一种用于水产养殖废水菌藻共生小球生物反应装置

摘要

一种用于水产养殖废水菌藻共生小球生物反应装置，包括包括放置于生物池内的至少一个反应箱体，其特征在于，所述反应箱体包括支架以及安装在所述支架上并与所述支架构成由上至下分为第一反应室、第二反应室的滤网；且每个所述反应箱体的两侧连接有内部设置有第一曝气管和光补偿件的安装箱。本发明提供的反应装置可直接放置于生物滤池内进行培养反应，且该装置可以实现菌藻共生的循环培养、且可控制在不同深度的菌藻球的生长状况保持一致，废水处理效率高、效果好。

说明书

技术领域

本发明属于菌藻球反应装置技术领域，具体涉及一种用于水产养殖废水菌藻共生小球生物反应装置。

背景技术

近年来，我国水产养殖业快速发展，每年养殖产量近5000万吨，在促进国民经济发展和满足人们水产品需求中做出了巨大贡献。但由于长期以来受经济利益的驱使，人们常采用高投入、高排放的方式来实现高产出，养殖过程中的残饵、排泄物、生物尸体等废弃物大量增加，造成水体中氮、磷等污染物超过了水体的自然净化能力，养殖场大量尾水外排导致造成周围河流、湖泊的富营养化污染。

固定化菌藻共生小球是利用细菌和微藻的协同作用以达到降解水体中有机物和脱氮除磷的目的，具有生物密度高、处理废水脱氮除磷效率高等优点。好氧型细菌将有机物降解成溶解性，可供微藻利用的无机物质，在分解过程中产生的能量为细菌自身代谢提供能量；微藻将细菌代谢分解的物质吸收转化为自身细胞物质，并通过光合作用释放出氧气，增加水体中溶解氧浓度，足够的溶解氧浓度可满足好氧型细菌维持其正常的生命代谢活动。由于菌、藻以悬浮态生长易于从反应器中流失，导致污水处理时间增加，后期固液分离困难，固定化菌藻共生微球将菌藻通过材料吸附或包埋形成稳定的生物膜或空间结构，实现了菌藻停留和水力停留在时空上的分离，使废水脱氮除磷高效化，有助于提高耐废水污染负菏的抗冲击力及脱氮除磷效率。

现有将菌藻共生小球固定在生物滤池内的方式一般为：生物滤池内设有上支撑板与下支撑板，滤池底部、下支撑板下方设有曝气头，支撑板与下支撑板之间的池壁四周安装照明灯管，菌藻微球分布于上支撑板与下支撑板之间并控制分布密度、温度、光照强度使得菌藻小球在生物滤池内生长处理废水。但是该技术存在滤池底部与上部的菌藻微球生长状况不同，底部的菌藻微球生长缓慢的情况。申请号为CN201920424395.6的文件公开了一种菌藻球光生物反应装置，包括罐体，搅拌装置，光补偿装置和过滤网，罐体为竖直方向的柱体结构，罐体为透明结构，罐体底部设置有出水口，罐体顶部设置有进水口，过滤网设置在出水口上方，过滤网沿筒体水平截面布置且完全覆盖截面，罐体在周面上设置有分离口，搅拌装置包括电机、搅拌轴和搅拌叶片，搅拌轴同轴设置罐体内部，搅拌轴和罐体，电机设置在罐体顶部，电机输出轴与搅拌轴同轴固定连接，搅拌叶片沿搅拌轴的圆周面设置有多个，光补偿装置设置在搅拌轴的周面上。本实用新型的有益效果在于：可以实现菌藻共生的循环培养，而且能提高生长效率。但是该装置设置的搅拌轴与搅拌叶片易破坏菌藻微球的生长状态，且该装置仅适用于实验室，不适用放置于实际场景中的生物滤池内。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种用于水产养殖废水菌藻共生小球生物反应装置，可直接放置于生物滤池内进行培养反应，且该装置可以实现菌藻共生的循环培养、且可控制在不同深度的菌藻球的生长状况保持一致，废水处理效率高、效果好。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于水产养殖废水菌藻共生小球生物反应装置，包括放置于生物池内的至少一个反应箱体，其特征在于，所述反应箱体包括支架以及安装在所述支架上并与所述支架构成由上至下分为第一反应室、第二反应室的滤网；且每个所述反应箱体的两侧连接有内部设置有第一曝气管和光补偿件的安装箱。

在本方案设计中，反应箱体分隔成菌藻球不能通过的两个反应室的优点在于：首先，避免了反应箱体放置在生物池内后，深区的菌藻球趋光向浅区移动造成密度过大影响生长的问题；其次，在反应一段时间后反应箱体整体可以上下颠倒使两个反应室互换位置，以达到两个反应室内的菌藻球生长状况相同、避免深浅区培养不一致的问题；最后，深区位置仍安装有曝气管和光补偿件，有利于深区菌藻球的生长，且曝气管和光补偿件安装在安装箱内减少了磨损，也可有利于反应箱体位置的定位。

作为本发明的进一步优选，所述反应箱体的上、下两端分别设置有与所述支架的立板连接的用于安装所述滤网的安装框，且所述反应箱体与所述安装箱连接的两侧面分别设置有安装于所述立板上的透气网。

作为本发明的进一步优选，所述反应箱体与所述安装箱连接的两侧面处分别设置有两端与所述立板连接，位于所述第一反应室、第二反应室之间，且分别开设有与所述第一反应室连通的第一开口、与所述第二反应室连通的第二开口的支撑板，该方案设计减少了实心面积，便于反应箱体内的透气性，有利于菌藻球的生长。

作为本发明的进一步优选，所述安装框上设置有与开设在所述安装框上的用于放置第一滤网的第一安装槽适配的第一固定架。

作为本发明的进一步优选，所述透气网通过固定于与开设在所述立板上的第二安装槽卡接的第二固定架上的方式与所述立板连接，该设计既保证了安装的紧固，也便于拆卸更换透气网。

作为本发明的进一步优选，所述立板上开设有用于安装设置有第三滤网的第三固定架的第三安装槽，且所述立板上还设置有用于固定所述第三固定架，由第二固定柱和一端由所述第二固定柱固定于所述立板上、另一端以所述第二固定柱为圆心旋转的第二固定条。

作为本发明的进一步优选，所述安装框上设置有用于固定所述第一固定架，由第一固定柱和一端由所述第一固定柱固定于所述安装框上、另一端以所述第一固定柱为圆心旋转的第一固定条，所述第一固定条与所述第一固定架抵接处设置有摩擦块。

作为本发明的进一步优选，所述第一固定架的下表面设置有截面为劣弧弓或半圆的凸起。

作为本发明的进一步优选，所述第二固定架的外侧设置有密封层。

作为本发明的进一步优选，所述生物池池底面与所述反应箱体的下底面之间设置有与所述第一曝气管连接、并穿过与所述反应箱体的下底面连接的支撑底座上开设的通道的曝气总管。

进一步地，本发明制备菌藻球的制备工艺如下：（1）在无菌操作条件下，将四尾栅藻或蛋白核小球藻以1×106个/mL×107个/mL的接种量接种到SE培养基中，在温度为25℃-27℃，pH值为6.5～7,转速为110-130r/min条件下，光照黑暗循环交替培养，光照强度为3000～4000Lx,培养60-75h后，得到微藻培养液,在5000-6000r/min条件下离心5-10min，用蒸馏水清洗、离心以去除附着在藻细胞上的无机盐等物质，于4℃下保存备用。（2）从城市污水处理厂取一定体积的活性污泥，将活性污泥用无菌水稀释后涂布到溴百里酚蓝（BTB）平板培养基上后，于30℃下培养2d。在平板上挑选出周围显蓝色的菌落，在牛肉膏蛋白胨平板培养基上划线分离纯化，接种到异养硝化培养液中，于30℃下振荡培养2d，检测到培养液中氨氮浓度明显下降的菌种即为异养硝化-好氧反硝化菌。将处于对数生长期的菌液按10%(体积比)接种到DM反硝化培养基的锥形瓶中，30℃、160 r/min条件下进行培养过夜后，8000 r/min离心浓缩后4℃下保存备用。（3）将离心浓缩的藻液和菌液，按1：1比例混合制备复合菌藻悬液。（4）称取一定量的聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠（SA）与水混合，聚乙烯醇（PVA）浓度为2%，海藻酸钠浓度3%，通过水浴加热至100℃待其完全溶解后冷却至室温。（5）按30：6比例（体积比）将制备好的复合菌藻悬液加入到冷却的聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠（SA）混合液中，混合均匀。（6）将上述混合物吸入注射器内，缓慢滴入3%氯化钙溶液中，将成形的小球浸泡在氯化钙溶液中，并放置20℃反应4h后取出，用蒸馏水清洗3次，放置于培养皿内干燥即得到固定化小球。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明反应装置可直接放置于生物池内，适用范围广。

本发明反应装置可达到两个反应室内的菌藻球生长状况相同、解决深浅区培养不一致的问题。

本发明反应装置本身的移动及固定不需要借助任何电控设备或者气泵等调节件，拆卸维护方便，因此可批量化生产，进而降低成产成本。

附图说明

附图1为本发明反应装置的结构示意图。

附图2为本发明反应装置的左右侧面的结构示意图。

附图3为本发明反应装置的上下侧面的结构示意图。

附图4为本发明反应装置的前后侧面的结构示意图。

附图5为本发明反应装置的前后侧面的部分结构示意图。

附图6为本发明反应装置的反应箱体的部分结构示意图。

附图说明：生物池1、反应箱体2、第一反应室201、第二反应室202、支架21、安装框211、第一安装槽211a、立板212、第二安装槽212a、第三安装槽212b、第三固定槽212b1、第二固定柱212c1、第二固定条212c2、支撑板213、第一开口213a、第二开口213b、第一固定架214a、凸起214a1、第一固定柱214b、第一固定条214c、摩擦块214c1、第二固定架215a、第二安装块215a1、密封层215a2、透气网215b、第三固定架216a、第三安装块216a1、滤网22、第一滤网221、第三滤网223、支撑底座24、通道241、安装箱3、第一曝气管31、第一曝气口311、光补偿件32、固定螺栓321、曝气总管4、曝气孔41。

具体实施方式

实施例1

如附图1所示，本实施例提供的一种用于水产养殖废水菌藻共生小球生物反应装置，包括放置于生物池1内的三个并列的反应箱体2，且相邻的两个反应箱体2之间放置有安装箱3，反应箱体2主要由支架21和安装在支架21上的滤网22构成，并由滤网22将反应箱体2内由上至下分为两个相同的第一反应室201、第二反应室202，反应室内用于放置培养制备好的菌藻共生小球；反应箱体2由上下两个相同的安装框211、前后两块相同的立板212、左右两块用于连接立板212的支撑板213构成。

如附图3所示，在本实施例中，每个安装框211上开设有用于放置第一滤网211的第一安装槽211a，第一滤网211上安装用于固定第一滤网211的第一固定架214a，第一固定架214a同样嵌入第一安装槽211a并且第一固定架214a的上表面与安装框211的上表面齐平；进一步地，为了进一步紧固第一固定架214a，在安装框211的上表面安装有通过第一固定柱214b固定的可旋转的第一固定条214c，当第一固定架214a安装完毕后，旋转第一固定条214c至第一固定架214a上并与第一固定架214a的上表面抵接即可，且为了防止第一固定条214c滑动，第一固定条214c与第一固定架214a抵接的端部下表面安装有增加摩擦的摩擦块214c1，摩擦块214c1的材质可选择有颗粒或者条纹的金属/橡胶或者其他可增大摩擦力的材质即可。

如附图2所示，在本实施例中，反应箱体2的左右两侧面由于与安装箱3连接，每个单侧面由实心的支撑板213以及分布于支撑板213上下两侧的由透气网215b构成的透气层构成，支撑板213上开设有用于连通第一反应室201的第一开口213a、以及用于连通第二反应室202的第二开口213b，开口的设置用于输送/排出菌藻小球且开口上带有封盖；为了固定透气网215b，透气网215b先固定安装在第二固定架215a上，第二固定架215a的两侧端形成有用于固定的两个第二安装块215a1，同时在两侧端的立板212上对应开设两个第二安装槽212a用于使第二安装块215a1嵌合固定，且为了防止存在空隙，在第二固定架215a四周固定一圈用于密封的密封层215a2，密封层选择常规的橡胶即可。

如附图4、5所示，在本实施例中，前后的两块立板212的中部开设有用于安装将箱体内部空间分隔的第三滤网223的第三安装槽212b且第三安装槽212b两侧端形成有用于限位固定的第三固定槽212b1，第三滤网233同样先固定在两端形成有第三安装块216a1的第三固定架216a上，再嵌入第三安装槽212b内；且为了防止第三固定架216a前后滑动，在第三安装槽212b上下两侧设置有安装于立板212上的通过第二固定柱212c1固定的可旋转的第二固定条212c2，当第三固定架216a安装完毕后，旋转第二固定条212c2至第三固定架216a上并与第三固定架216a的上表面抵接即可，且为了防止第二固定条212c2滑动，第二固定条212c2与第三固定架216a抵接的端部下表面安装有增加摩擦的摩擦块。

如附图6所示，在本实施例中，安装箱3与反应箱体2连接的一面以及顶面不设实心板，安装箱3的箱底面上安装有通过固定螺栓321固定的光补偿件32，以及穿过箱体底面与铺设在生物池1底面的曝气总管4连通的带有多个第一曝气口311的第一曝气管31。

本实施例中，第一滤网221和第三滤网223的孔径为2mm左右，光补偿件32为现有的光照强度3000lux-4800lux的防水灯，防水等结构包括灯体和感光芯片，感光芯片控制灯体电流，灯体使用LED灯珠组成的灯带，光源感应的光补偿件可根据外界自然光照强度自动调整光照强度，以充分利用自然光照节省能耗。

在本实施例中，菌藻共生小球的制备方法为：1.在无菌操作条件下，将四尾栅藻或蛋白核小球藻以1×106个/mL×107个/mL的接种量接种到SE培养基中，在温度为25℃-27℃，pH值为6.5～7,转速为110-130r/min条件下，光照黑暗循环交替培养，光照强度为3000～4000Lx,培养60-75h后，得到微藻培养液,在5000-6000r/min条件下离心5-10min，用蒸馏水清洗、离心以去除附着在藻细胞上的无机盐等物质，于4℃下保存备用。2.从城市污水处理厂取一定体积的活性污泥，将活性污泥用无菌水稀释后涂布到溴百里酚蓝（BTB）平板培养基上后，于30℃下培养2d。在平板上挑选出周围显蓝色的菌落，在牛肉膏蛋白胨平板培养基上划线分离纯化，接种到异养硝化培养液中，于30℃下振荡培养2d，检测到培养液中氨氮浓度明显下降的菌种即为异养硝化-好氧反硝化菌。将处于对数生长期的菌液按10%(体积比)接种到DM反硝化培养基的锥形瓶中，30℃、160 r/min条件下进行培养过夜后，8000 r/min离心浓缩后4℃下保存备用。3.将离心浓缩的藻液和菌液，按1：1比例混合制备复合菌藻悬液。

4.称取一定量的聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠（SA）与水混合，聚乙烯醇（PVA）浓度为2%，海藻酸钠浓度3%，通过水浴加热至100℃待其完全溶解后冷却至室温。5.按30：6比例（体积比）将制备好的复合菌藻悬液加入到冷却的聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠（SA）混合液中，混合均匀。6.将上述混合物吸入注射器内，缓慢滴入3%氯化钙溶液中，将成形的小球浸泡在氯化钙溶液中，并放置20℃反应4h后取出，用蒸馏水清洗3次，放置于培养皿内干燥即得到固定化小球。

本实施例的原理如下：

反应箱体2组装完成后，将制备得到的直径为3-4mm的菌藻共生小球分成相同的两份，分别从第一开口213a、第二开口213b输送至第一反应室201、第二反应室202内，密度控制在5500-6500颗/dm

实施例2

本实施例在实施例1的基础上设置有安装在生物池1底部的用于对反应箱体2进行定位固定的支撑底座24，支撑底座24的侧面开设有对带有曝气孔41的曝气总管4进行固定的通道241；本实施例为了进一步加固第一固定架214a对第一滤网211的固定作用防止产生空隙，在第一固定架214a的下底面上形成有若干个高度较低的横截面为劣弧弓或半圆的凸起214a1。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。