本實用新型涉及水處理設備，尤其涉及一種缺氧脫氮生物過濾器及其使用方法。
背景技術：
在集約化養殖池塘中，會因魚食及排泄到水中的氮輸入，使硝酸鹽含量會升高，在閉合循環水產養殖場的生物濾池將其被排泄氨或有機氮氧化為毒性較小硝酸鹽，硝酸鹽不會被有氧過濾器過濾掉而是積聚在水中，超出一定的水平會形成有害物。傳統的方式是以換新水的方式來降低硝酸鹽含量，這種方法不僅昂貴，而且排放的廢水有高硝酸鹽含量，這可能會導致河流和湖泊富營養化。
在封閉循環以及從交換水處理技術中，采用缺氧脫氮技術是有效方式之一，在缺氧脫氮的過程中，硝酸鹽是由缺氧細菌在幾個步驟逐步清除，最終分解為氮氣逃逸到大氣中。一些中間產物是有毒的(如亞硝酸鹽)，這些有毒物質可能積聚在反應器中，如果該處理沒有在適當的時候停止，當所有的硝酸鹽過多時，厭氧細菌可能會開始降低硫酸鹽以形成硫化氫。
缺氧脫氮過濾器很少用在養殖水體循環，其原因在于處理過的水容易將不含氧氣的且含亞硝酸鹽的被直接泵回養殖池中，這可能導致高濃度有毒的亞硝酸鹽形成或生成其他有毒或不良氣味氣體(如硫化氫)等，對養殖的魚類造成傷害。
技術實現要素：
本實用新型是針對上述技術的不足，提供一種缺氧脫氮生物過濾器，具有凈化效果好，控制方便的優點，同時能避免其他有害物質的產生。
本實用新型提供的技術方案如下：
一種缺氧脫氮生物過濾器，包括缺氧生物反應器、增氧生物反應器、ORP控制器、投料槽、輸氧設備及過濾裝置，其特征在于：所述缺氧生物反應器為封閉式環境，缺氧生物反應器內投放有兼性厭氧細菌，所述缺氧生物反應器通過管道與增氧生物反應器連接，增氧生物反應器為有氧環境，所述增氧生物反應器為開放式環境，所述ORP控制器包括第一ORP控制器及第二ORP控制器，第一ORP控制器與缺氧生物反應器連接，第二ORP控制器與增氧生物反應器連接，所述投料槽與缺氧生物反應器連接，所述輸氧設備與增氧生物反應器連接，過濾裝置與增氧生物反應器通過管道連接。
進一步的，所投料槽內設置有計量泵。
進一步的，所述缺氧生物反應器內設置有一攪拌槳。
進一步的，所述第一ORP控制器與投料槽連接。
進一步的，所述缺氧生物反應器內填充有填料，填料為浮動塑料填料。
進一步的，所述增氧生物反應器內填充有填料，填料為浮動塑料填料。
進一步的，所述第一ORP控制器及第二ORP控制器的下端設置有一探頭，探頭進入到反應器內部并與養殖水接觸。
進一步的，所述輸氧設備包括風機和/或臭氧機以及多個噴嘴，風機和/或臭氧機與噴嘴連接，噴嘴設置在增氧生物反應器的底部。
進一步的，所述輸氧設備包括風機和/或臭氧機，風機和/或臭氧機與第二ORP控制器連接。
進一步的，所述過濾裝置包括一沉淀料斗，沉淀料斗上端接有出水管，沉淀料斗下端設置有一污泥控制閥。
本實用新型的使用方法如下：所述缺氧生物反應器為缺氧環境，養殖水進入到缺氧生物反應器后，由第一ORP控制器檢測缺氧生物反應器內養殖水的ORP值，如果ORP值低于-350mv時，投料槽通過計量泵向缺氧生物反應器內投放有機食物，兼性厭氧細菌通過食物獲得能量將水中的硝酸鹽分解為氮氣，隨后凈化后的水轉移至增氧生物反應器，第二ORP控制器實時監測增氧生物反應器中水的ORP值，增氧生物反應器中由輸氧設備向其內部輸送氧氣，以向水中充入足量的氧氣提升水中溶解氧，經過增氧生物反應器的增氧作用后，水轉移至過濾裝置，經沉淀后通過出水管排出，完成凈化工序，經過處理的水體返回到水產養殖池塘，或為以后使用的池塘水的變化，在池塘中重新定向，它可以作為灌溉用水或進入河流中。
與現有技術相比，本實用新型通過采用缺氧生物反應器對需凈化的水體進行無氧消化分解，利用增氧生物反應器進行有氧分解，同時通過ORP控制器來分別監測兩個反應器的ORP值，將ORP值控制在-350至-50mv之間，不僅消除了水中的亞硝酸鹽、硝酸鹽等有害物質，同時還有效避免了生成其他有毒或不良氣味氣體，如硫化氫等，大大提高了水質處理的效率，保證了凈化效果。
附圖說明
附圖1是本實用新型所述缺氧脫氮生物過濾器的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合，下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。
如圖1所示，一種缺氧脫氮生物過濾器，包括缺氧生物反應器1、增氧生物反應器2、ORP(氧化還原電位)控制器3、投料槽4、輸氧設備5及過濾裝置6，所述缺氧生物反應器1為封閉式環境，避免與氧氣或空氣接觸，缺氧生物反應器1內投放有兼性厭氧細菌，兼性厭氧細菌用于進行反硝化反應以對養殖水中的硝酸鹽進行分解，所述缺氧生物反應器1通過管道與增氧生物反應器2連接，增氧生物反應器2為有氧環境，所述ORP(氧化還原電位)控制器3用于檢測養殖水的ORP值，ORP(氧化還原電位)控制器3包括第一ORP控制器31及第二ORP控制器32，第一ORP控制器31與缺氧生物反應器1連接，缺氧生物反應器1內養殖水的ORP值由第一ORP控制器31來進行檢測控制，缺氧生物反應器1的ORP值控制在-350至-50mv之間，ORP值在-350至-50mv之間表示水質中NO3-和NO2-離子是主要的最終電子受體，ORP值至關重要，如果缺氧生物反應器1內水質的ORP值升高到-50mv到0甚至正值，會導致部分的硝酸鹽被還原和高濃度的亞硝酸鹽不能夠被分解，影響凈化效果，如果ORP低于-350mv，所有硝酸鹽被還原和細菌將減少，影響生物反應效果；第二ORP控制器32與增氧生物反應器2連接，所述投料槽4與缺氧生物反應器1連接，投料槽4用于投放兼性厭氧細菌所需的食物，投料槽4內設置有計量泵41，計量泵41用于控制每次投放有機食物的重量，以達到精確投放，所述有機食物為容易被生物降解的有機物質，如甲醇和乙醇、糖類或是池塘有機污泥的一種或幾種混合物，投入的有機食物作為缺氧生物反應器中兼性厭氧細菌的碳源及電子供 體，在溶解氧濃度極低的條件下利用硝酸鹽中的氮作為電子受體，來共同完成生物反硝化過程；所述輸氧設備5與增氧生物反應器2連接，過濾裝置6與增氧生物反應器2通過管道連接。
所述缺氧生物反應器1上設置有進水口12，待處理的養殖水從進水口12進入到缺氧生物反應器1內，缺氧生物反應器1內設置有一攪拌槳13，攪拌槳13攪動缺氧生物反應器1內的水使其產生一定的流動性，以提高生物反應的效率。
所述缺氧生物反應器1進行反硝化的為兼性厭氧細菌，采用的兼性厭氧細菌是氣單胞菌，如反硝化微球菌(Micrococcus denitrificans)、反硝化假單胞菌(Pseudomonas denitrificans)、熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens)、反硝化色桿菌(Chromobacterium denitrificans)和紫色色桿菌(Chromobacterium violaceum)等中的一種或幾種；在缺氧生物反應器1中，氣單胞菌仍然可以執行“氧化代謝”，其反應原理為：由于缺氧生物反應器1是封閉環境，缺氧生物反應器1內的氧氣被迅速消耗和細菌切換到硝酸鹽呼吸，這種代謝所需的”氧氣”從硝酸鹽獲得，由于水中含有大量的硝酸鹽(NO3-)，一摩爾硝酸鹽含有3摩爾氧，此產生的”氧氣”可以用來供氣單胞菌用來呼吸，同時排出的是氮殘留,即氮氣N2，其反應的過程如下：
2NO3-+C2H5OH→N2↑+2OH-+2CO2+2H2O
所述缺氧生物反應器1內填充有填料11，填料11為浮動塑料填料，浮動塑料填料用于增加細菌著床的表面積，并保持大量細菌附著在浮動塑料填料上，細菌會在塑料填料上形成活性生物膜，如果只使用自由浮動的細菌，沒有浮動塑料填料讓細菌附著，在水中的細菌濃度會很低，而且是很難把細菌保留在反應器中，反應效果會明顯下降。
所述增氧生物反應器2為開放式環境，開放式環境會在增氧生物反應器2自然形成有氧細菌，有氧細菌能夠依靠氧氣進行硝化反應，因此不需要投放有機食物，增氧生物反應器2內也填充有填料11，填料材質與缺氧生物反應器1內的相同，其作用也相同，用于有氧細菌的附著載體。
所述第一ORP控制器31及第二ORP控制器32的下端設置有一探頭33，探頭33進入到反應器內部并與養殖水接觸，用于檢測養殖水的ORP值。
所述投料槽4與第一ORP控制器31連接，通過第一ORP控制器31的實時監測數據，投料槽4及時向缺氧生物反應器1內投放食物。
所述輸氧設備5包括風機和/或臭氧機52以及多個噴嘴51，風機和/或臭氧機52與噴嘴51連接，噴嘴51設置在增氧生物反應器2的底部，風機和/或臭氧機52用于向增氧生物反應器2中泵入臭氧或空氣，以提高水的溶解氧，進一步的，所述風機和/或臭氧機52與第二ORP控制器32連接，通過第二ORP控制器32的實時監測數據來控制風機和/或臭氧機52向增氧生物反應器2中泵入氧氣或臭氧的數量，從而控制水體的ORP值。
所述過濾裝置6包括一沉淀料斗61，沉淀料斗61上端接有出水管62，沉淀料斗61下端設置有一污泥控制閥63，污泥控制閥62用于卸載沉淀污泥。
本實用新型所述缺氧脫氮生物過濾器的使用方法如下：缺氧生物反應器1為缺氧環境，養殖水進入到缺氧生物反應器1后，由第一ORP控制器31檢測缺氧生物反應器1內養殖水的ORP值，如果ORP值低于-350mv時，投料槽4通過計量泵41向缺氧生物反應器1內投放有機食物，兼性厭氧細菌通過食物獲得能量將水中的硝酸鹽分解為氮氣，隨后凈化后的水轉移至增氧生物反應器2，第二ORP控制器32實時監測增氧生物反應器2中水的ORP值，增氧生物反應器2中由輸氧設備5向其內部輸送氧氣，以保證水體中含有足夠的氧氣，經過增氧 生物反應器2的凈化后，水轉移至過濾裝置6，經沉淀后通過出水管62排出，完成凈化工序，經過處理的水體返回到水產養殖池塘，或為以后使用的池塘水的變化，在池塘中重新定向，它可以作為灌溉用水或進入河流中。
在本實用新型中，兼性厭氧細菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的五價N(V)和三價N(III)作為能量代謝中的電子受體，電子受體的反應過程不斷將就導致硝酸鹽和亞硝酸鹽轉化為氮氣，從而使ORP值得以調整，使得缺氧生物反應器1的ORP值控制在-350至-50mv之間，在反應器中的氧化還原電位是與氧含量有關的，如果氧氣被耗盡，氧化還原電位降低，如果ORP值低于此，無氧條件能使得對其他種類的細菌培養，如硫桿菌，它可以氧化硫酸鹽，對水質造成新的損壞，另一方面，如果氧化還原電位上升到高于-50mv，硝酸鹽還原將不完整和高濃度的有毒的亞硝酸鹽會積累在系統，無法達到凈化效果。因此，該系統ORP值應控制在-350至-50mv之間。
本實用新型通過采用缺氧生物反應器對需凈化的水體進行無氧消化分解，利用增氧生物反應器進行有氧分解，同時通過ORP控制器來分別控制兩個反應器的ORP值，將ORP值控制在-350至-50mv之間，不僅消除了水中的亞硝酸鹽、硝酸鹽等有害物質，同時還有效避免了生成其他有毒或不良氣味氣體，如硫化氫等，大大提高了水質處理的效率，保證了凈化效果。
以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。