CN105210976A - 高密度养殖循环水的处理设备 - Google Patents

Abstract

一种高密度养殖循环水的处理设备，包含一养殖槽、一曝气单元、一邻接该养殖槽的循环水处理槽、一膜过滤单元及一回水单元。该养殖槽由多个基板单元圈围而成的八角型槽体，并具有一溢流堰，该曝气单元具有多个供气管，以提供养殖槽内水体充足溶氧，同时将残饵及排泄物浮除推升出槽体外，该循环水处理槽具有一硝化反应室及一膜过滤室，该硝化反应室与该溢流堰通连，且其内充填有包埋式硝化菌，该膜过滤单元设置在膜过滤室中，具有至少多数盘片状膜袋及一产水管，该回水单元具有一接设在该产水管的抽水泵、一接设该抽水泵且延伸至养殖槽的回水管。

Description

高密度养殖循环水的处理设备

技术领域

本发明是有关于一种养殖用水的处理设备，且特别是有关于一种能提供良好水质，以提高生物养殖密度与存活率，且养殖槽占地小又能适时拆组清洁及扩充的高密度养殖循环水的处理设备。

背景技术

随着近海渔业资源的逐渐枯竭以及远洋渔业发展的限制，我国渔业近年来已逐渐转为水产养殖发展，但由于台湾土地面积狭小，且超抽地下水所造成的地层下陷问题，已对传统的渔塭养殖方式造成极大的养殖瓶颈，所以，密闭式的循环水养殖系统便应运而生。

这种养殖系统通常是先将养殖水以进水设备打入桶槽内，桶槽内设有曝气设备以提供氧气，并在槽底部设有排污管连接到一循环水质净化设备，经过水质净化设备过滤后的水会再回流到桶槽内循环使用，所以每周只要补充约10％养殖水体积的水到桶槽内，就能达到连续的水循环使用效果。

虽然密闭式的循环水养殖系统具有节约水资源、土地成本，以及水产成长快、回收率高的优点，但是仍存有以下不利的因素待克服：

一、由于高密度的水产养殖需要喂投大量的饵料来维持鱼虾贝类的生长，所以池底常会积存大量的残余饵料及生物排泄物，这些残饵及排泄物如不能实时的清除，就会造成池水中的亚硝酸及氨氮浓度提高，使得水质优氧化，影响养殖成效。

二、为了去除养殖水中的氨氮，以往的循环水养殖系统还需要配合生物滤床，利用生物滤床来培养硝化菌以进行硝化作用，由于水体停留在生物滤床的时间系影响其对氨氮去除效能关键因素之一，所以，生物滤床势必需要一定的使用面积，而且，硝化作用需消耗大量氧气，这意谓着要不断地对生物滤床提供大量的曝气，极为耗能。

三、以往的养殖桶槽通常是以水泥砌成或不锈钢制的固定型式，不能随着业者的实际需要，来适时的扩展槽体的大小或搬移，使得养殖基地的发展受到很大的限制。

四、基于养殖环境的要求，固定型式的养殖桶槽必须要定期的清洗槽壁，否则容易孳生细菌与藻类，降低养殖的存活率，但一般的养殖桶槽因为不能拆解，所以容易有清洁上的死角，一旦清洁工作不确实，槽壁就容易附着生物黏膜进而产生病毒，增加鱼只的发病。

五、以往水质净化设备必须搭配多级式的处理流程，其流程通常系以重力沉降及砂滤方式筛除水中较大颗粒的固体物，接着以生物处理方式（如曝气生物滤床、旋转生物盘或流体化床）去除水中氨氮及有机物，然后再以微孔材料来滤除水中的悬浮微粒及生物处理后所产生的污泥，继之再添加药剂进行消毒杀菌，然后再送到调盐池调节PH值，最后在曝气增氧后送入养殖槽内循环使用，所以，其水质净化设备占用了极大的养殖场地，除了使场地费用居高不下之外，整体设备成本也极为惊人，不利于养殖业者的长久经营。

六、此外，以往的循环水养殖系统除了耗能高之外，定期更换过滤材料的成本也是一项不低的花费，所以整个系统的操作及维护成本也相当高昂，需要专业的养殖操作人员才能胜任。

发明内容

因此本发明所提供的一种高密度养殖循环水的处理设备，是在养殖槽内提供完整的曝气，除了可单独调节曝气量提供充足溶氧，且能让残饵及排泄物完全上浮出槽外，以维持优良的养殖水体，俾提高生物养殖密度及存活率。

本发明高密度养殖循环水的处理设备的另一目的，其养殖槽系以可相互拼组的基板单元组成八角型，让水流的循环无死角，并能拆解以方便清洗及运输，且组装快速又可适时扩展养殖槽的容积。

另，本发明高密度养殖循环水的处理设备的又一目的，是将养殖槽与水循环及过滤装置整合为一体，使设备占地面积能减小，让养殖基地能作更有效的设备配置，以降低场地成本。

又，本发明高密度养殖循环水的处理设备的再一目的，不但水循环处理时耗能低、不必添加任何化学杀菌剂，且过滤装置的滤膜可以定期自动清洗，故可降低设备操作及维护成本，且更环保。

因此，本发明所提出的一种高密度养殖循环水的处理设备，包含至少一养殖槽、一曝气单元、至少一循环水处理槽、至少一膜过滤单元及一驱动单元。该养殖槽，为可拆组式的槽体，用以承装养殖水，且是由多个基板单元相互邻接圈围而成的八角型中空槽体，而该养殖槽具有一溢流堰。该曝气单元，具有多个装设在该养殖槽底部的供气管，以将外界空气打入水体进行曝气并维持溶氧量，同时可产生大量微细气泡，而能将该养殖槽内的残余饲料及排泄物予以浮除推升，进而由该溢流堰上浮溢流出该养殖槽外。该循环水处理槽，为可拆组式的槽体，并接设在该养殖槽对应设有该溢流堰的一侧，该循环水处理槽具有一位于底部的硝化反应室及一位于该硝化反应室上方的膜过滤室，该硝化反应室内充填有包埋式硝化菌，并包括有一延伸至该溢流堰的横流管，该横流管恰可导接溢流出该养殖槽的水体进入该硝化反应室，并利用其内的硝化菌来同步进行硝化/反硝化作用，借以脱去水中的氨氮及硝酸、亚硝酸氮。该膜过滤单元，为圆型平板膜，并沉降设置在膜过滤室中，具有至少一产水管及多数个水密地穿设在该产水管上的盘片状膜袋，每个膜袋中央形成有与该产水管通连的滤液产道。该回水单元，设置于该养殖槽外部，具有一接设在该产水管一端的抽水泵、一接设在该抽水泵一出水端的回水管，该回水管是延伸至该养殖槽，在抽水泵负压吸力的驱动下，使该膜过滤室内的水体能借着真空压力差进行固液分离，进而除去水体中的病毒、细菌、次氯酸钠及不溶解的固体，滤液则能经由该产水管、回水管抽送回该养殖槽内，以形成循环水使用。

依照上述的高密度养殖循环水的处理设备，其中，前述基板单元可以采用等比例的板体拼接来扩充延伸，而该曝气单元有具有多个与前述供气管分别连结的空气调节阀，每个供气管又个别横向交错地伸设出多数个分支管，各分支管上皆设有数个曝气孔。

依照上述的高密度养殖循环水的处理设备，其中，该等板体的内侧面上分别贴设有一抗菌材料层，以避免生物黏液堆积于板体内壁。

依照上述的高密度养殖循环水的处理设备，其中，该抗菌材料层是以含有银、铜、钴、二氧化钛所制成的不锈钢网，且可自板体上取出清洗。

依照上述的高密度养殖循环水的处理设备，其中，更包含有一杀菌单元，该杀菌单元可提供微量的臭氧混入该养殖槽的水体中。

依照上述的高密度养殖循环水的处理设备，其中，该杀菌单元具有至少一紫外线光源、一与该紫外线光源连接的吸气阀，以及至少一装设在该养殖槽底部且与该吸气阀连通的臭氧供给管，该臭氧供给管是装设在远离该养殖槽的溢流堰的一侧，使臭氧能随水液流动形成自动扩散作用。

依照上述的高密度养殖循环水的处理设备，其中，该循环水处理槽更具有一挡网层，用以分隔出该硝化反应室及该膜过滤室，该挡网层是具有孔洞的冲孔网，以防止包埋式硝化菌直接上浮至该膜过滤室内。

依照上述的高密度养殖循环水的处理设备，其中，更包含一喷洗单元，该喷洗单元是装设在该膜过滤单元上方，并具有一与该回水管旁通的逆洗管，以直接引取循环水来喷洗该膜过滤单元的膜袋。

依照上述的高密度养殖循环水的处理设备，其中，该硝化反应室内所填装的包埋式硝化菌是以优势的硝化菌与活性碳混合后，加入不溶于水的高分子聚合物固化后所制成的多孔性固定化颗粒。

依照上述的高密度养殖循环水的处理设备，其中，该循环水处理槽的底设有一排渣孔。

附图说明

图1为本发明的高密度养殖循环水的处理设备的设备系统图；

图2为该养殖槽与循环水处理槽的顶视图；

图3为该养殖槽的基板单元的局部剖面组合图；

图4为图3中假想线圈选处的放大图；

图5为该养殖槽与循环水处理槽的立体透视图；

图6为该循环水处理槽的局部剖面侧视图；

图7为该杀菌单元的组合剖视图；

图8为该过滤单元的组合剖视图；

图9为该膜袋的剖面图；

图10为多个组养殖槽相互并联连接的使用示意图。

【主要组件符号说明】

100养殖槽110基板单元

111板体112板体

113水密压条114滑槽

120溢流堰130抗菌材料层

200曝气单元210供气管

211分支管212曝气孔

220空气调节阀230鼓风机

300杀菌单元310管壳

320紫外线光源330吸气阀

340臭氧供给管341分支管

400循环水处理槽410硝化反应室

411横流管420膜过滤室

430挡网层440排渣孔

500膜过滤单元510产水管

520膜袋521滤膜

522滤膜523支撑网

524滤液产道600回水单元

610集液管620抽水泵

630回水管700喷洗单元

710逆洗管720控制阀

711喷头800硝化菌。

具体实施方式

参照图1与图5，本发明的高密度养殖循环水的处理设备的第一实施例，包含有至少一养殖槽100、一曝气单元200、一杀菌单元300、至少一循环水处理槽400、多个膜过滤单元500、一回水单元600及一喷洗单元700。

该养殖槽100，请配合参照图2至图4，为可拆组式的槽体，用以盛装预先处理后的养殖水，且是由多个基板单元110相互邻接圈围而成的八角型中空槽体，使水循环流动上无死角，而为了降低开模制造成本，前述基板单元110可以采用等比例的板体111、112拼接来扩充延伸，且板体111与板体112的衔接处都夹设有一水密压条113，以防槽内水液渗漏，在本实施例中，前述板体111、112为内部中空的玻璃纤维材料（FRP）制成，以达到减轻重量的效用，俾达到方便搬移及拆组。此外，该养殖槽100具有一紧邻其中一基板单元110且呈漏斗状的溢流堰120，该溢流堰120的高度系略低于养殖水的液面高度。

更进一步地，前述板体111、112的内侧面上各形成有一滑槽114，滑槽114恰可嵌入一抗菌材料层130，该抗菌材料层130是以含有银、铜、钴或二氧化钛（TiO₂）所制成的不锈钢网，除了能补强板体的抗冲击强度，又具有极佳的抗菌性及耐蚀性，且又可自板体111、112的滑槽114上取出清洗，以避免生物黏液堆积于板体内壁，另外，在该抗菌材料层130上可以另外嵌接有呈交错设置的隔板（图未示），以提供养殖生物的栖息地，降低鱼虾的相互残食。

该曝气单元200，再如图1及图2所示，具有多个装设在该养殖槽100底部的供气管210、多个与前述供气管210连通的空气调节阀220，以及一与空气调节阀220连接的鼓风机230，在本实施例中，共设有三个呈马蹄状平行排列的供气管210，每个供气管210又个别横向交错地伸设出多数个分支管211，且每个分支管211上又开设有多数个曝气孔212，使得养殖槽100底部构成完整且分布均匀的供气结构，而前述的空气调节阀220能连结一外部的水质侦测系统（图未示），而能各别来调节每个供气管210所打出的空气流量，以提供养殖槽100内的水体能有充足的溶氧量；此外，为了降低因大量曝气而对槽体内水体产生震荡与涌沸情事，进而干扰了所养殖生物的栖息与生长，吾人可以在每个曝气孔212上另外增设一泡沫产生器，此泡沫产生器可将泵入的气体对养殖水进行碎解乳化，以形成奈米级的微小气泡，相关结构可参见中国台湾第215585、592795、I348391、M411988等专利案，故此不再多加说明。

该杀菌单元300，请配合参照第1图及第7图，装设在该养殖槽100一侧，具有一管壳310、至少一装设于该管壳310内的紫外线光源320（本实施例为耗电量低的紫外线LED灯）、一与该紫外线光源320连接的吸气阀330，以及一延伸入该养殖槽100底部的臭氧供给管340，在本实施例中，该臭氧供给管340同样具有数个分支管341（如图5），并设置在远离该养殖槽100设有溢流堰120的一侧，且恰与前述的供气管210呈等间隔平行排列，使臭氧能随水液的流动而形成自动扩散作用，如此，俾利用该紫外线光源320照射空气后所产生的臭氧，以适时提供微量的臭氧混入该养殖槽100的水体中，以有效抑制水中细菌及病毒增生，并避免养殖槽100内产生附着物。

该循环水处理槽400，同样可以采用拆组式的槽体，并邻接在该养殖槽100对应设有该溢流堰120的一侧，该循环水处理槽400具有一位于底部的硝化反应室410、一位于该硝化反应室410上方的膜过滤室420，及一夹设在该硝化反应室410及膜过滤室420之间的挡网层430，该硝化反应室410包括有一延伸至该溢流堰120底部的横流管411，且该硝化反应室410内充填有包埋式硝化菌800，而该挡网层430是具有孔洞的冲孔网，以防止该硝化反应室410内的包埋式硝化菌800直接上浮至该膜过滤室420内。

前述的包埋式硝化菌800在硝化反应室410中是以网袋来进行堆栈，其是以优势的硝化菌（Nitrosomonas）与活性碳混合后，再加入不溶于水的高分子聚合物固化后所制成的多孔性固定化颗粒，在实施例中，是呈果冻状的立方体颗粒，这种包埋式硝化菌与传统硝化菌有极大差异，除了可提高系统内硝化菌的浓度和停留时间，使系统具有耐冲击负荷、环境敏感性低之外，更有易于后续固液分离和剩余污泥量少等优点，且材料耗损量相当低，每年仅需补充20％体积的损耗即可，相当经济。

前述膜过滤单元500，如图5及图8，呈平行排列设置，其等为圆型平板膜，并呈等间隔平行沉降设置在膜过滤室420中，每个膜过滤单元500各具有一产水管510及多数个水密地穿设在该产水管510上的盘片状膜袋520，而每个膜袋520是在两片滤膜521、522之间夹设一支撑网523，并在上述三者的外缘施以高周波熔接为一体，使滤膜521、522中央形成有与该产水管510通连的滤液产道524（参见第9图），在本实施例中，该等滤膜521、522是采用超过滤膜（UF膜），其详细的结构与组合方式可参见本案申请人名下第I318133号发明专利，故此不再多加赘述。

该回水单元600，再如图1、图5及第7图所示，设置于该养殖槽100外部，具有一接设在前述膜过滤单元500的产水管510末端并用来输送过滤水的集液管610、一接设该集液管610末端的抽水泵620，以及一接设在该抽水泵620一出水端的回水管630，该回水管630另一端是接续在杀菌单元300的吸气阀330上，使该紫外线光源310照射空气后所产生的臭氧，能利用该吸气阀320吸入该回水管630的循环水中，以将混入有微量臭氧的循环水抽送回该养殖槽100内。

该喷洗单元700，如图1、图5与图6，是装设在该膜过滤单元500上方，并具有一与该回水管630旁通的逆洗管710，以及一与该逆洗管710连结的控制阀720，更进一步地，该逆洗管710上有多个对应该膜过滤单元膜袋的喷头711。

附带说明的是，本发明利用在养殖槽100内进行曝气供氧的同时，由该杀菌单元300的臭氧供气管340所混入的微量臭氧，除了能达到抑菌、脱臭效果外，且因为养殖槽100底部所分布的众多供气管210提供了充足的空气，所以这些臭氧会很快地还原成氧气，而不会伤害水中所养殖生物，而且更具有提高养殖水溶氧量的效果。

借着上述的结构，本发明在该曝气单元200的鼓风机230作动下，大量含空气的微细气泡系自空气管打入该养殖槽100的水体，以进行曝气并维持足够的溶氧量，同时可产生大量微细气泡，能将该养殖槽100内的残余饲料及排泄物予以浮除推升，进而由该溢流堰120上浮溢流出该养殖槽100外，然后，经由溢流出的养殖水在通过该横流管411并进入该硝化反应室410时，便能利用其中的包埋式硝化菌800来同步进行硝化/反硝化作用（simultaneousnitrificationanddenitrification），借以脱去水中的氨氮及硝酸、亚硝酸氮，同时，在该回水单元600的抽水泵620负压吸力的驱动下，上流至该膜过滤室420内的水体能借着真空压力差进行固液分离，利用孔径仅0.03μm大小的UF膜袋520，来过滤掉水体中的病毒、细菌、次氯酸钠，以及少量通过硝化作用后所生成的污泥和不溶解的固体，滤液则依序经由该产水管510、集液管610朝该回水管630泵送，最后由该臭氧供给管340抽送回该养殖槽100内，以形成循环水使用。

而被截留在该硝化反应室410内的大部份残渣及污泥，则可以适时的透过该循环水处理槽400底部的排渣孔440排出，再经过回收设备(如压滤机或过滤机)的浓缩排水后，成为有机肥再利用，而浓缩水的上清液还可以回到备水池内，作为预备用循环水。

而当前述膜过滤单元500运转使用一段时间，使膜袋510表面积附污泥及固体微粒，这时便可以操作该抽水泵620停止汲取滤液，同时将该喷洗单元700的控制阀720开启，使逆洗管700能引取回水管路上的循环水，进而自喷头711喷出水柱来喷洗膜过滤单元500的膜袋510，如第6图所示，以达到自动清洁膜袋510的效果，而喷洗后的水液则可以排出膜过滤室420。

再如图10所示，本发明的养殖槽100除了可以是单槽式之外，也可以利用板体之间具有共享性的特点，采并联方式来组装（图示为三联式），以达到养殖空间最大化的使用效率。

最后，再将本发明的功效与优点归纳整理如下：

一、本发明能让养殖槽100内的水体曝气效果完整，除了能提供充足的溶氧量的外，更能有效地将残饵及排泄物完全上浮流出槽体外，如果加上杀菌单元300所提供的微量臭氧，及板体111、112内衬有抗菌材料层130，更能有效避免病毒、细菌生成，所以有优良的养殖水体，能提高生物养殖密度及活成率。

二、由于本发明的养殖槽100及循环水处理槽400皆采用等比例的基板单元110拼接来扩充延伸，因此，在实际运用上，可依照槽体的需求大小，来快速地拼组，除具有多元化的变化运用的外，由于该等板体采规格化层迭包装运送，更有利于搬运上的便利性，且节省运送成本。

三、也因为养殖槽100的基板单元110的板体可以拆解，加上内衬的抗菌材料层130也可取出清洗，所以清洁上无死角，能够防止槽壁附着生物黏膜，进而产生病毒，以减少养殖生物的发病、增加存活率。

四、本发明将生物处理与膜过滤处理的装置整合在同一个循环水处理槽400内，而循环水处理槽400又能与养殖槽100直接邻接结合，所以设备占地小，使整个养殖基地能获得有效的配置利用。

五、因为膜过滤单元500的膜袋510可定期的自动喷水清洗，所以不容易堵塞，相对的也不须经常更换滤材，不但可提高膜袋510的使用寿命，且具有节省使用成本的功用。

六、本发明在循环水处理槽400内进行脱氮与膜过滤处理时，不再需要大量曝气，所以仅使用同一部的抽水泵620，就能将过滤后的循环水抽送回养殖槽100，所以设备耗能低，且循环水不需要加入任何化学杀菌剂，更为环保、安全。

以上所述者，仅为本发明的一个实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种高密度养殖循环水的处理设备，其特征在于，包含有：

至少一养殖槽，为可拆组式的槽体，用以承装养殖水，且是由多个基板单元相互邻接圈围而成的八角型中空槽体，而该养殖槽具有一溢流堰；

一曝气单元，具有多个装设在该养殖槽底部的供气管，以将外界空气打入水体进行曝气并维持溶氧量，同时可产生大量微细气泡，而能将该养殖槽内的残余饲料及排泄物予以浮除推升，进而由该溢流堰上浮溢流出该养殖槽外；

至少一循环水处理槽，为可拆组式的槽体，并接设在该养殖槽对应设有该溢流堰的一侧，该循环水处理槽具有一位于底部的硝化反应室及一位于该硝化反应室上方的膜过滤室，该硝化反应室内充填有包埋式硝化菌，并包括有一延伸至该溢流堰的横流管，该横流管恰可导接溢流出该养殖槽的水体进入该硝化反应室，并利用其内的硝化菌来同步进行硝化/反硝化作用，借以脱去水中的氨氮及硝酸、亚硝酸氮；

至少一膜过滤单元，为圆型平板膜，并沉降设置在膜过滤室中，具有至少一产水管及多数个水密地穿设在该产水管上的盘片状膜袋，每个膜袋中央形成有与该产水管通连的滤液产道；

一回水单元，设置于该养殖槽外部，具有一接设在该产水管一端的抽水泵、一接设在该抽水泵一出水端的回水管，该回水管是延伸至该养殖槽，在该抽水泵负压吸力的驱动下，使该膜过滤室内的水体能借着真空压力差进行固液分离，进而除去水体中的病毒、细菌、次氯酸钠及不溶解的固体，滤液则能经由该产水管、回水管抽送回该养殖槽内，以形成循环水使用。

2.如权利要求1所述的高密度养殖循环水的处理设备，其特征在于：前述基板单元可以采用等比例的板体拼接来扩充延伸，而该曝气单元有具有多个与前述供气管分别连结的空气调节阀，每个供气管又个别横向交错地伸设出多数个分支管，各分支管上皆设有数个曝气孔。

3.如权利要求2所述的高密度养殖循环水的处理设备，其特征在于：该等板体的内侧面上分别贴设有一抗菌材料层，以避免生物黏液堆积于板体内壁。

4.如权利要求3所述的高密度水产养殖的处理设备，其特征在于：该抗菌材料层是以含有银、铜、钴、二氧化钛所制成的不锈钢网，且可自板体上取出清洗。

5.如权利要求1所述的高密度养殖循环水的处理设备，其特征在于：更包含有一杀菌单元，该杀菌单元可提供微量的臭氧混入该养殖槽的水体中。

6.如权利要求5所述的高密度养殖循环水的处理设备，其特征在于：该杀菌单元具有至少一紫外线光源、一与该紫外线光源连接的吸气阀，以及至少一装设在该养殖槽底部且与该吸气阀连通的臭氧供给管，该臭氧供给管是装设在远离该养殖槽的溢流堰的一侧，使臭氧能随水液流动形成自动扩散作用。

7.如权利要求1所述的高密度养殖循环水的处理设备，其特征在于：该循环水处理槽更具有一挡网层，用以分隔出该硝化反应室及该膜过滤室，该挡网层是具有孔洞的冲孔网，以防止包埋式硝化菌直接上浮至该膜过滤室内。

8.如权利要求1所述的高密度养殖循环水的处理设备，其特征在于：更包含一喷洗单元，该喷洗单元是装设在该膜过滤单元上方，并具有一与该回水管旁通的逆洗管，以直接引取循环水来喷洗该膜过滤单元的膜袋。

9.如权利要求1所述的高密度养殖循环水的处理设备，其特征在于：该硝化反应室内所填装的包埋式硝化菌是以优势的硝化菌与活性碳混合后，加入不溶于水的高分子聚合物固化后所制成的多孔性固定化颗粒。

10.如权利要求1所述的高密度养殖循环水的处理设备，其特征在于：该循环水处理槽的底设有一排渣孔。