為毒性較小的硝態(tài)氮。幾乎所有的循環(huán)水系統(tǒng)都要使用固定膜生物過濾器，生物凈化裝置對(duì)于氨氮的去除能力大部分取決于適合硝化細(xì)菌生長(zhǎng)的總表面積。為了達(dá)到效率最大化，使用的填料必須具有高比表面積，同時(shí)還需要有足夠的孔隙率來保證水的流態(tài)。目前比較常用的生物凈化裝置有浸沒式過濾器、滴流式過濾器、生物轉(zhuǎn)盤(RBC)、珠子過濾器和流化沙床生物過濾器。每種生物過濾器都具有它們各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。浸沒式過濾器、珠子過濾器和流化沙床過濾器都工作在耗氧環(huán)境下，完全依靠進(jìn)水中的溶氧來維持生物膜對(duì)于氧的需要。如果由于某些特殊原因，進(jìn)水中的溶氧過低，整個(gè)濾器就會(huì)由于缺氧而不能正常工作。相反的，滴流式生物過濾器和RBC具有一個(gè)共同的優(yōu)點(diǎn)就是在正常工作條件下，它們都可以向水體中進(jìn)行增氧。另外，還能達(dá)到一定的脫氣效果。但滴流式過濾器和RBC型過濾器都有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)就是填料比表面積較低。由于濾器的成本基本上是和它的總表面積成正比的，因此會(huì)使的該類型的過濾器體積較大而且成本較高。滴流式過濾器和RBC型過濾器的另一個(gè)缺點(diǎn)就是如果不對(duì)懸浮顆粒進(jìn)行足夠的控制，很容易造成生物堵塞。異養(yǎng)型細(xì)菌的生長(zhǎng)速度比自養(yǎng)型硝化細(xì)菌快100倍。它們的數(shù)量在一小時(shí)內(nèi)可以翻倍，然而對(duì)于硝化細(xì)菌來說這可能需要花上幾天的時(shí)間。這樣的生長(zhǎng)速度和對(duì)氧的大量消耗會(huì)使的生物膜底層的硝化細(xì)菌由于缺氧而窒息，最終死亡從生物膜上脫落?？梢姡F(xiàn)有的水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的過濾器不能同時(shí)兼具高氨氮去除效率、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、適用范圍廣泛、占地面積小、運(yùn)行穩(wěn)定和可連續(xù)工作等特點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有生物過濾器的不足，而提供一種兼具高氨氮去除效率、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、適用范圍廣泛、占地面積小、運(yùn)行穩(wěn)定和可連續(xù)工作等優(yōu)點(diǎn)的虹吸往復(fù)式生物過濾器及系統(tǒng)。虹吸現(xiàn)象是液態(tài)分子間引力與位差能造成的。即利用水柱壓力差，使水上升再流到低處。由于管口水面承受不同的大氣壓力，水會(huì)由壓力大的一邊流向壓力小的一邊，直到兩邊的大氣壓力相等，容器內(nèi)的水面變成相等高度，水就會(huì)停止流動(dòng)。利用虹吸現(xiàn)象很快就可將容器內(nèi)的水抽出。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的生物凈化方法，包括以下步驟a.將廢水自上持續(xù)灌入裝有填料的生物過濾器的凈化腔體內(nèi)；b.出水管路排水，且排水量小于進(jìn)水量，凈化腔體內(nèi)水位上升，與凈化腔體和出水管路相連的虹吸裝置水位同時(shí)上升；c.凈化腔體內(nèi)水位高于虹吸裝置頂部，虹吸作用產(chǎn)生；d.凈化腔體內(nèi)水由出水管路和虹吸裝置一并向外排水，且排水量大于進(jìn)水量，凈化腔體內(nèi)水位降低；e.破壞虹吸，虹吸作用停止，虹吸裝置停止向外排水；f.重復(fù)上述步驟。進(jìn)一步地，步驟e為虹吸裝置中吸入空氣，虹吸作用停止，虹吸裝置停止向外排水。進(jìn)一步地，步驟b持續(xù)時(shí)間為l-10min，步驟d持續(xù)時(shí)間為0.5_5min。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種用于上述水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的生物凈化方法的虹吸往復(fù)式生物過濾器，其包括凈化腔體、進(jìn)水管路、填料、虹吸裝置以及出水管路，所述填料設(shè)于凈化腔體內(nèi)，所述進(jìn)水管路位于凈化腔體上方，所述出水管路和虹吸裝置均與凈化腔體相通。進(jìn)一步地，所述出水管路和虹吸裝置的出水口均低于凈化腔體的底部。進(jìn)一步地，所述虹吸裝置是具有倒U型管段的管路，所述倒U型管段與凈化腔體聯(lián)通。進(jìn)一步地，所述虹吸裝置是由倒U型管段和貯水管段組成的管路，所述倒U型管段與凈化腔體聯(lián)通，貯水管段與出水管路聯(lián)通，所述貯水管段與出水管路相接處的位置高于其與倒U型管段相接處，且在其與出水管路相接處附近設(shè)有向上的出氣口。進(jìn)一步地，所述虹吸往復(fù)式生物過濾器還具有虹吸破壞管，所述虹吸破壞管為通管，其一端與凈化腔體相通，其另一端與虹吸裝置的倒U型管段相通。進(jìn)一步地，所述凈化腔體內(nèi)還設(shè)有一個(gè)或多個(gè)格柵，所述格柵為縱橫交錯(cuò)的結(jié)構(gòu)，其相鄰的縱向或橫向間隔50-70mm。進(jìn)一步地，所述凈化腔體內(nèi)還設(shè)有布水裝置，其位于格柵上方以及進(jìn)水管路下方。進(jìn)一步地，所述布水裝置為布水孔板，其上具有多個(gè)孔，且孔徑為l-2mm。進(jìn)一步地，所述凈化腔體內(nèi)還設(shè)有底板，所述底板位于格柵下方以及出水管路和虹吸裝置與凈化腔體相接的上方，所述底板上具有多個(gè)孔，且孔徑為l-2mm，所述填料位于布水孔板和底板之間。進(jìn)一步地，所述虹吸破壞管與凈化腔體相接處位于底板上方，并于格柵下方。進(jìn)一步地，所述填料為圓形EPS(發(fā)泡聚苯乙烯)填料，其密度為20-60kg/m3，其粒徑為l-4mm，且其粒徑不小于布水孔板和底板上孔的孔徑，所述填料表面附著生物膜。進(jìn)一步地，所述填料層在凈化腔體內(nèi)的高度占凈化腔體的40-70%。進(jìn)一步地，所述凈化腔體底部還設(shè)有排污管路。本發(fā)明提供的用于水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的虹吸往復(fù)式生物過濾器具有以下積極進(jìn)步技術(shù)效果1.使用一個(gè)凈化腔體即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作；2.利用虹吸原理實(shí)現(xiàn)了凈化腔體中水位和填料不斷的自動(dòng)上升和下降的循環(huán)往復(fù)的運(yùn)動(dòng)過程；3.采用浮性生物填料——EPS(發(fā)泡聚苯乙烯)填料，其密度為20-60kg/m3。在凈化腔體內(nèi)部，填料的浮力使得填料層整體隨著水位的上升和下降而產(chǎn)生上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在局部設(shè)置格柵使填料和填料之間產(chǎn)生相對(duì)位移，通過相互之間的摩擦、擠壓，實(shí)現(xiàn)自凈化效果；4.填料的運(yùn)動(dòng)改善了生物膜表面固、液兩相之間營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳質(zhì)情況，提高硝化反應(yīng)效率，氨氮去除效率高，運(yùn)行穩(wěn)定；5.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造和運(yùn)行費(fèi)用低、占地面積小、適用范圍廣泛。為能更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，其中圖1為本發(fā)明虹吸往復(fù)式生物過濾器的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明過濾器用于循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)循環(huán)工作時(shí)本發(fā)明虹吸往復(fù)式生物過濾器運(yùn)行期間氨氮、亞硝氮的濃度變化；圖4為本發(fā)明虹吸往復(fù)式生物過濾器進(jìn)水流量對(duì)裝置硝化性能的影響；圖5為水體中懸浮顆粒物(TSS)與氨氮表面去除負(fù)荷的變化曲線；以及圖6為虹吸往復(fù)式生物過濾器中填料的運(yùn)動(dòng)對(duì)裝置硝化性能的影響。具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖l，在本實(shí)施例中，用于水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的虹吸往復(fù)式生物過濾器由凈化腔體1、進(jìn)水管路2、布水孔板3、格柵4、底板7、虹吸裝置5、出水管路6、虹吸破壞管8和排污管路9組成。其中，凈化腔體1為圓筒形腔體，其直徑為30cm，有效高度(布水孔板3至底板7)為50cm。布水孔板3固定于凈化腔體l內(nèi)的上部，其上均勻分布多個(gè)孔，孔徑為1.5mm，以允許上方進(jìn)水管路2流出的待凈化水進(jìn)入凈化腔體1內(nèi)并與填料(未圖示)均勻接觸。在其他實(shí)施例中，本發(fā)明所述的布水裝置還可以是其他方式，不僅限于本實(shí)施例中的布水孔板，如一系列均勻分布的噴嘴也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，布水裝置目的是為了允許水進(jìn)入凈化腔體，并以與填料均勻接觸為佳。本實(shí)施例的凈化腔體1內(nèi)布水孔板3和底板7之間，在距離布水孔板3和底板7的15cm處分別固定兩個(gè)格柵4。格柵在水位上升過程中，可以減緩填料的上升速度，增加污水在填料表面的停留時(shí)間；同時(shí)，填料經(jīng)過格柵的過程中，在腔體內(nèi)形成水和填料的攪動(dòng)，不僅能夠提高凈化裝置的工作效率，還防止了短流現(xiàn)象的出現(xiàn)；填料顆粒間的攪拌和相互摩擦有利于去除由于微生物死亡、懸浮顆粒等原因造成的污染，從而可以使生物膜維持在6一個(gè)基本穩(wěn)定的工作狀態(tài)，也使生物堵塞的可能性降低到最小。在本實(shí)施例中，格柵4由縱橫交錯(cuò)的PVC管組成，格柵4為圓形以配合凈化腔體1內(nèi)徑，PVC管的外徑為20mm，每?jī)筛噜彽目v向或橫向的PVC管間隔60mm以形成通透空間。在實(shí)際應(yīng)用中，格柵的結(jié)構(gòu)不僅限于本實(shí)施例的PVC管，其他有數(shù)根橫向和縱向桿組成的格柵也可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明；該桿既可以是直桿，也可以是具有一定形狀的桿體；其材料也可以是不銹鋼、其他高分子聚合物等等防腐防潮材料。只要能起到前述目的即可使用。底板7固定在凈化腔體l內(nèi)的下部，其上也均勻分布多個(gè)孔，孔徑為1.5mm，以允許凈化腔體1內(nèi)流入的待凈化水進(jìn)入底板7以下的空間，并流入虹吸裝置5和出水管路6中。本發(fā)明的填料選用EPS(發(fā)泡聚苯乙烯)，為了得到最大的比表面積，其形狀較佳地為圓形顆粒，粒徑較佳地為l-3mm。填料顆粒的粒徑越小，比表面積越大，硝化效率越高，但小的填料會(huì)增加過濾器的不可控性，使過濾器的可操作性下降，因此，本實(shí)施例選用3mm粒徑的EPS顆粒，表面附著硝化細(xì)菌。本實(shí)施例中選用的填料EPS圓形顆粒，其具體參數(shù)請(qǐng)見表1。表1EPS填料參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注"=[V(1-O/(4/3Jir3)4Jir2]/V，V=填料層體積；r=填料半徑平均值；e=填料孔隙率，e值測(cè)定為0.42EPS填料層占凈化腔體1有效高度的52%，這樣能夠與廢水充分接觸和反應(yīng)，提高氨氮去除效率。另一方面，布水孔板3和底板7上孔徑小于填料粒徑，保證填料不會(huì)跑出系統(tǒng)。此外，EPS填料表面還可以附著有異養(yǎng)細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌、硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌等多種細(xì)菌，并可通過現(xiàn)有手段制得。出水管路6與凈化腔體1相通，其內(nèi)徑為30mm，且設(shè)于底板7的下方，以防止填料進(jìn)入，出水口低于凈化腔體1的底部，以實(shí)現(xiàn)凈化后水的流出。通過調(diào)節(jié)進(jìn)水水泵使進(jìn)水流量Qin大于出水流量Q。uU，確保裝置運(yùn)作時(shí)凈化腔體1內(nèi)水位能夠上升。虹吸裝置5具有倒U型管段51和貯水管段52，其內(nèi)徑均為60mm，倒U型管段51與凈化腔體1相通，且設(shè)于底板7的下方，本實(shí)施例中的倒U型管段51是以深入凈化腔體1的形式設(shè)置的，但不僅限于此方式，倒U型管段51的最高處低于布水孔板3;與倒U型管段51相接的貯水管段52另一端與出水管路6相通，且與出水管路6相接處的位置要高于其與倒U型管段51的相接處，并在其與出水管路6相接處附近設(shè)有向上的出氣口53。在其他實(shí)施例中，虹吸裝置也可以不與出水管路聯(lián)通，而單獨(dú)設(shè)置出水口，只要該出水口低于凈化腔體的底部即可，上述實(shí)施例中虹吸裝置與出水管路的聯(lián)通是為了讓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單化。虹吸破壞管8為一通管，其兩端分別與凈化腔體1和倒U型管段51相通，其設(shè)于底板7的上方，且較佳地是位于第二個(gè)格柵4的下方，這樣，在虹吸作用時(shí)水位可以下降至第二個(gè)格柵4下方，以使填料能與第二個(gè)格柵4進(jìn)行接觸碰撞。排污管路9是為了可以去除沉降在凈化腔體1底部的污物，如廢水中的固體顆粒物等。需要注意的是，本實(shí)施例的虹吸裝置是由倒U型管段和貯水管段組成的管路，但本發(fā)明不僅限于此實(shí)施例，任何可以實(shí)現(xiàn)過濾器虹吸作用的其他裝置或設(shè)備均可作為替代，而在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)施例的用于水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的虹吸往復(fù)式生物過濾器運(yùn)行方式和原理如下用水泵通過進(jìn)水管路2向凈化腔體1注入養(yǎng)殖廢水，廢水通過布水孔板3噴灑在填料層上；當(dāng)廢水流入底板7以下并水位到達(dá)出水管路6和虹吸裝置5的倒U型管段51后，一邊由出水管路6排出，一邊隨著凈化腔體1內(nèi)水位的上升，倒U型管段51上升管內(nèi)的水位也同時(shí)上升，倒U型管段51中的空氣壓縮，使得倒U型管段中的空氣逐步穿過貯水管段52的水封從出氣口53中排出；當(dāng)水位到達(dá)倒U型管段51頂部時(shí)，水開始通過倒U型管段51下降管流入到貯水管段52中，隨著凈化腔體1內(nèi)水位繼續(xù)上升，當(dāng)水位高于倒U型管段51頂部5cm時(shí)，更多的水量流入到貯水管段52，并且使得倒U型管段51下降管中的水位上升，最后可以將倒U型管段51內(nèi)的氣體完全通過出氣口53排出，從而使得虹吸裝置5內(nèi)充滿了水，虹吸作用由此產(chǎn)生；當(dāng)凈化腔體1水位繼續(xù)上升到高于倒U型管段51頂部10cm時(shí)，虹吸裝置達(dá)到滿流狀態(tài)，水通過虹吸裝置高速排出凈化腔體；當(dāng)凈化腔體1水位降到虹吸破壞管8的位置時(shí)，虹吸破壞管8會(huì)從凈化腔體1將空氣吸入虹吸裝置5的倒U型管段51內(nèi)，破壞虹吸，虹吸現(xiàn)象便自動(dòng)中斷，排水停止，凈化腔體l內(nèi)水位再次上升；重復(fù)凈化腔體1內(nèi)水位的上升與下降的循環(huán)過程，實(shí)現(xiàn)腔體的自動(dòng)且連續(xù)工作。填料被填充在布水孔板3和底板7之間。水流進(jìn)入凈化腔體1后，填料就會(huì)被淹沒，由于浮力原因，填料會(huì)在腔體中隨著水面穿過格柵；當(dāng)凈化腔體1中的水被釋放時(shí)，由于重力原因，填料又會(huì)穿過格柵而下落。填料層整體的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以及格柵的設(shè)置，使填料之間產(chǎn)生相對(duì)位移，并通過相互之間的摩擦、擠壓，提高反應(yīng)效率。需要注意的是1.凈化裝置運(yùn)行的過程中，進(jìn)水流量保持不變，出水管路6始終保持排水，排水流量Q。utl保持不變；2.凈化腔體1內(nèi)水位上升過程中，直到凈化腔體1內(nèi)水位達(dá)到其上限位置，進(jìn)水流量Qin都要大于出水流量Q。uu，該過程持續(xù)時(shí)間為l-10min;凈化腔體1內(nèi)水位下降過程中，直到凈化腔體l內(nèi)水位達(dá)到其下限位置，流出該腔的水流(Q。utl+Q。ut2)都要大于進(jìn)水流量Qin，該過程持續(xù)時(shí)間為0.5-5min;3.凈化腔體內(nèi)水位高于虹吸裝置的倒U型管段頂部5cm時(shí)，形成虹吸；高于10cm以上時(shí)，虹吸裝置達(dá)到滿流狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高速排水。下面將通過一個(gè)具體的試驗(yàn)實(shí)施例來說明本發(fā)明的有益效果l材料與方法1.1試驗(yàn)凈化裝置配置試驗(yàn)用凈化裝置直徑30cm，有效高度50cm;凈化腔體內(nèi)填充EPS填料，粒徑為3mm，填料層高度26cm(參見圖1實(shí)施例的配置)。水泵驅(qū)動(dòng)進(jìn)水，采用滴流的形式往下噴灑在填料層上，溫度保持在29士rc。試驗(yàn)過程中不曝氣。1.2凈化裝置出水管路管徑和虹吸裝置管路管徑的取舍設(shè)計(jì)進(jìn)水流量Qin為6mVh，出水流量Q。utl為3m3/h，虹吸流量Q。ut2為8m3/h。根據(jù)短管自由出流的能量守恒求得g-v^(A^/^74式中，Q為管內(nèi)流量；V為管內(nèi)流速；H為作用水頭；P。為管路的流量系數(shù)。經(jīng)計(jì)算，出水管路內(nèi)徑選用25-40mm;虹吸裝置管路內(nèi)徑選用40-75mm。1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)按照?qǐng)D2實(shí)施例建立一套循環(huán)水養(yǎng)殖試驗(yàn)系統(tǒng)，在養(yǎng)殖池中放養(yǎng)寶石鱸(Jadeperch)，通過投喂飼料和魚群的日常代謝產(chǎn)生的氨氮作為污染來源，每天測(cè)定氨氮、亞硝氮的濃度變化，研究探討水養(yǎng)殖循環(huán)系統(tǒng)的正常運(yùn)行環(huán)境下，本凈化裝置的運(yùn)行效果。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，本實(shí)施例用于水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)包括養(yǎng)殖池12、污排分流器13、漩渦分離器14、調(diào)節(jié)池15和虹吸往復(fù)式生物過濾器11。其中，虹吸往復(fù)式生物過濾器11使用圖1實(shí)施例的虹吸往復(fù)式生物過濾器；污排分流器13設(shè)于養(yǎng)殖池12的底部；從養(yǎng)殖池12到虹吸往復(fù)式生物過濾器11是由管路連接依次經(jīng)過漩渦分離器14和調(diào)節(jié)池15，并再通過水泵16打入；虹吸往復(fù)式生物過濾器11則是直接通過管路或水泵輸送回養(yǎng)殖池12。本試驗(yàn)中所用的污排分流器13的作用是把養(yǎng)殖池底部的固體顆粒收集到漩渦分離器，漩渦分離器14的作用是去除固體顆粒，調(diào)節(jié)池15的作用是調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度和pH值。2結(jié)果2.1循環(huán)水養(yǎng)殖環(huán)境下凈化裝置的啟動(dòng)和運(yùn)行效果循環(huán)水養(yǎng)殖試驗(yàn)系統(tǒng)由養(yǎng)殖池、污排分流器、漩渦分離器、調(diào)節(jié)池和虹吸往復(fù)式生物過濾器等組成。系統(tǒng)總水體約1.6m養(yǎng)殖池一個(gè)，水體約1.3m3。系統(tǒng)循環(huán)水流量3.0m3/h，凈化裝置的水力停留時(shí)間1.5min，通過投加NaHC03將pH值控制在6.87.2。整個(gè)養(yǎng)殖試驗(yàn)周期分為掛膜期、沖擊驗(yàn)證期和穩(wěn)定運(yùn)行期。掛膜期間，采用低養(yǎng)殖負(fù)荷啟動(dòng)，初始時(shí)投入養(yǎng)殖密度為7kg/m3，系統(tǒng)成熟后，提高養(yǎng)殖負(fù)載至20kg/m3，系統(tǒng)再次穩(wěn)定后，將養(yǎng)殖負(fù)載最終提高至38kg/m3。試驗(yàn)期間，投餌率均為1%。請(qǐng)參閱圖3，可以看出，凈化裝置的啟動(dòng)比較迅速，有研究表明淡水生物過濾器1020天方可建立硝化功能，與之相比，本發(fā)明中的凈化裝置的掛膜期較短，僅為8天。掛膜完成后，養(yǎng)殖負(fù)載的提高對(duì)凈化裝置造成了一定的沖擊，氨氮濃度陡增，但亞硝氮濃度變化不大。因?yàn)閬喯跛峋谋仍鲩L(zhǎng)速率遠(yuǎn)小于硝酸菌的比增長(zhǎng)速率，所以在硝化功能構(gòu)建完成初期，生物膜中的亞硝酸菌的數(shù)量尚不穩(wěn)定，數(shù)天后才可達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。負(fù)載提高后4天，氨氮濃度達(dá)到峰值，之后迅速下降至O.6mg/L，8天后凈化裝置恢復(fù)穩(wěn)定。再次提高養(yǎng)殖負(fù)載，水質(zhì)并未出現(xiàn)明顯變動(dòng)，凈化裝置逐步趨于穩(wěn)定，在此后52天的養(yǎng)殖期內(nèi)，氨氮濃度穩(wěn)定在1.6mgL—1以下，亞硝氮濃度穩(wěn)定在0.9mgL—1以下。.2.2進(jìn)水流量變化對(duì)凈化裝置硝化效果的影響請(qǐng)繼續(xù)參閱圖4，圖4為采用2.lmg/L進(jìn)水濃度，不同進(jìn)水流量下，凈化裝置的硝化情況。由圖4可以看出HRT(水力停留時(shí)間)對(duì)氨氮去除率和去除負(fù)荷均有影響。隨著HRT的增加，生物膜與進(jìn)水接觸時(shí)間延長(zhǎng)，氨氮去除率開始上升，HRT>10min后，氨氮的去除率高于60%，但氨氮去除負(fù)荷卻下降到HRT=1.5min時(shí)的49%。這表明增加凈化裝置的HRT，雖可使處理結(jié)果更為穩(wěn)定，但卻會(huì)造成實(shí)際處理量的下降。為了保證反應(yīng)器的高效，建議在實(shí)際應(yīng)用中將水力停留時(shí)間定為23min，這樣既可以保證反應(yīng)器的處理效果，又能使填料的往復(fù)運(yùn)動(dòng)保持較高的速度，實(shí)現(xiàn)過濾器的自凈化功能。2.3懸浮顆粒(TSS)對(duì)凈化裝置硝化效果的影響以往的工程實(shí)踐資料表明，水中的懸浮物容易覆蓋在生物膜的表面，影響生物氧化作用的進(jìn)行，從而導(dǎo)致硝化效果的大幅度下降。為了懸浮物考察是否對(duì)本發(fā)明產(chǎn)生同樣的影響，通過循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中物理凈化設(shè)備(漩渦分離器)的設(shè)置對(duì)TSS的濃度加以控制，監(jiān)測(cè)不同TSS濃度下水質(zhì)的變化情況。如圖5所示，進(jìn)水TSS變化范圍為633.2mg/L，氨氮填料表面負(fù)荷基本保持在0.50.6g*m—2(!—1之間，不隨進(jìn)水TSS的變化而變化。在填料層隨著水位的上升和下降的過程中，填料的高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)加劇了填料與填料之間的摩擦和擠壓，使粘附在填料表面的污物脫落，沉淀到容器底部。實(shí)驗(yàn)期間，氨氮填料表面負(fù)荷基本不受TSS的影響，這說明采用本發(fā)明的凈化裝置可以克服彈性填料的生物接觸氧化池與生物濾池受懸浮顆粒影響的缺點(diǎn)，保證在工程上的可實(shí)用性。圖6為填料停止往復(fù)運(yùn)動(dòng)后反應(yīng)器的運(yùn)行情況。填料往復(fù)運(yùn)動(dòng)明顯影響處理效果，填料的往復(fù)運(yùn)動(dòng)停止后，凈化裝置的效率緩慢下降，6天后的氨氮去除負(fù)荷降低到原來的27.1%。此后恢復(fù)填料運(yùn)動(dòng)，反應(yīng)器的硝化效率迅速反升，2天后達(dá)到運(yùn)動(dòng)停止前的處理效率。這表明本發(fā)明虹吸往復(fù)式生物過濾器實(shí)現(xiàn)的填料的旋轉(zhuǎn)以及水流的切割，不僅可以改善填料表面的水力情況，提高生物處理三要素之間(微生物、溶解氧和污染物)的傳質(zhì)效率，還可以加快填料的掛膜和脫膜速度，提高生物膜活性。傳統(tǒng)生物過濾器的氨氮去除負(fù)荷一般小于200g*m—3d—、本發(fā)明凈化裝置在溫度為29士rC，進(jìn)水氨氮負(fù)荷為3.891kg*m—3《1的情況下，氨氮去除負(fù)荷可達(dá)642kg*m—3《1。綜上所述，本發(fā)明提供的用于水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的虹吸往復(fù)式生物過濾器具有穩(wěn)定高效的優(yōu)點(diǎn)。10權(quán)利要求一種水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的生物凈化方法，其特征在于，包括以下步驟a.將廢水自上持續(xù)灌入裝有填料的生物過濾器的凈化腔體內(nèi)；b.出水管路排水，且排水量小于進(jìn)水量，凈化腔體內(nèi)水位上升，與凈化腔體和出水管路相連的虹吸裝置水位同時(shí)上升；c.凈化腔體內(nèi)水位高于虹吸裝置頂部，虹吸作用產(chǎn)生；d.凈化腔體內(nèi)水由出水管路和虹吸裝置一并向外排水，且排水量大于進(jìn)水量，凈化腔體內(nèi)水位降低；e.破壞虹吸，虹吸作用停止，虹吸裝置停止向外排水；f.重復(fù)上述步驟。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的生物凈化方法，其特征在于步驟e為虹吸裝置中吸入空氣，虹吸作用停止，虹吸裝置停止向外排水。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的生物凈化方法，其特征在于步驟b持續(xù)時(shí)間為l-10min，步驟d持續(xù)時(shí)間為0.5-5min。4.一種用于權(quán)利要求1所述水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的生物凈化方法的虹吸往復(fù)式生物過濾器，其特征在于其包括凈化腔體、進(jìn)水管路、填料、虹吸裝置以及出水管路，所述填料設(shè)于凈化腔體內(nèi)，所述進(jìn)水管路位于凈化腔體上方，所述出水管路和虹吸裝置均與凈化腔體相通。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的虹吸往復(fù)式生物過濾器，其特征在于所述出水管路和虹吸裝置的出水口均低于凈化腔體的底部。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的虹吸往復(fù)式生物過濾器，其特征在于所述虹吸裝置是具有倒U型管段的管路，所述倒U型管段與凈化腔體聯(lián)通。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的虹吸往復(fù)式生物過濾器，其特征在于所述虹吸裝置是由倒U型管段和貯水管段組成的管路，所述倒U型管段與凈化腔體聯(lián)通，貯水管段與出水管路聯(lián)通，所述貯水管段與出水管路相接處的位置高于其與倒U型管段相接處，且在其與出水管路相接處附近設(shè)有向上的出氣口。8.根據(jù)權(quán)利要求6至7任一項(xiàng)所述的虹吸往復(fù)式生物過濾器，其特征在于所述虹吸往復(fù)式生物過濾器還具有虹吸破壞管，所述虹吸破壞管為通管，其一端與凈化腔體相通，其另一端與虹吸裝置的倒U型管段相通。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的虹吸往復(fù)式生物過濾器，其特征在于所述凈化腔體內(nèi)還設(shè)有一個(gè)或多個(gè)格柵，所述格柵為縱橫交錯(cuò)的結(jié)構(gòu)，其相鄰的縱向或橫向間隔50-70mm。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的虹吸往復(fù)式生物過濾器，其特征在于所述凈化腔體內(nèi)還設(shè)有布水裝置，其位于格柵上方以及進(jìn)水管路下方。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的虹吸往復(fù)式生物過濾器，其特征在于所述布水裝置為布水孔板，其上具有多個(gè)孔，且孔徑為l-2mm。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的虹吸往復(fù)式生物過濾器，其特征在于所述凈化腔體內(nèi)還設(shè)有底板，所述底板位于格柵下方以及出水管路和虹吸裝置與凈化腔體相接的上方，所述底板上具有多個(gè)孔，且孔徑為l-2mm，所述填料位于布水孔板和底板之間。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的虹吸往復(fù)式生物過濾器，其特征在于所述虹吸破壞管與凈化腔體相接處位于底板上方，并于格柵下方。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的虹吸往復(fù)式生物過濾器，其特征在于所述填料為圓形EPS填料，其密度為20-60kg/m其粒徑為l-4mm，且其粒徑不小于布水孔板和底板上孔的孔徑，所述填料表面附著生物膜。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的虹吸往復(fù)式生物過濾器，其特征在于所述填料層在凈化腔體內(nèi)的高度占凈化腔體的40-70%。16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的虹吸往復(fù)式生物過濾器，其特征在于所述凈化腔體底部還設(shè)有排污管路。全文摘要本發(fā)明公開了一種水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的生物凈化方法及虹吸往復(fù)式生物過濾器，該方法為將廢水持續(xù)灌入過濾器的凈化腔體內(nèi)；出水管路排水，凈化腔體內(nèi)水位上升；凈化腔體內(nèi)水位高于虹吸裝置頂部，虹吸作用產(chǎn)生，出水管路和虹吸裝置一并向外排水，凈化腔體內(nèi)水位降低；破壞虹吸，虹吸作用停止，虹吸裝置停止向外排水；重復(fù)上述步驟。本發(fā)明提供的生物凈化方法和過濾器利用虹吸原理實(shí)現(xiàn)了水位的自動(dòng)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)了單個(gè)腔體的連續(xù)工作；使填料之間產(chǎn)生相對(duì)位移，實(shí)現(xiàn)自凈化效果；填料的運(yùn)動(dòng)改善了生物膜表面固、液兩相之間營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳質(zhì)情況，提高硝化反應(yīng)效率，氨氮去除效率高，運(yùn)行穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造和運(yùn)行費(fèi)用低、占地面積小、適用范圍廣泛。文檔編號(hào)C02F3/12GK101717149SQ20091019968公開日2010年6月2日申請(qǐng)日期2009年11月30日優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日發(fā)明者劉晃,吳凡,宋紅橋,車軒,鮑越鼎申請(qǐng)人:中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所