一种沉降和收集养殖尾水中颗粒物的装置与方法

1.本发明涉及一种加速沉降和收集集约化养殖尾水中颗粒物的装置和方法，属于养殖水环境治理与生态养殖技术领域。


背景技术：

2.凡纳滨对虾大棚高位池养殖模式是近年来发展迅速的渔业生产方式，但因其高密度、集约化、高投饵的养殖方式，造成养殖水体中不仅氮磷等营养元素含量极高，而且颗粒物的浓度也非常高。据跟踪监测发现，此类养殖方式的水体中颗粒物浓度最高可以超过1200mg/l，远高于自然水体中颗粒物悬浮物的浓度，因此加速养殖尾水中颗粒物的沉降，是进行养殖尾水治理的重要环节。
3.为控制水体中颗粒物的浓度，不同研究者开发过颗粒物浓度控制的措施或方法，如以毛刷为媒介物的物理性吸附，毛刷的种类也多种多样，有塑料材质、碳纤维材质、化纤纤维材质等，也有研究者发明了养殖尾水颗粒物清除设备 (cn105107247b)，这些方式或设备在加速养殖尾水颗粒物的沉降中发挥了重要的作用。
4.但当前针对养殖尾水中颗粒物沉降的方法仍不健全，主要表现在：已发明养殖尾水颗粒物清除设备在生产中操作较繁琐，且水体处理量较低；利用毛刷等处理方式的颗粒物沉降效率较低，且沉降后的颗粒物的收集也存在很大的困难。目前在绝大多数的养殖池塘中，对颗粒物的收集是放干水体后采取人工或者机械挖掘的方法，费时费力，而且沉降后的颗粒物容易因为处理不及时而二次悬浮，影响颗粒物的收集效果。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而构建一种加速水体中颗粒物沉降的方法，并针对性的构建一种沉降后颗粒物的收集方法，解决处理不及时造成二次悬浮或污染物溶解的困难，实现清洁化生产。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明首先提供一种沉降和收集养殖尾水中颗粒物的装置，包括主沉淀箱和辅沉淀箱，其特征在于：
8.所述的主沉淀箱，包括底板和与之固定在一起的左侧板和右侧板，左侧板和右侧板通过顶部的前后两根横杆连接，主沉淀箱固定在养殖尾水输出通道内，左右侧板紧贴在输出通道的侧壁上，前后端均开口与养殖尾水输出通道相通从而作为进水口和出水口；所述的底板，内表面上从前到后开设有3个横向凹槽；所述的左侧板和右侧板，内表面上从前到后分别开设有3个竖向凹槽，且左右侧板上竖向凹槽的的位置相互对称；从前到后横向凹槽和竖向凹槽的位置互相对应；
9.所述的主沉淀箱，内部设置有挡污板，挡污板的板面与主沉淀箱体的左侧板 /右侧板的板面相互垂直，挡污板的左右边缘插入左右侧板的竖向凹槽内、底部边缘插入底板的横向凹槽内，从而将挡污板固定在主沉淀箱内；所述的挡污板，面向进水口一侧的板面上
安装有沉淀刷；
10.所述的挡污板的上方设置有缓冲板，缓冲板位于挡污板的上方，缓冲板的左右边缘也插入左右侧板的竖向凹槽内；所述的缓冲板上开设有多排平行且均匀分布的泄水孔，每个泄水孔的背面设置有挡水条，挡水条斜向下设置；
11.所述的主沉淀箱，配设有吸污头：所述的吸污头横向设置在主沉淀箱的底部，两端通过固定螺栓分别与位于主沉淀箱底部的链条ii相连接，链条ii带动吸污头沿着底板前后移动；所述的吸污头，设置有吸污口和排污口，吸污口面向进水口，排污口连接有集污管；集污管的管出口连接有吸污泵，吸污泵的泵出口连接有排污管，排污管的管出口与辅沉淀箱相连通；
12.所述的辅沉淀箱，整体为中空、封闭的长方体结构；箱顶的左侧或右侧开设有进污口，进污口与排污管相连接，与进污口相对的右侧或左侧箱壁的上端开设有溢水孔；所述的辅沉淀箱，箱底和箱顶内表面上均设置有能使水形成旋转涡流的隔板，从而加速颗粒物的聚集和沉降。
13.上述技术方案中，所述的主沉淀箱，为pvc材质等硬质板材或者钢筋水泥混凝土制成的箱体。根据处理水量的差异，主沉淀箱结构不变，大小规格可以更改，材质也可根据大小规格也可自由选取，小规格的系统可以选取pvc等质地较硬的板材，大规格的系统可以选取钢筋水泥混凝土的材质。
14.上述技术方案中，所述的挡污板，板面为波浪形，宽度不窄于50cm，挡污板之间的距离不大于100cm。挡污板为主沉淀箱中拦截尾水的装置，波浪形的板体起到缓解水流速度和阻挡颗粒物的作用，加速颗粒物的沉降。
15.上述技术方案中，所述的沉淀刷，为毛刷状，材质为碳纤维材质或者pvc 材质，单根沉淀刷的长度为50～80cm，每块挡水板上分布的沉淀刷的条数不少于3条。沉淀刷增大挡水刷阻挡颗粒物的效果，以进一步增加颗粒物的沉降的速度。本系统内的挡污板组件通过框架连接在一起方便升降。
16.上述技术方案中，所述的缓冲板，为pvc材质或其它硬质板材；所述的泄水孔，横向设置且为长条形结构，尺寸为5
×
3cm，每排泄水孔的间距为5cm、泄水孔彼此之间的间距也为5cm；所述的挡水条，为长条形结构，长边固定在缓冲板背对进水口一侧的面板上，长度同泄水孔长径。缓冲板高度根据主沉淀箱的规格而定，但不窄于50cm；挡水条的作用是改变水流方向，与泄水孔呈45
°
角，引导含高浓度颗粒物的尾水到达下一级挡污板底部。
17.上述技术方案中，所述的挡污板、挡污板上安装的沉淀刷、挡污板上方的缓冲板、缓冲板上分布的泄水孔及挡水条构成一组颗粒物拦截装置，所述的养殖尾水中颗粒物的沉降和收集装置中优选设置3～5组颗粒物拦截装置。
18.上述技术方案中，所述的吸污头，为中空的三棱体，包括一个侧面、一个底面和一个斜面，侧面和底面相互垂直(直角边长度10cm)：底面横向设置在主沉淀箱底板上，其长度与主沉淀箱左侧板到右侧板的距离相同；侧面与左右侧板的板面相互垂直，侧面上设置有所述的排污口且与集污管相连；斜面的下端横向开设有所述的吸污口。
19.上述技术方案中，所述的吸污口，呈长条形，为吸污头斜面下端的开口，长度与斜面的长边平行且相同，宽度为3cm；吸污口的底部固定有密合橡胶条，密合橡胶条紧贴主沉淀箱的底板，以减少吸污头与底板间的空隙。
20.上述技术方案中，所述的吸污头，为不锈钢材质；所述的密合橡胶条，为硬质橡胶材质。吸污头主要用于吸取沉淀到底部的颗粒物，横向设置的切面便于颗粒物的收集，开口处的底部安装有密合橡胶条，密合橡胶条紧贴主沉淀箱底板减少吸污头与底板之间的空隙，便于收集底部沉降的颗粒物。
21.上述技术方案中，所述的集污管，为套管结构，能够自由伸缩，集污管在随着吸污头的伸缩将吸取到的颗粒混合物输送至辅沉淀箱。
22.上述技术方案中，所述的辅沉淀箱，为高位池；所述的进污口，直径与排污管的直径相同；所述的溢水孔，直径与进污口的直径相同。
23.上述技术方案中，所述的辅沉淀箱，箱底设置有隔板i，隔板i为“「”型隔板，包括竖直设置的立板和横向设置的横板；立板与辅沉淀箱的左侧箱壁/右侧箱壁的板面相平行，立板两侧边固定在辅沉淀箱前后两侧箱壁板上，立板的下侧边固定在箱底的内表面上；横板的板面与箱底相平行，横板的一个侧边与立板的上侧边连接形成整体，横板没有与立板固定的另一个侧边面对进污口。底部“「”型隔板主要起到改变箱体内水流方向的作用，进入箱体的水体受到隔板的阻挡后会在内部形成旋转的涡流，加速颗粒物的聚集和沉降，采用双/多底部隔板的设计，是为了增加颗粒混合物形成涡流的次数，进一步加速颗粒物沉降。
24.上述技术方案中，所述的辅沉淀箱，箱顶设置有隔板ii，所述的隔板ii为“∣”型隔板，为一块竖直设置的竖板，板面与辅沉淀箱的左侧箱壁/右侧箱壁的板面相平行，上侧边固定在箱顶的内表面上。
25.上述技术方案中，所述的“「”型隔板为两个，所述的“∣”型隔板为两个，间隔分布。
26.上述技术方案中，所述的传动装置，包括一个传动泵、四个传动轮和诸多链条：所述的转动泵，位于主沉淀箱的箱盖外表右侧后端位置，传动泵通过链条ⅰ与位于相同位置的传动轮ⅰ相连接，传动轮ⅰ通过竖向设置的链条ⅱ与位于箱底右侧后端位置的传动轮ii相连接，传动轮ⅱ通过传动杆与位于相同位置的传动轮ⅲ相连接，传动轮ⅲ通过横向设置的链条ⅲ与位于右侧板前端的传动轮 iv相连接；所述的吸污头，通过固定螺栓与链条ⅲ相连接。
27.上述技术方案中，所述的传动轮，为带凹槽的传动轮，链条卡在凹槽内；所述的链条，为不锈钢链条或者橡胶条；传动轮在传动泵的动力作用下带动链条转动，从而带动下一级传动轮旋转，最终带动吸污头的前后运动。
28.本发明还提供一种沉降和收集养殖尾水中颗粒物的方法，包括以下步骤：
29.(1)将主沉淀箱设置在养殖尾水输出的通道内，固定主沉淀箱，并封闭其周边的缝隙；含有高颗粒物的养殖尾水通过主沉淀箱的前侧的进水口进入，养殖尾水受到挡污板的阻拦，其波浪状的板面起到减缓水流速度并阻拦沉降颗粒物的作用，经过挡污板阻拦后的养殖尾水受到沉淀刷的再次阻拦，因沉淀刷的材质和蓬松刷毛结构，进一步增加颗粒物的沉降效果；随着养殖尾水的不断排入，养殖尾水在主沉淀箱内的水位上升，而后淹没缓冲板，养殖尾水通过缓冲板上的泄水孔，泄水孔背后的斜向下设置的挡水条将经过的水体改变成为向下的流向，以使养殖尾水尽量到达下一组挡污板底部，完成第二、三次沉淀；
30.(2)运行一段时间后，需要抽提沉淀在主沉淀箱底部的颗粒物时，先整体抬升起由挡污板和缓冲板组成的颗粒物拦截装置，抬升高度不低于吸污头的高度；然后启动吸污泵，底部的沉降颗粒物通过吸污口进入吸污头，再通过集污管、排污管和进污口进入辅沉淀箱；
根据主沉淀箱底板上沉积的颗粒混合物量，适当调节传动泵，传动泵通过链条带动多个传动轮运转，从而带动吸污头在主沉淀箱的底部前后运动，在密合橡胶条的配合下，将沉淀在底部的颗粒物抽取到辅沉淀箱中；
31.(3)进入辅沉淀箱内的养殖尾水与颗粒混合物在箱体内受到底部的“「”型隔板的阻挡，形成涡旋状水流，增大颗粒物在箱体内的沉积速率，然后水流受到顶部的“∣”型隔板的阻拦形成向下的流向，以到达二级的“「”型隔板和“∣”型隔板；随着高颗粒物浓度尾水的持续排入，辅沉淀箱内水体通过溢水孔溢出，溢出的尾水不直接排放，通过管道排入下一级养殖尾水的处理系统；辅沉淀箱内沉积颗粒物达到箱体2/3以上时，打开顶部的箱体盖，将颗粒物或者水颗粒混合物倾倒出，做无害化处理；
32.(4)底部颗粒物基本清除干净后，关闭吸污泵，通过传动泵将吸污头返回到原来位置，然后下放挡污板和缓冲板组成的颗粒物拦截装置。如果继续使用时，可以循环运行本装置。
33.本发明设施的优点：做为养殖尾水处理系统的组成部分，可以固定在养殖尾水排出的渠道内，避免多占用场地，节省养殖尾水的处理空间；本设施的处理效率较传统方式的处理效率明显提高，可以缩短传功尾水处理的工艺流程，减少工艺流程的各项投入；设施的尺寸可以根据养殖尾水处理量和场地设施等条件，进行适当调整后应用在高颗粒物浓度水体的不同处理系统中，应用广度可以拓展；处理后得到的颗粒物可以及时清除，避免沉积在水处理系统的底部，大大提高处理的效果。
附图说明
34.图1为本发明装置的整体结构示意图；
35.图2为本发明装置中吸污系统的示意图；
36.其中：1.主沉淀箱，2.挡污板，3.沉淀刷，4.缓冲板，5.挡水条，6.泄水孔，7.吸污头，8.吸污口，9.密合橡胶条，10.固定螺栓，11.集污管，12. 吸污泵，13.排污管，14.辅沉淀箱，15.进污口，16.“「”型隔板，17.“∣”型隔板，18.溢水孔，19.传动泵，20.传动轮i，21.传动轮ii，22.传动轮iii，23.传动轮iv，24.链条i，25.链条ii，26.链条ⅲ。
具体实施方式
37.以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容：
38.一种沉降和收集养殖尾水中颗粒物的装置，包括主沉淀箱1和辅沉淀箱14，如图1和2所示：
39.所述的主沉淀箱1，包括底板和与之固定在一起的左侧板和右侧板，左侧板和右侧板通过顶部的前后两根横杆连接，主沉淀箱固定在养殖尾水输出通道内，左右侧板紧贴在输出通道的侧壁上，前后端均开口与养殖尾水输出通道相通从而作为进水口和出水口；所述的底板，内表面上从前到后开设有3个横向凹槽；所述的左侧板和右侧板，内表面上从前到后分别开设有3个竖向凹槽，且左右侧板上竖向凹槽的的位置相互对称；从前到后横向凹槽和竖向凹槽的位置互相对应；
40.所述的主沉淀箱，内部设置有挡污板2，挡污板的板面与左侧板/右侧板的板面相
互垂直，挡污板的左右边缘插入左右侧板的竖向凹槽内、底部边缘插入底板的横向凹槽内，从而将挡污板固定在主沉淀箱内；所述的挡污板，面向进水口一侧的板面上安装有沉淀刷3；
41.所述的挡污板的上方设置有缓冲板4，缓冲板位于挡污板的上方，缓冲板的左右边缘也插入左右侧板的竖向凹槽内；所述的缓冲板上开设有多排平行且均匀分布的泄水孔6，每个泄水孔的背面设置有挡水条5，挡水条斜向下设置；
42.所述的主沉淀箱，配设有吸污头7：所述的吸污头横向设置在主沉淀箱的底部，两端通过固定螺栓10分别与位于主沉淀箱底部的链条ii 25相连接，链条 ii25带动吸污头沿着底板前后移动；所述的吸污头，设置有吸污口8和排污口，吸污口面向进水口，排污口连接有集污管11；集污管的管出口连接有吸污泵2，吸污泵的泵出口连接有排污管13，排污管的管出口与辅沉淀箱14相连通；
43.所述的辅沉淀箱14，整体为中空、封闭的长方体结构；箱顶的左侧或右侧开设有进污口15，进污口与排污管13相连接，与进污口相对的右侧或左侧箱壁的上端开设有溢水孔18；所述的辅沉淀箱，箱底设置有隔板i，隔板i为“「”型隔板16，包括竖直设置的立板和横向设置的横板；立板与辅沉淀箱的左侧箱壁/右侧箱壁的板面相平行，立板两侧边固定在辅沉淀箱前后两侧箱壁板上，立板的下侧边固定在箱底的内表面上；横板的板面与箱底相平行，横板的一个侧边与立板的上侧边连接形成整体，横板没有与立板固定的另一个侧边面对进污口；所述的辅沉淀箱，箱顶设置有隔板ii，所述的隔板ii为“∣”型隔板17，为一块竖直设置的竖板，板面与辅沉淀箱的左侧箱壁/右侧箱壁的板面相平行，上侧边固定在箱顶的内表面上；所述的“「”型隔板(16)为两个，所述的“∣”型隔板为两个，间隔分布；
44.所述的传动装置，包括一个传动泵19、四个传动轮和诸多链条：所述的转动泵，位于主沉淀箱的箱盖外表右侧后端位置，传动泵通过链条i 24与位于相同位置的传动轮i 20相连接，传动轮i 20通过竖向设置的链条ⅱ25与位于箱底右侧后端位置的传动轮ii 21相连接，传动轮ii通过传动杆与位于相同位置的传动轮iii 22相连接，传动轮iii通过横向设置的链条ⅲ26与位于箱底右侧前端的传动轮iv 23相连接；所述的吸污头，通过固定螺栓10与链条ⅲ相连接。
45.本发明中，所述的主沉淀箱1，为pvc材质等硬质板材或者钢筋水泥混凝土制成的箱体。
46.本发明中，所述的挡污板2，板面为波浪形，宽度不窄于50cm，挡污板之间的距离不大于100cm。
47.本发明中，所述的沉淀刷3，为毛刷状，材质为碳纤维材质或者pvc材质，单根沉淀刷的长度为50～80cm，每块挡水板上分布的沉淀刷的条数不少于3条。
48.本发明中，所述的缓冲板4，为pvc材质或其它硬质板材，宽度不窄于50cm。
49.本发明中，所述的泄水孔6，横向设置且为长条形结构，尺寸为5
×
3cm，每排泄水孔的间距为5cm、泄水孔彼此之间的间距也为5cm。
50.本发明中，所述的挡水条，为长条形结构，长边固定在缓冲板背对进水口一侧的面板上，长度同泄水孔长径，与泄水孔呈45
°
角。
51.本发明中，所述的挡污板、挡污板上安装的沉淀刷、挡污板上方的缓冲板、缓冲板上分布的泄水孔及挡水条构成一组颗粒物拦截装置，所述的养殖尾水中颗粒物的沉降和收
集装置中优选设置3～5组颗粒物拦截装置。
52.本发明中，所述的吸污头7，为中空的三棱体，包括一个侧面、一个底面和一个斜面，侧面和底面相互垂直(直角边长度10cm)：底面横向设置在主沉淀箱底板上，其长度与主沉淀箱左侧板到右侧板的距离相同；侧面与左右侧板的板面相互垂直，侧面上设置有所述的排污口且与集污管11相连；斜面的下端横向开设有所述的吸污口8。
53.本发明中，所述的吸污口8，呈长方形，为吸污头斜面下端的开口，长度与斜面的长边平行且相同，宽度为3cm；吸污口的底部固定有密合橡胶条(9)，密合橡胶条紧贴主沉淀箱的底板，以减少吸污头与底板间的空隙。
54.本发明中，所述的吸污头，为不锈钢材质；所述的密合橡胶条，为硬质橡胶材质。
55.本发明中，所述的集污管11，为套管结构，能够自由伸缩，集污管在随着吸污头的伸缩将吸取到的颗粒混合物输送至辅沉淀箱14。
56.本发明中，所述的辅沉淀箱，为高位池；所述的进污口，直径与排污管的直径相同；所述的溢水孔，直径与进污口的直径相同；
57.本发明中，所述的传动轮，为带凹槽的传动轮，链条卡在凹槽内；所述的链条，为不锈钢链条或者橡胶条；传动轮在传动泵的动力作用下带动链条转动，从而带动下一级传动轮旋转，最终带动吸污头的前后运动。
58.本发明还提供一种沉降和收集养殖尾水中颗粒物的方法，包括以下步骤：
59.(1)将主沉淀箱1设置在养殖尾水输出的通道内，固定主沉淀箱，并封闭其周边的缝隙；含有高颗粒物的养殖尾水通过主沉淀箱的前侧的进水口进入，养殖尾水受到挡污板2的阻拦，其波浪状的板面起到减缓水流速度并阻拦沉降颗粒物的作用，经过挡污板阻拦后的养殖尾水受到沉淀刷3的再次阻拦，因沉淀刷3的材质和蓬松刷毛结构，进一步增加颗粒物的沉降效果；随着养殖尾水的不断排入，养殖尾水在主沉淀箱内的水位上升，而后淹没缓冲板4，养殖尾水通过缓冲板4上的泄水孔6，泄水孔6背后的斜向下设置的挡水条5将经过的水体改变成为向下的流向，以使养殖尾水尽量到达下一组挡污板2底部，完成第二、三次沉淀；
60.(2)运行一段时间后，需要抽提沉淀在主沉淀箱底部的颗粒物时，先整体抬升起由挡污板2和缓冲板4组成的颗粒物拦截装置，抬升高度不低于吸污头7 的高度；然后启动吸污泵12，底部的沉降颗粒物通过吸污口8进入吸污头，再通过集污管11、排污管13和进污口15进入辅沉淀箱14；根据主沉淀箱底板上沉积的颗粒混合物量，适当调节传动泵19，传动泵通过链条带动多个传动轮运转，从而带动吸污头在主沉淀箱的底部前后运动，在密合橡胶条9的配合下，将沉淀在底部的颗粒物抽取到辅沉淀箱中；
61.(3)进入辅沉淀箱(内的养殖尾水与颗粒混合物在箱体内受到底部的“「”型隔板16的阻挡，形成涡旋状水流，增大颗粒物在箱体内的沉积速率，然后水流受到顶部的“∣”型隔板17的阻拦形成向下的流向，以到达二级的“「”型隔板和“∣”型隔板；随着高颗粒物浓度尾水的持续排入，辅沉淀箱内水体通过溢水孔18溢出，溢出的尾水不直接排放，通过管道排入下一级养殖尾水的处理系统；辅沉淀箱内沉积颗粒物达到箱体2/3以上时，打开顶部的箱体盖，将颗粒物或者水颗粒混合物倾倒出，做无害化处理；
62.(4)底部颗粒物基本清除干净后，关闭吸污泵12，通过传动泵19将吸污头返回到原来位置，然后下放挡污板2和缓冲板4组成的颗粒物拦截装置。如果继续使用时，可以循环运
行本装置。
63.下面结合具体的实施例对本发明进行阐述：
64.实施例1：
65.2020年～2021年在浙江省宁波市鄞州区咸祥镇某凡纳滨对虾养殖基地的养殖尾水处理系统中，构建了该养殖尾水颗粒物沉降和收集的装置，设装置设在凡纳滨对虾高位养殖池塘的尾水排放渠道内；该装置的外框架为混凝土结构，整体尺寸为：宽2m、高1.5m、长度为10m，内部共设置了3道由挡污板和缓冲板组成的颗粒物拦截装置，挡污板高度0.7m、缓冲板高度0.7m，两个板的长度均为2m，材质均为pvc板；沉淀刷长30cm，为碳纤维的软毛刷。
66.利用上述的装置沉降和收集养殖尾水中颗粒物，不同养殖时间段，该养殖示范区内的排放的尾水量有较大差异，总体来看说，是前期排放量最少、中期排放量次之、后期排放量最大；经测算，前、中、后三个养殖时间阶段的日排水量(不考虑特殊养殖状况或者极端天气情况)分别约为：266m3、770m3和1280m3；经重量法实地检测结果表明，前、中、后三个养殖时间阶段排放的尾水中颗粒物的含量分别约为：230m3、460m3和1100m3；由此可以看出，随着养殖阶段的深入，养殖尾水中颗粒物质的浓度也在不断增加；利用本处理系统，对养殖全过程的尾水中颗粒物进行加速沉降，经选取的3个养殖时间段的对比发现，养殖前期、中期、后期对颗粒物沉降的效率分别为：65.2％、72.6％和79.1％；传统毛刷处理方式对颗粒物沉降的效率明显降低，在邻近养殖基地相同养殖方式的传统毛刷处理方式对颗粒物沉降率仅为：25％、28％和30.2％；经对比发现，使用本设施的养殖尾水中颗粒物沉淀速率明显升高，可以提升超过40％以上。
67.表1本发明所述设施处理方式的效果
[0068][0069]
表2邻近区域内某传统处理方式的效果
[0070][0071][0072]
上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。