本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種生物膜培養裝置。

背景技術：

目前，我國面臨的問題是水資源的匱乏，區域分配不均，土地鹽堿化程度不斷加劇，大量宜漁鹽堿水土資源長期處于荒廢狀態，被人們可直接利用的好水缺乏，多的是不能直接利用的鹽堿水。隨著漁業在我國農業發展中占有越來越重要的地位，漁業生產可利用資源日益萎縮、水產品的社會需求不斷增加，迫切需要突破鹽堿領域產業發展的技術“瓶頸”，加大鹽堿水域資源漁業的開發力度，發展鹽堿漁業生產新領域，以解決一部分鹽堿水的利用問題，合理有效地利用自然鹽堿水資源，也是農業綜合治理鹽堿地的重要途徑。

隨著鹽堿水魚類養殖研究的不斷深入，以現有工廠化封閉循環養殖技術、水處理技術及自動控制技術為基礎，進行必要養殖設施的改進與更新，在鹽堿水域組建工廠化循環養殖系統，根據鹽堿水養殖的實際情況設計紫外線消毒裝置、水力懸浮物過濾裝置、生物處理裝置與工廠化養殖系統相連接，進行養殖水體過濾、消毒及生物處理，利用生物濾器的硝化與反硝化作用處理氨氮、有機物，以及進行ph值的有效調節，回水進入沉淀池，進行沉性物質的處理與ph值測定，通過鹽堿水的補充進行ph值的調節，達到養殖所需指標。生物濾器作為鹽堿水工廠化水處理系統的核心單元，利用其填料載體表面生物膜的硝化作用，有效降解養殖水體中對魚類有害的氨氮、硝酸鹽、亞硝酸氮等，所以培養生物載體上的生物膜是水處理中的關鍵技術。

生物濾器中的載體濾床具有懸浮物過濾與生物處理的雙重作用，在養殖過程中水體中懸浮物、有機物等不斷增多，使養殖水體指標變壞，增加了生物過濾器中生物載體濾床的負荷與反沖次數。反沖對載體上的生物膜具有破壞作用，生物膜損壞嚴重時會影響生物的硝化與反硝化過程，同時就會減少水體中酸性物質的產生量，影響養殖水體ph值的降低，對鹽堿水在工廠化中的應用產生嚴重的影響。所以生物膜在載體上的生長牢固程度與存活時間，對生物濾器生物處理的效果具有重要的作用。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決現有生物膜培養裝置中生物膜的掛膜時間長及生物膜易損壞的問題，而提供一種鹽堿水魚類養殖中的生物膜培養系統。

本發明鹽堿水魚類養殖中的生物膜培養系統由固定生物床培養池和移動生物床培養池組成，其中固定生物床培養池包括固定床進水管、環形出水管道、固定床反沖進水管、環形反沖管、不銹鋼網、溢流管、反沖排污管、排污管開關環、反沖污水出水管和培養池回水管，在固定生物床培養池的池面上鋪設有不銹鋼網，在固定生物床培養池的中部設置有環形反沖管，環形反沖管與固定床反沖進水管相連通，在環形反沖管的管道外壁上開有出水孔形成水平噴水、向上噴水和向下噴水，在環形反沖管的下部設置有環形出水管道，環形出水管道與固定床進水管相連通，環形反沖管與環形出水管道同軸布置，在環形出水管道的管道外壁開有出水孔形成水平噴水和向上噴水；

在固定生物床培養池的池底中心處豎立有溢流管，溢流管頂部的管口作為溢流口高于不銹鋼網，溢流管底部的管口與固定生物床培養池的出水口相通，在溢流管內同軸套有反沖排污管，在溢流管與反沖排污管之間設置有排污管開關環，排污管開關環固設在溢流管的管內壁上并位于環形出水管道所處水平面的下方，位于排污管開關環下方的溢流管的管壁上開有多個生物載體過濾孔，固定生物床培養池的出水口垂直向下與反沖污水出水管相連通，培養池回水管的一端與反沖污水出水管相連通，培養池回水管的另一端與鹽堿水魚類養殖中的工廠化循環水相連通。

本發明固定生物床培養池中載體表面生物的培養是浮性濾料載體隨著池中水面上升不斷上升，由于池頂部設有不銹鋼濾網，生物載體在濾網下方緊密排列在一起。水體從池底通過載體之間的縫隙到達池頂溢出，靠水體中的懸浮物及營養物質流動到載體的表面進行介質交換，完成固定生物床中濾料載體表面生物細菌的培養。反沖洗固定生物床時沖擊載體表面的生物體，由于水流的刺激作用使生物體在載體上產生自主生存的能力，不斷生成新的不同個體，直到生成硝化細菌、反硝化細菌生物膜。

本發明通過水流不斷刺激生物膜培養，加快了生物膜的培養，生物膜的培養時間為25～30天，相對于常規流水生物膜培養縮短了30％～40％的生物膜培養時間，并提高了生物膜的附著質量，載體上附著的生物膜牢固度可耐0.5～0.7mpa水壓的沖擊，減少反沖時生物膜的破壞，保證生物濾器中生物膜生物處理效果。而用常規方法培養的生物膜多數在反沖時因不耐水壓沖擊，有大量生物膜損壞，因修復生物膜需很長時間，會直接影響生物處理量及處理效果。

本發明提高了東北地區高堿型鹽堿水養殖的生物處理效果，實現工廠化養殖水體氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽等有機物的有效去除，減少了懸浮物氨化產生氨氮與分解過程消耗水中的溶氧的機會，從而使生物膜充分發揮作用；達到鹽堿水養殖水體ph值的有效控制與懸浮物的過濾，解決了利用鹽堿水進行工廠化水產養殖的技術問題，完善鹽堿水循環養殖應用系統，使工廠化水產養殖在東北高堿型鹽堿水域得到應用，開辟鹽堿漁業生產新領域，促進我國漁業經濟可持續發展具有重大意義。

附圖說明

圖1是固定生物床培養池的結構示意圖，其中箭頭處代表水位線；

圖2是移動生物床培養池的結構示意圖，其中箭頭處代表水位線。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式鹽堿水魚類養殖中的生物膜培養系統由固定生物床培養池a和移動生物床培養池b組成，其中固定生物床培養池a包括固定床進水管1、環形出水管道2、固定床反沖進水管3、環形反沖管4、不銹鋼網5、溢流管6、反沖排污管7、排污管開關環8、反沖污水出水管9和培養池回水管10，在固定生物床培養池a的池面上鋪設有不銹鋼網5，在固定生物床培養池a的中部設置有環形反沖管4，環形反沖管4與固定床反沖進水管3相連通，在環形反沖管4的管道外壁上開有出水孔形成水平噴水、向上噴水和向下噴水，在環形反沖管4的下部設置有環形出水管道2，環形出水管道2與固定床進水管1相連通，環形反沖管4與環形出水管道2同軸布置，在環形出水管道2的管道外壁開有出水孔形成水平噴水和向上噴水；

在固定生物床培養池a的池底中心處豎立有溢流管6，溢流管6頂部的管口作為溢流口高于不銹鋼網5，溢流管6底部的管口與固定生物床培養池a的出水口相通，在溢流管6內同軸套有反沖排污管7，在溢流管6與反沖排污管7之間設置有排污管開關環8，排污管開關環8固設在溢流管6的管內壁上并位于環形出水管道2所處水平面的下方，位于排污管開關環8下方的溢流管6的管壁上開有多個生物載體過濾孔，固定生物床培養池a的出水口垂直向下與反沖污水出水管9相連通，培養池回水管10的一端與反沖污水出水管9相連通，培養池回水管10的另一端與鹽堿水魚類養殖中的工廠化循環水相連通。

本實施方式所述的固定生物床培養池a與移動生物床培養池b分別與鹽堿水魚類養殖系統中的魚類養殖池相連通。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是所述的移動生物床培養池b包括培養池循環水進水管20、第一環形噴水管道21、第二環形噴水管道22、過濾溢流罩23、反沖污水管24和回水管25，在移動生物床培養池b內的上部設置有第一環形噴水管道21，在第一環形噴水管道21的管道外壁開有出水孔形成水平噴水和向下噴水，在第一環形噴水管道21下方設置有第二環形噴水管道22，第二環形噴水管道22的管道外壁開有出水孔形成水平噴水、向上噴水和向下噴水，第一環形噴水管道21和第二環形噴水管道22同軸設置，第一環形噴水管道21和第二環形噴水管道22均與培養池循環水進水管20相連通，在移動生物床培養池b的池底中心處開有出水口，過濾溢流罩23罩設在池底的出水口處，移動生物床培養池b的出水口垂直向下與反沖污水管24相連通，回水管25的一端與反沖污水管24相連通，回水管25的另一端與鹽堿水魚類養殖中的工廠化循環水相連通。

本實施方式移動生物床培養池中的浮性濾料載體在向下、向上及環形不同水流的作用下在池中不停移動，水體全方位與載體接觸后在培養池底部溢出。利用不同速度水流在生物培養過程中不斷清洗生物濾料載體表面，通過水流對剛生長的生物體進行沖擊，刺激生長的生物體在載體表面應激性生長。生成的生物體由于沖擊不斷更新與生長，使它產生自主生存的能力，不斷生成新的不同個體，直到生成硝化細菌、反硝化細菌生物膜。高強度的水體流動帶動生物載體的移動，加速了載體表面生物膜的傳質作用，有利于亞硝化速率的提高，同時加快了亞硝化細菌的培養。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二不同的是固定生物床培養池a和移動生物床培養池b的池體材質為鋼筋混凝土或玻璃鋼。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一不同的是固定生物床培養池a中的環形出水管道2和環形反沖管4固定在固定培養池支架12上。

具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一不同的是在固定生物床培養池a中填充有接種有微生物菌種的浮性濾料載體c，固定生物床培養池a中浮性濾料載體c的體積填充率為75％～85％。

本實施方式所述的微生物菌種為硝化細菌或反硝化細菌。

具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式二不同的是在移動生物床培養池b中填充有接種有微生物菌種的浮性濾料載體c，移動生物床培養池b中浮性濾料載體c的體積填充率為45％～55％。

本實施方式所述的微生物菌種為硝化細菌或反硝化細菌。

具體實施方式七：本實施方式與具體實施方式一不同的是固定生物床培養池a中的反沖污水出水管9和培養池回水管10上均設置有閥門。

具體實施方式八：本實施方式與具體實施方式一不同的是在固定生物床培養池a的池底還開有強制排污口11。

本實施方式打開強制排污口能夠強制排出反沖產生的大塊污物。

具體實施方式九：本實施方式與具體實施方式二不同的是移動生物床培養池b中的反沖污水管24和回水管25上均設置有閥門。

具體實施方式十：本實施方式與具體實施方式二不同的是移動生物床培養池b中的第一環形噴水管道21和第二環形噴水管道22固定在移動培養池支架27上。

具體實施方式十一：本實施方式與具體實施方式一不同的是固定生物床培養池a中的固定床反沖進水管3中設置有反沖水泵。

實施例：本實施例鹽堿水魚類養殖中的生物膜培養系統由固定生物床培養池a和移動生物床培養池b組成，其中固定生物床培養池a包括固定床進水管1、環形出水管道2、固定床反沖進水管3、環形反沖管4、不銹鋼網5、溢流管6、反沖排污管7、排污管開關環8、反沖污水出水管9和培養池回水管10，在固定生物床培養池a的池面上鋪設有不銹鋼網5，在固定生物床培養池a的中部設置有環形反沖管4，環形反沖管4與固定床反沖進水管3相連通，在環形反沖管4的管道外壁上開有出水孔形成水平噴水、向上噴水和向下噴水，在環形反沖管4的下部設置有環形出水管道2，環形出水管道2與固定床進水管1相連通，環形反沖管4與環形出水管道2同軸布置，在環形出水管道2的管道外壁開有出水孔形成水平噴水和向上噴水；

在固定生物床培養池a的池底中心處豎立有溢流管6，溢流管6頂部的管口作為溢流口高于不銹鋼網5，溢流管6底部的管口與固定生物床培養池a的出水口相通，在溢流管6內同軸套有反沖排污管7，在溢流管6與反沖排污管7之間設置有排污管開關環8，排污管開關環8固設在溢流管6的管內壁上并位于環形出水管道2所處水平面的下方，位于排污管開關環8下方的溢流管6的管壁上開有多個生物載體過濾孔，固定生物床培養池a的出水口垂直向下與反沖污水出水管9相連通，培養池回水管10的一端與反沖污水出水管9相連通，培養池回水管10的另一端與鹽堿水魚類養殖中的工廠化循環水相連通，在固定生物床培養池a的池底還開有強制排污口11；

所述的移動生物床培養池b包括培養池循環水進水管20、第一環形噴水管道21、第二環形噴水管道22、過濾溢流罩23、反沖污水管24和回水管25，在移動生物床培養池b內的上部設置有第一環形噴水管道21，在第一環形噴水管道21的管道外壁開有出水孔形成水平噴水和向下噴水，在第一環形噴水管道21下方設置有第二環形噴水管道22，第二環形噴水管道22的管道外壁開有出水孔形成水平噴水、向上噴水和向下噴水，第一環形噴水管道21和第二環形噴水管道22同軸設置，第一環形噴水管道21和第二環形噴水管道22均與培養池循環水進水管20相連通，在移動生物床培養池b的池底中心處開有出水口，過濾溢流罩23罩設在池底的出水口處，移動生物床培養池b的出水口垂直向下與反沖污水管24相連通，回水管25的一端與反沖污水管24相連通，回水管25的另一端與鹽堿水魚類養殖中的工廠化循環水相連通，在回水管25上設置有水位控制管26。

鹽堿水工廠化水處理系統中的核心處理單元為生物濾器，生物濾器由移動床生物濾器和固定床生物濾器組成，將本實施例生物膜培養系統中固定生物床培養池和移動生物床培養池培養得到的浮性濾料載體分別轉移到固定生物濾器和移動生物濾器中，直接參加鹽堿水循環水養殖，保證生物膜載體的水體供氧，完成高堿型鹽堿水養殖生物處理中的生物掛膜。

應用本實施例生物膜培養系統進行生物掛膜的過程如下：

一、在浮性濾料載體上接種微生物菌種硝化細菌和反硝化細菌，將浮性濾料載體分別填充到固定生物床培養池和移動生物床培養池中，鹽堿水從固定生物床培養池的環形出水管道流入固定生物床培養池中，浮性濾料載體緊密排列在不銹鋼網的下方，通過環形出水管道向上噴水使水體中的懸浮物及營養物質流動到浮性濾料載體表面進行介質交換，每隔4～10天通過環形反沖管的噴水反沖洗浮性濾料載體表面進行生物膜培養，在固定生物床培養池中得到附著有生物膜的浮性濾料載體；

其中固定床培養池反沖排水過程如下：首先停止固定床培養池循環水進水，關閉培養池回水管的閥門，防止反沖時的水體進入循環系統，打開反沖污水出水管的閥門，拔起反沖排污管到達排污管開關環的位置，使培養池中的水體通過溢流管下部的過濾網進入反沖污水出水管，排凈培養池中的水體，浮性濾料載體落入池底部，實現固定床培養池反沖前的排水過程，打開工廠化循環水高壓反沖水泵給循環水進水管和反沖進水管供水，水體從雙層環形的水管向四周布置出水口高壓強力噴出，清洗浮性濾料載體層，隨著池中水體的增加，生物載體浮球也不斷上升，通過這種方式可分層、依次清洗浮性濾料載體層，隨著反沖操作的進行，生物載體層與反沖水體上升到(防止生物球漏掉的)不銹鋼網，生物球被不銹鋼網攔住，水體通過不銹鋼網不斷上升到溢流管，使反沖水體通過溢流管進入反沖排污管，打開反沖污水出水管，將溢流到排污管中的污水及時排出，關閉工廠化循環水反沖水泵，停止反沖管進水，培養池中水體通過溢流管下部的濾網進入污水出口排出，排凈培養池中的水體，浮性濾料載體層落入池底部，完成固定床培養池反沖過程；

鹽堿水從培養池循環水進水管流入移動生物床培養池中，通過第一環形噴水管道和第二環形噴水管道的噴水使浮性濾料載體在移動生物床培養池中不停移動進行生物膜培養，在移動生物床培養池中得到附著有生物膜的浮性濾料載體；

二、將固定生物床培養池和移動生物床培養池中附著有生物膜的浮性濾料載體分別轉移到固定生物濾器和移動生物濾器中，直接參加鹽堿水循環水養殖，保證生物膜載體的水體供氧，完成高堿型鹽堿水養殖生物處理中的生物掛膜。

本實施例通過水流不斷刺激生物膜培養，加快了生物膜的培養，并提高了生物膜的附著質量。