本发明属于水产养殖工程领域，具体地说是一种用于循环水养殖的自清洗固定床生物滤器装置及使用方法。
背景技术：
在工业化循环水养殖系统中，传统的固定床生物滤器(比如浸没式生物滤器)虽然具有可截留固体悬浮物、高效可控的优点，但是也具有易被堵塞、水流分布不均匀造成乏氧区、老化菌膜不易排除等缺点，限制了其广泛使用。因此，如何发挥固定床生物滤器的优点并克服其缺点是一项亟待解决的关键技术。
于2016年2月3日公开的、公开号为cn105293680a的中国发明专利，公开了一种工业化循环水净化生物滤器装置。该装置使滤器内的悬浮状生物滤料随水体在内部形成上下循环运动，通过滤料在水体里的运动和互相碰撞摩擦，脱落老化的生物膜，提高生物净化效率，实现氨氮和亚硝酸盐氮去除的同时，实现生物滤料的自动清洗；该装置通过曝气装置提供动力使使悬浮状生物填料随水体运动，适用于流化床生物滤器，对固定床生物滤器并不适用。
因此，研发一种能够实现自清洗功能的固定床生物滤器对于提高固定床生物滤器的水处理效率、减少固定床生物滤器的体积、促进循环水养殖具有重要意义。
技术实现要素：
为了解决传统固定床生物滤器存在的上述问题，满足循环水养殖的需求，本发明的目的在于提供一种用于循环水养殖的自清洗固定床生物滤器装置及使用方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的装置包括微滤机、蓄水池、循环泵、固定床罐体、电机、搅拌清洗装置、筛板、电动阀及控制系统，其中养殖池出水口通过循环水管路经所述微滤机后与蓄水池的进水口连通，所述蓄水池中设有循环泵，该循环泵通过循环水管路与所述固定床罐体的进水口连通，所述固定床罐体的出水口通过循环水管路与养殖池的进水口连通，在所述微滤机与养殖池出水口的循环水管路和所述固定床罐体与养殖池进水口的循环水管路之间并联有自清洗管路，该自清洗管路上安装有与所述控制系统相连的电动阀；所述固定床罐体内分别设有电机、搅拌清洗装置、筛板及填料，该电机的输出端连接有搅拌清洗装置，所述筛板位于填料的下方，所述电机与控制系统连接。
其中：所述筛板为由内向外逐渐向上弯曲的弧形板，位于所述固定床罐体的底部上方。
所述养殖池进水口的高度高于自清洗管路，即养殖池进水的水位高于自清洗的水位。
所述电机位于搅拌清洗装置的上方，该电机通过所述控制系统控制搅拌清洗装置的转动时间和转动频率；所述电动阀通过控制系统进行开合控制。
所述搅拌清洗装置在电机的驱动下带动所述填料在固定床罐体沿垂直方向翻滚。
本发明用于循环水养殖的自清洗固定床生物滤器装置的使用方法为：
当所述控制系统开启所述电机和电动阀时，所述填料在所述电机和搅拌清洗装置的带动下在所述固定床罐体内进行垂直方向的翻滚，使所述填料截留的固体悬浮物以及老化菌膜从填料上洗脱下来，所述固定床罐体内的水体通过自清洗管路在所述微滤机、蓄水池和固定床罐体之间形成清洗循环，洗脱下来的固体悬浮物和老旧菌膜通过所述微滤机内的过滤网滤除，再通过滤除液排出管路排出；当所述控制系统关闭所述电机和电动阀时，所述填料停止翻滚，养殖水体从养殖池出水口经所述微滤机、蓄水池和固定床罐体向养殖池进水口流动。
其中：所述循环泵在循环水运转过程中作为循环泵，在生物滤器自清洗过程中作为清洗泵。
所述微滤机连续工作，既作为循环水运转时的过滤装置，也作为生物滤器自清洗过程中的过滤装置。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明的装置通过固定床罐体内的填料上的菌膜发挥硝化功能和截留污物的双重作用，可以显著降低循环水养殖水体的固体悬浮物、氨氮和亚硝酸盐氮含量，同时通过电机、搅拌清洗装置、电动阀和控制系统实现自清洗功能。
2.本发明装置中的电机和搅拌清洗装置可以通过控制系统来任意调节填料清洗的时间和频率，使截留在填料上的固体悬浮物和老化菌膜能尽快的通过微滤机排除到系统之外，解决了浸没式生物滤器易堵塞和老化菌膜不易排除的缺点。
3.本发明的装置中筛板为弧形，筛板之上的所有填料可以在电机和搅拌清洗装置的带动下进行垂直方向的滚动，减少了乏氧区。
4.本发明装置中的循环泵既可以作为整个循环水系统的循环泵，也可以作为自清洗固定床生物滤器的清洗泵，节约能源和成本。
5.本发明装置中的填料和附着其上的菌膜发挥截留污物和硝化功能的双重作用，可以显著降低循环水养殖水体的固体悬浮物、氨氮和亚硝酸盐氮含量。
6.本发明与传统的移动床生物滤器(mbbr)相比，减少了用于悬浮填料的曝气装置，减少了电能消耗和温度散失，节能显著。
7.由于本发明显著减少了水体中的固体悬浮物，循环水养殖系统的氧气消耗显著减少，ph值下降减缓。
附图说明
图1为本发明自清洗固定床生物滤器装置的整体结构示意图；
其中：1为微滤机，2为蓄水池，3为循环泵，4为固定床罐体，5为电机，6为搅拌清洗装置，7为筛板，8为电动阀，9为控制系统，10为填料，11为过滤网，12为循环水管路，13为自清洗管路，14为滤除液排出管路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1所示，本发明的自清洗固定床生物滤器装置包括微滤机1、蓄水池2、循环泵3、固定床罐体4、电机5、搅拌清洗装置6、筛板7、电动阀8及控制系统9，其中养殖池出水口通过循环水管路12经微滤机1后与蓄水池2的进水口连通，蓄水池2中设有循环泵3，该循环泵3通过循环水管路12与固定床罐体4的进水口连通，固定床罐体4的出水口通过循环水管路12与养殖池的进水口连通，在微滤机1与养殖池出水口的循环水管路12和固定床罐体4与养殖池进水口的循环水管路12之间并联有自清洗管路13，该自清洗管路13上安装有与控制系统9相连的电动阀8；本实施例的养殖池进水口的高度高于自清洗管路13，即养殖池进水的水位高于自清洗的水位。固定床罐体4内分别设有电机5、搅拌清洗装置6、筛板7及填料10，该电机5的输出端连接有搅拌清洗装置6，筛板7位于填料10的下方，电机5与控制系统9连接。图1中，实线箭头为循环水管路12，虚线箭头为自清洗管路13。
本实施例的电机5安装于固定床罐体4的上部，且位于搅拌清洗装置6的上方。本实施例的搅拌清洗装置6为现有技术，包括连接轴及沿连接轴轴向设置的螺旋叶片，连接轴的顶端与电机5的输出端相连。搅拌清洗装置6在电机5的驱动下带动填料10在固定床罐体4沿垂直方向翻滚。
本实施例的筛板7为由内向外逐渐向上弯曲的弧形板，位于固定床罐体4的底部上方，既可以防止填料10逃离，也可以防止生物滤器底部填料堆积形成乏氧区。本实施例的筛板7上均匀布置了多个15mm的透水孔。
本实施例的电机5通过控制系统9控制搅拌清洗装置6的转动时间和转动频率，电动阀8通过控制系统9进行开合控制。
本实施例的填料10为纤维球填料，纤维球直径为30～40mm，比表面积3000m2/m3。
本实施例微滤机1内置的过滤网11网目可以根据电机5和搅拌清洗装置6从填料里清洗下来的固体悬浮物和老化菌膜的粒径大小进行大小调节，过滤网11的网目可以在50～300目之间进行选择。
本实施例的控制系统9为现有技术，在此不再赘述；控制系统9既可以手动控制电机5和搅拌清洗装置6的清洗时间和频率，也可以自动控制电机5和搅拌清洗装置6的清洗时间和频率，其清洗的时间和频率可以任意调节。
本发明用于循环水养殖的自清洗固定床生物滤器装置的使用方法为：
当控制系统9开启电机5和电动阀8时，填料10在电机5和搅拌清洗装置6的带动下在固定床罐体4内进行垂直方向的翻滚，通过填料10上的菌膜发挥硝化功能和截留污物的双重作用，可以显著降低循环水养殖水体的固体悬浮物、氨氮和亚硝酸盐氮含量，使填料10截留的固体悬浮物以及老化菌膜从填料10上洗脱下来；同时固定床罐体4内的水体通过自清洗管路13在微滤机1、蓄水池2和固定床罐体4之间形成清洗循环，洗脱下来的固体悬浮物和老旧菌膜通过微滤机1内的过滤网11滤除，再通过滤除液排出管路14排出。
当控制系统9关闭电机5和电动阀8时，填料10停止翻滚，养殖水体从养殖池出水口经微滤机1、蓄水池2和固定床罐体4向养殖池进水口流动。
本实施例的循环泵3既可以作为循环水运转过程的循环泵，也可以在生物滤器自清洗过程中作为清洗泵。
本实施例的微滤机1始终连续工作，既可以作为循环水运转时的过滤装置，也可以作为生物滤器自清洗过程中的过滤装置。
实验例
本发明的装置在辽宁省大连市循环水养殖系统中进行中试实验，总养殖水体120m3。在循环水养殖过程中，自清洗生物滤器表现出高效的去除固体悬浮物的能力，并且能有效的硝化氨氮和亚硝酸盐氮，养殖水体中氨氮和亚硝酸盐氮长期低于0.1mg/l，养殖水体浊度低于0.1ntu。
1.一种用于循环水养殖的自清洗固定床生物滤器装置，其特征在于：包括微滤机(1)、蓄水池(2)、循环泵(3)、固定床罐体(4)、电机(5)、搅拌清洗装置(6)、筛板(7)、电动阀(8)及控制系统(9)，其中养殖池出水口通过循环水管路(12)经所述微滤机(1)后与蓄水池(2)的进水口连通，所述蓄水池(2)中设有循环泵(3)，该循环泵(3)通过循环水管路(12)与所述固定床罐体(4)的进水口连通，所述固定床罐体(4)的出水口通过循环水管路(12)与养殖池的进水口连通，在所述微滤机(1)与养殖池出水口的循环水管路(12)和所述固定床罐体(4)与养殖池进水口的循环水管路(12)之间并联有自清洗管路(13)，该自清洗管路(13)上安装有与所述控制系统(9)相连的电动阀(8)；所述固定床罐体(4)内分别设有电机(5)、搅拌清洗装置(6)、筛板(7)及填料(10)，该电机(5)的输出端连接有搅拌清洗装置(6)，所述筛板(7)位于填料(10)的下方，所述电机(5)与控制系统(9)连接。
2.根据权利要求1所述用于循环水养殖的自清洗固定床生物滤器装置，其特征在于：所述筛板(7)为由内向外逐渐向上弯曲的弧形板，位于所述固定床罐体(4)的底部上方。
3.根据权利要求1所述用于循环水养殖的自清洗固定床生物滤器装置，其特征在于：所述养殖池进水口的高度高于自清洗管路(13)，即养殖池进水的水位高于自清洗的水位。
4.根据权利要求1所述用于循环水养殖的自清洗固定床生物滤器装置，其特征在于：所述电机(5)位于搅拌清洗装置(6)的上方，该电机(5)通过所述控制系统(9)控制搅拌清洗装置(6)的转动时间和转动频率；所述电动阀(8)通过控制系统(9)进行开合控制。
5.根据权利要求1所述用于循环水养殖的自清洗固定床生物滤器装置，其特征在于：所述搅拌清洗装置(6)在电机(5)的驱动下带动所述填料(10)在固定床罐体(4)沿垂直方向翻滚。
6.一种权利要求1至5任一权利要求所述用于循环水养殖的自清洗固定床生物滤器装置的使用方法，其特征在于：当所述控制系统(9)开启所述电机(5)和电动阀(8)时，所述填料(10)在所述电机(5)和搅拌清洗装置(6)的带动下在所述固定床罐体(4)内进行垂直方向的翻滚，使所述填料(10)截留的固体悬浮物以及老化菌膜从填料(10)上洗脱下来，所述固定床罐体(4)内的水体通过自清洗管路(13)在所述微滤机(1)、蓄水池(2)和固定床罐体(4)之间形成清洗循环，洗脱下来的固体悬浮物和老旧菌膜通过所述微滤机(1)内的过滤网(11)滤除，再通过滤除液排出管路(14)排出；当所述控制系统(9)关闭所述电机(5)和电动阀(8)时，所述填料(10)停止翻滚，养殖水体从养殖池出水口经所述微滤机(1)、蓄水池(2)和固定床罐体(4)向养殖池进水口流动。
7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于：所述循环泵(3)在循环水运转过程中作为循环泵，在生物滤器自清洗过程中作为清洗泵。
8.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于：所述微滤机(1)连续工作，既作为循环水运转时的过滤装置，也作为生物滤器自清洗过程中的过滤装置。
技术总结