用于鱼类养殖系统的生物过滤器装置

文档序号:788272 发布日期:2021-04-09 浏览:32次 >En<

阅读说明:本技术 用于鱼类养殖系统的生物过滤器装置 (Biofilter device for fish farming system ) 是由 尼尔斯-埃克·佩尔森 于 2019-09-04 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种旨在用于鱼类养殖系统的生物过滤器装置(1),所述生物过滤器装置(1)包括具有过滤介质(3)和内部构造的容器(2),所述内部构造包括具有开口输入端(6)和开口输出端(7)的至少一个竖直管(5),其中生物过滤器装置(1)连接到泵(8),该泵使得能够将液体和过滤介质(3)从容器(2)的底部(9)通过所述至少一个竖直管(5)抵靠容器(2)的顶部(10)泵送,其中上板(15)被布置成从至少一个竖直管(5)的开口输出端(7)并围绕该开口输出端向下倾斜并且在距容器的壁(13)一定距离处结束,其中上板(15)是穿孔的,并且其中再生水流出部(16)被布置在上板(15)下方。(The invention provides a biofilter unit (1) intended for use in a fish farming system, said biofilter unit (1) comprising a vessel (2) with a filter medium (3) and an internal construction comprising at least one vertical tube (5) with an open input end (6) and an open output end (7), wherein the biofilter unit (1) is connected to a pump (8) enabling pumping of liquid and filter medium (3) from the bottom (9) of the vessel (2) through said at least one vertical tube (5) against the top (10) of the vessel (2), wherein an upper plate (15) is arranged sloping downwards from and around the open output end (7) of the at least one vertical tube (5) and ending at a distance from the wall (13) of the vessel, wherein the upper plate (15) is perforated, and wherein the regeneration water outflow portion (16) is arranged below the upper plate (15).)

用于鱼类养殖系统的生物过滤器装置

技术领域

本发明涉及旨在用于鱼类养殖系统的生物过滤器装置。

背景技术

如今,不同的过滤器被用于鱼类养殖系统中。示例是不同类型的筒式过滤器和盘式过滤器以及诸如移动床生物膜反应器(MBBR)和固定床生物膜反应器(FBBR)之类的生物过滤器。不同过滤器类型的组合通常用于再循环水产养殖系统(RAS)中,其中颗粒去除过滤器与生物过滤器MBBR或/和FBBR进行组合。FBBR最重要的是减少了系统中的微粒。有必要具有时间受控的清洁和流化顺序,以避免不受控的不期望的细菌生长。问题是如何确保均匀地清洁FBBR。

本发明的一个目的是提供用于旨在鱼类养殖系统的水再循环系统中的改进的过滤器,其中,与现有解决方案相比,改进的过滤器提供若干优点。这些优点涉及例如为水流提供改进的再生循环,在例如洗涤循环等期间连接和断开过滤器装置时提高总产量并且因此提高水的再利用程度以及提高效率的可能性。

发明内容

上述目的是通过旨在用于鱼类养殖系统的生物过滤器装置来实现的,所述生物过滤器装置包括具有过滤介质和内部构造的容器,所述内部构造包括具有开口输入端和开口输出端的至少一个竖直管,其中生物过滤器装置连接到泵,该泵使得能够将液体和过滤介质从容器的底部通过所述至少一个竖直管抵靠容器的顶部泵送,其中上板被布置成从至少一个竖直管的开口输出端并围绕该开口输出端向下倾斜并且在距容器的壁一定距离处结束,其中上板是穿孔的,并且其中再生水流出部被布置在上板下方。

根据本发明的生物过滤器装置将MBBR和FBBR的优点结合在同一装置中。此外,生物过滤器可以在最小的空间上建立受控且安全的环境,在工厂内置于模块化系统中,并且易于调整适当的容量以及组装和拆卸。这在下文进一步讨论。

根据本发明的生物过滤器装置旨在能够实现过滤介质在容器内部的内循环。由于清洁过程在物理上更有效,根据本发明的这个构思在整个系统中提供了更好的清洁循环,并且因此提供了水的再生和再利用,并且还为旨在用于鱼类养殖系统的过滤器提供了更有效的再生和清洁循环的可能性。

根据本发明的生物过滤器可以看作是固定床过滤器和移动床过滤器的混合体。当执行清洁循环时,即,当泵将过滤介质向上冲洗通过竖直管时,根据本发明的生物过滤器执行用作移动床过滤器装置,使得过滤介质随后通过物理移动或湍流而被清洁除去表面上的污染物。在此循环期间,过滤介质通过竖直管向上冲洗,然后通过竖直管冲洗出。如下文进一步所讨论,污染物或残留物(诸如,例如颗粒)和具有相对较高浓度的污染物的水随后可以通过一个或多个上板(网或格栅)进行过滤而分离,其中污染馏分然后可以被引至再生过滤器装置或返回至预过滤器,以能够实现分离并且可能还在生物过滤器装置上进行再循环。此冲洗或清洁循环及其时间段将在下文中进一步讨论。

此外,当过滤介质被向上泵送通过竖直管时,离开竖直管的过滤介质随后通过容器沉降,并且在容器的下部中分离出纯化水馏分。然后,可以将此纯化水馏分引回到鱼类养殖槽中。

如今使用的标准布置包括能够去除颗粒的移动床过滤器以及随后能够纯化水的固定床过滤器。从以上描述中可以理解,根据本发明,这是在同一生物过滤器装置中实现的。

此外,应当指出的是,根据本发明的“过滤介质”也可例如称为过滤基材、过滤元件或生物(过滤)元件等。

为了提供另外的现有技术,可提及的是,在US 5,681,472中公开了一种包括砂过滤器型的过滤槽。过滤槽包括过滤床。将经处理的过滤物收集在过滤床上方的过滤物区域中。当与本发明比较时,这是一个重要的差异。在US 5,681,472中,进行设计以提供在顶部分离的纯化水。这与本发明的方向相反。根据本发明,旨在被分离以用于进一步再生的水(即,不足够清洁的水)在容器的上部部分中被分离。然而,纯化水在容器的下部部分从容器流出。如上所述,根据本发明的生物过滤器包括穿孔上板,该穿孔上板被布置成从至少一个竖直管的开口输出端并围绕该开口输出端向下倾斜,并且该穿孔上板在距容器的壁一定距离处结束。此外,再生水流出部布置在上板下方。在根据US 5,681,472的砂过滤器中没有提供这些特征。此外,也可以说US 5,681,472中公开的砂过滤器的类型并非旨在用于大的水流,该大的水流是根据本发明的生物过滤器的情况。根据本发明的生物过滤器旨在用于情况是如此大的水流的鱼类养殖系统中。

下面更详细地讨论本发明,并且提供并解释了不同的实施方案。

具体实施方式

首先,应当指出的是,将与根据本发明的生物过滤器装置结合使用的泵可以是不同类型并且可以位于不同位置。在图1中示出了放置的一种可选形式。根据本发明的一个实施方案,气举泵或气升泵连接到根据本发明的生物过滤器装置。无论类型如何,根据本发明的原理是提供足够的功率输入,以能够将过滤元件向上提升或泵送通过竖直管。待使用的泵送介质可以是诸如在气升泵中之类的例如空气。

本生物过滤器装置的内部构造可以具有不同的类型、几何形状和尺寸。本发明的一般原理是提供均匀的内部构造,这可以意味着从侧面和/或从底部和/或从顶部观察的生物过滤器装置的截面提供均匀的内部构造。当过滤介质或过滤元件在被泵送向上通过竖直管并从竖直管中泵出之后通过竖直管外部的容器沉降下来时,这将能够实现均匀的清洁循环。

此外,操作通常也以循环方式执行。作为示例,在清洁循环期间,一个过滤元件从一个竖直点到容器中大约相同的竖直点的保留时间大约为3分钟至5分钟,即,从给定起始点通过竖直管向上泵送然后再次沉降到大约相同的起始点。在此循环之后,整个生物过滤器在泵处于关闭模式的情况下运行,以处于固定床模式。此时间段可以保持30分钟至若干小时,例如大约2小时。然后,再次执行移动床模式下的清洁循环。

应当指出的是,根据本发明,过滤元件可以是任何合适的类型、尺寸和材料。而且,竖直管可以具有不同的尺寸并且包括不同的材料。此外,根据本发明的一个特定实施方案,内部构造包括若干竖直管。而且,根据本发明的另一特定实施方案,所述至少一个竖直管或多个竖直管布置在容器的竖直中心线处或附近。这在图1中作为一个示例示出,并且此布置也符合根据本发明的均匀布置。

根据本发明的生物过滤器装置还能够将已过滤的纯化水引回到鱼类养殖槽中。这可以根据本发明以不同的方式进行,但是根据一个实施方案,机械过滤器被布置在生物过滤器装置的容器的下部中。此机械过滤器可以被布置成在容器的下部围绕竖直管的多孔盘。此盘也可以被视为板。因此,根据本发明的一个特定实施方案,板被布置成从容器的壁朝向容器的竖直中心线倾斜,朝向容器的底部向下倾斜,并且围绕竖直中心线处于容器的整个截面中,即,其中板围绕容器的整个圆周延伸。布置在容器的下部中的此板通常具有圆形截面,以在容器的下部位置处构成容器的整个截面。此外,此下板适当地从壁并朝向竖直管向下倾斜。当以截面并从侧面观察容器时,此形状可以被看作是倒置的圆锥形。

此外,根据本发明的一个特定实施方案,板是穿孔的,诸如形成网或格栅。如此,纯化水可以渗透穿过多孔盘,而过滤元件保持在盘的顶部。此外,根据另一实施方案,在板下方布置有水流出部s。已在根据本发明的生物过滤器装置中处理过的纯化水可以被引入到鱼类养殖槽中。这于是构成了鱼类养殖系统的再生过程的部分。

应当指出的是,下板的任何形状都是可能的,然而上述可选形式具有提供过滤元件的均匀沉降的优点,该过滤元件随后在另一个清洁循环中被向上泵送通过竖直管之前被引回到竖直管的入口。

如以上所提示,根据本发明的一个特定实施方案,还可以在靠近竖直管的出口处布置一个或多个上板。因此,根据本发明的一个特定实施方案,上板被布置成从至少一个竖直管的开口输出端并围绕该开口输出端向下倾斜,并且在距容器的壁一定距离处结束。此类上板也可以被视为在竖直管的出口处围绕竖直管设置的盘,然而该上板从中心向下倾斜并且抵靠壁向外倾斜,然而,当然只有一定距离,使得上板外侧的部分自由沉降,以便过滤元件从竖直管泵出。此外,此类上板或盘通常具有圆形截面并且因此被成形为类似圆锥形,该圆锥向下倾斜并且具有围绕竖直管的顶部部分。

此外,此板旨在作为用于污染的过滤元件和从竖直管流出的污染水的接收表面和过滤部件。此外,适当地,此上板也是穿孔的,诸如是网或格栅。然后,已从过滤元件的表面移除的污染水和颗粒渗透穿过穿孔并且可以流向再生过程。如所理解的,根据本发明的一个特定实施方案,再生水流出部被布置在上板下方。过滤元件不流过此上部机械过滤板,因此沉降在容器内部。

污染水流和颗粒可以流至单独的筒式过滤器或盘式过滤器或流回预过滤器,该预过滤器也可以是筒式过滤器或盘式过滤器,以使此流也能够再生。此类预过滤器还可以构成第一步,其中来自鱼槽的污染水和鱼粪被分离。然后可以使在其中分离后的水馏分和颗粒流至根据本发明的生物过滤器装置中,以使水流能够进一步纯化、分离并最终再生。

相反,如果具有在根据本发明的生物过滤器装置中分离的颗粒的污染水流流至单独的筒式过滤器或盘式过滤器,则此类装置可以将水流与颗粒分离,并且水馏分可以被送回或再循环回到生物过滤器装置。然而,颗粒被移除。应当理解,有若干不同的装配可以用于将根据本发明的生物过滤器装置结合到鱼类养殖系统。

并且,在生物过滤器装置中分离出污染水和颗粒的步骤也可以构成根据本发明的鱼类养殖系统的再生过程的一部分。

本发明还涉及包括若干根据本发明的生物过滤器装置的生物过滤器系统,其中每个生物过滤器装置能够在模块框架中与其它生物过滤器装置连接。其一个示例在图2中示出。根据本发明的生物过滤器装置的模块可以提供一种布置,其中生物过滤器装置可以在模块框架中作为统一的装置逐个彼此连接。它们可以具有一个共同的流出部,以使纯化水流被送回到鱼类养殖槽中。这对于污染水和颗粒的共同输出流可以是有效的。送至生物过滤器装置的污染水的流入也可以在一个共同的输入流中提供。

然而,生物过滤器装置也应视为独立装置。这种类型的配置意味着在清洗周期内或维护时,可以断开一个单独的或若干个生物过滤器装置,而所有其它生物过滤器装置都处于连续运行状态。连接或断开此类模块系统中的生物过滤器装置很简单。通过结合更多个生物过滤器来增加容量也很简单。此外,不同的生物过滤器装置可以同时以不同的模式操作。而且,生物过滤器装置可以按顺序操作。根据本发明的这种配置能够实现有效操作,并且还能够以较高总产量将纯化水送回到鱼类养殖槽。还应当指出的是,可以将生物过滤器装置中分离出的污染水流和残留物送至一个预过滤器装置,该预过滤器装置仅用于生物过滤器装置的整个模块。

此外,本发明涉及一种鱼类养殖系统,该鱼类养殖系统包括鱼类养殖槽和一般再循环回路,该一般再循环回路首先包括预过滤器(例如盘式过滤器或筒式过滤器)以及进一步包括水(和一些残留物)的再循环,该预过滤器能够过滤掉旨在送至废水中的污染物,并且其中再循环回路包括根据本发明的后续生物过滤器装置或生物过滤器模块系统,该生物过滤器系统具有带有再生再循环回路的一个或多个再生过滤器装置。再生过滤器装置也可以是盘式过滤器或筒式过滤器的形式。而且,这些过滤器可以被视为增泽过滤器。

而且,根据另一实施方案,鱼类养殖系统还包括在一般再循环回路完成并且纯化曝气的水回流至鱼类养殖槽之前对二氧化碳进行曝气和分离的装置。

此外,本发明还涉及用于操作根据本发明的生物过滤器装置的方法,其中该方法包括在一定时间范围内顺序地通过所述至少一个竖直管从容器的底部向容器的顶部向上泵送液体、因此水和可能的残留物以及过滤介质。作为示例,此清洁序列可以例如每30分钟执行一次,高达每2小时至3小时执行一次。此外,清洁序列每次可以持续1分钟至5分钟。同样,根据本发明的方法能够操作根据本发明的生物过滤器装置,以在一个操作循环中模拟移动床过滤器和固定床过滤器两者。

除了上述优点之外,根据本发明的生物过滤器装置和可能的模块还能够实现简单的反冲洗操作,而不会产生大量的废品。此外,当进行反冲洗时,该构造还对元件的整个滤床的洗涤提供100%的控制。

附图说明

在图1中,示出了根据本发明的生物过滤器装置1的一个实施方案。生物过滤器装置1包括填充有过滤介质/过滤元件3的容器2。在这种情况下,这些过滤元件3从竖直管5冲洗出,这意味着容器2在此刻在冲洗/清洁循环中操作。过滤元件3被从开口输入端6并且朝向容器2的顶部10向上泵送通过竖直管5,并且从开口输出端7离开,过滤元件3从开口输出端朝向容器2的底部9沉降。驱动力由泵8提供,该泵可以被布置在不同的位置,但在这种情况下被定位在容器2的底部9处。在另一种情况下,管道可以从底部提供到定位在容器2下方但在侧面处的泵8。

此外,在这种情况下,存在向容器2供应水的两个进料线50,该水旨在在生物过滤器装置1中被处理。应当指出的是,当然也可以仅使用一条进料线50。流入到容器2中的水来自再生过滤器或颗粒已被移除的预过滤器。

此外,穿孔板12被布置成从容器2的壁13朝向容器2的竖直中心线11倾斜,并且朝向容器2的底部9向下倾斜。此外,当从容器2的顶部10或底部9观察时,板12被布置在围绕竖直中心线11的整个截面中。这意味着所有过滤元件被布置成保持在容器2内部而不穿过板12。流过穿孔板12的纯化水通过布置在板12下方的水流出部14(在这种情况下为两个此类水流出部14)流出。然后将纯化水的馏分从水流出部14送至鱼类养殖槽中。

此外,上板15被布置成从竖直管5的开口输出端7并围绕该开口输出端向下倾斜,并且在距容器的壁13一定距离处结束。过滤元件3在上板15上通过或滑动,然后沉降在容器2中。然而,上板15是穿孔的,使得从竖直管5的开口输出端7流出的污染物和污染水可以通过上板15进入以从再生水流出部16流出。然后可以将此污染水馏分送回生物过滤1之前的预过滤器,或者例如送至再生过滤器,在再生过滤器中可以执行水再循环回到生物过滤器1。来自预过滤器诸如盘式过滤器或筒式过滤器的再循环流可以流入容器2的顶部的例如两个管中,容器2的每侧各有一个管。

在图2中,示出了根据本发明的一个实施方案的生物过滤器装置模块框架17。此处,从顶部示出了在模块框架17中连接在一起的若干生物过滤器1。

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