用于淡水高密度水产养殖的水处理设备和水体的处理方法与流程

1.本技术涉及水处理技术领域，尤其是涉及用于淡水高密度水产养殖的水处理设备和水体的处理方法。


背景技术：

2.当前人工养殖所面临的主要技术难点包括水质差、存活率低、产量低。在这三者中，水质较差表现为水体中有害物质激增，以及溶解氧供给严重不足，最终会严重抑制水产养殖物种的存活率和产量。其原因在于，养殖物种的排泄物以及饲料残饵在水中长时间堆积会造成水体中氨氮、亚硝态氮、有害藻类、bod、cod等浓度的急剧上升。其中，氨氮浓度的增加会抑制生物体内血液酶的活力，损伤其内脏组织，最终导致生病死亡；亚硝态氮的浓度增加会降低生物体内血红蛋白输氧率，造成生物体的抵抗力降低，进而更容易生病甚至死亡；而有害藻类滋生会分泌毒素，并夺取水中的溶解氧，加速水中生物的死亡。因此，为进一步提高水产产量及养殖存活率，科学化的水体调控尤为重要。
3.当前降低养殖水体中有害物质含量的调控技术手段主要有投药法、吹脱法、生物法、生物膜法、离子吸附法等。其中，投药法以及生物法在使用中除了定期泼洒会增加运营成本之外，还包括无法精确且有针对性的控制所需的泼洒用量等问题，且受天气影响较大，效果不稳定。吹脱法污染大气环境，不仅需在反应前预先调节ph≥11以保证去除效率，而且在去除后还需再加酸中和，酸碱消耗量大，运营成本居高不下。离子吸附法存在的问题类似，需要频繁对离子交换剂进行再生和更换，而这大幅增加了运营成本。而生物膜法不单单挂膜周期长，还存在着因膜反应受复杂因素影响导致的运行效果不稳定等问题。
4.近年来以臭氧(o3)、紫外(uv)为代表的高级氧化工艺(aop)开始应用在水产养殖水处理领域。但在常规ph的水体中，单独使用臭氧或紫外、或联用都较难做到对水体中难降解的高分子有害物质如氨氮进行有效去除。其原因在于，aop工艺主要依靠工艺中产生的羟基自由基(
·
oh)对水体中的杂质、有害物质等通过无差别、无选择性的强氧化反应去除。虽然臭氧可以对物质进行直接氧化，但氧化效率非常低下，且一般情况下较难直接生成羟基自由基进行强氧化反应。臭氧与紫外的耦合联用可以加速臭氧的分解并提高羟基自由基的产率，但对水体的ph要求较高。正常养殖水体的ph一般在6.5～8.0，该条件下的氨氮主要以微毒性的nh
4+-n形式存在，而臭氧在该条件下的水解形成羟基自由基的速率较低，其对氨氮的氧化速率及效果均不高。只有当ph≥9时，氨氮主要以强毒性的nh
3-n形式存在，该条件下臭氧水解形成羟基自由基的速率大大加快，也更容易将氨氮氧化降解。
5.因此，有必要在不预先调节水体ph的情况下，尽可能以简便的方式稳定高效去除水体中包括亚硝态氮和氨氮在内的有害物质。


技术实现要素：

6.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种用于淡水高密度水产养殖的水处理设备和水体的处理方法。
7.本技术的第一方面，提供一种水处理设备，该水处理设备包括：
8.壳体，壳体限定出容纳腔，容纳腔用于容纳水体并提供处理水体的空间；
9.紫外辐照单元，紫外辐照单元布设于容纳腔内，用于向水体发射紫外线，紫外辐照单元的功率为150～750w/m3；
10.臭氧曝气单元，臭氧曝气单元用于产生臭氧并通过纳米曝气释放到水体中；
11.超声单元，超声单元包括超声波振板，超声波振板布设于容纳腔内，用于向水体发射超声波，超声波振板的能量发生面密度为1.5w/cm2以上。
12.在本技术的一些实施方式中，紫外辐照单元的波长为100～400nm。
13.在本技术的一些实施方式中，紫外辐照单元包括多个紫外灯管，多个紫外灯管与水体进出容纳腔的方向呈0～90度夹角。
14.在本技术的一些实施方式中，紫外灯管两两交错形成的紫外灯管组，同一紫外灯管组内的紫外灯管之间呈0～90度夹角，且与水体进出容纳腔的方向呈0～90度夹角。
15.在本技术的一些实施方式中，臭氧曝气单元中，臭氧投入量为0.4～10kg
·
m-3
·
d-1
(每日每立方米容纳腔投入0.4～10kg臭氧)。
16.在本技术的一些实施方式中，臭氧曝气单元中，曝气产生的气泡的直径为50～500nm。
17.在本技术的一些实施方式中，臭氧曝气单元包括曝气管。
18.在本技术的一些实施方式中，曝气管上具有曝气孔，曝气孔的直径为5～99nm。
19.在本技术的一些实施方式中，曝气管包括主管道和连接于主管道上的曝气支架，曝气孔位于曝气支架上。
20.在本技术的一些实施方式中，臭氧曝气单元包括曝气机，曝气机上设有若干个曝气出口。
21.在本技术的一些实施方式中，超声单元发出的超声波的频率为10～80khz。
22.在本技术的一些实施方式中，超声波振板位于壳体的底部、侧壁上的至少一种。
23.在本技术的一些实施方式中，水处理设备还包括吸附单元，吸附单元设置于容纳腔内，用于从水体中吸附杂质。
24.在本技术的一些实施方式中，水处理设备还包括光催化单元，光催化单元设置于容纳腔内，用于催化水体在紫外线照射下产生羟基自由基。
25.根据本技术实施例的水处理设备，至少具有如下有益效果：
26.本技术实施例提供一种新的水处理设备，集成了多个深度水体处理效能组件，将多种不同的技术进行耦合联用，从而能够对养殖水体进行深度净化处理，同时向水体中补充足够的溶解氧。采用创新性的aop工艺，通过特定单位体积功率的紫外辐照单元耦合臭氧以产生羟基自由基，此外还进一步耦合特定能量发生面密度的超声单元，利用超声波空化效应的局部剧烈高温高压振动，使臭氧更为高效地分解产出羟自由基，并快速降解水体中的高分子化合物。并额外引入臭氧单元结合纳米曝气的方式配合产生更多的羟自由基，三者组件之间互为媒介从而在处理过程中产出了最大量的羟自由基，从而利用这一水处理设备克服了传统aop工艺无法应用于处理中性ph水体污染的弊病，因此能快速有效地对水体中难降解的氨氮和亚硝态氮进行去除。
27.本技术的第二方面，提供一种水体的处理方法，该水体处理方法采用前述任一种
的水体处理设备对水体进行处理。
28.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
29.图1是本技术的一些实施例的水处理设备的壳体的形状示意图。
30.图2的a和b是本技术的一些不同的实施例的水处理设备的结构示意图。
31.图3是本技术的一些实施例的水处理设备中紫外灯管的布设示意图。其中，a为紫外灯管沿垂直水体流动方向的竖直方向设置，b为紫外灯管沿垂直于水体流动方向的水平方向设置，c为紫外灯管沿垂直于水体流动方向交叉设置。
32.图4是本技术的一些实施例的水处理设置中曝气机的结构示意图。
33.图5是本技术的一些实施例的水处理设备中曝气管的结构示意图。其中，a为曝气管上全部长度分布有曝气孔，b为曝气管上部分长度分布有曝气孔，c为曝气管上未分布有曝气孔。
34.图6是本技术的一些实施例的水处理设备中曝气管的分支结构示意图。其中，a为未分支的曝气管的主管的侧视图，b为具有二级曝气支架的曝气管的侧视图，c为具有三级曝气支架的曝气管的侧视图。
35.图7是本技术的一些实施例的水处理设备中超声波振板的示意图。其中，a为超声波振板设置在水处理设备的底部，b为超声波振板设置在水处理设备的侧壁。
36.图8是本技术的一个实施例的水处理设备的示意图。
37.附图标记：水处理设备100、进水口101、出水口102、紫外辐照单元110、紫外灯管111、臭氧曝气单元120、曝气机121、出气口121a、进气口121b、曝气管122、二级曝气支架122a、三级曝气支架122b、超声单元130、超声波振板131、支撑板132、光催化单元140。
具体实施方式
38.以下将结合实施例对本技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本技术保护的范围。
39.下面详细描述本技术的实施例，描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
40.在本技术的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数，约的含义是指在本数
±
20％、10％、8％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.2％、0.1％等的范围内。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
41.本技术的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示
意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
42.本技术实施例提供一种水处理设备，该水处理设备包括在外部的壳体，壳体限定出容纳腔，容纳腔用于容纳待处理的水体，并提供处理水体的反应空间。在其中一些实施例中，壳体包含进水口和出水口，待处理的水体由进水口进入容纳腔，经该水处理设备处理完毕后由出水口排出。壳体的形状可以是规则或不规则形状。参考图1，是本技术的一些实施例中的壳体的形状示意图，壳体为规则形状，例如是圆球状、半球状、圆台状、圆柱状、棱锥状、棱台状、棱柱状等单一规则形状或其中至少两种组合形成的复合形状。在其中一些实施方式中，进水口和出水口相对设置以使水体在其中经过较为彻底的处理，例如在壳体具有对称轴时，可以在对称轴的轴向或径向上相对设置进水口和出水口。在其中一些实施方式中，壳体的材料包括金属、高分子材料、水泥、砖、钢筋混凝土等其中至少一种。
43.参考图2的a，为本技术的一些实施例中水处理设备的结构示意图。水处理设备100包括紫外辐照单元110、臭氧曝气单元120和超声单元130。紫外辐照单元110布设在容纳腔内部，用于向水体发射紫外线。臭氧曝气单元120用于产生臭氧并通过纳米曝气释放到水体中，而超声单元130布设于容纳腔内，用于向水体发射超声波。
44.该水处理设备的反应机理如下，其中包括化学反应和物理反应：
45.在紫外辐照作用下，耦合臭氧在水中产生羟基自由基，而羟基自由基是目前已知在水中氧化性最强的氧化剂，可以无差别、无选择地将水体中的有害物质(例如胺氮、氨氮、亚硝态氮、bod、cod等)氧化分解，氧化效率高。同时，利用水体在超声作用下空化效应的局部剧的高温高压振动(例如5000k，50mpa)所产生的水力学剪切力，使臭氧更为高效地分解产出羟自由基，并能够断裂水体中大分子主链上的碳键，使得难降解的高分子化合物(包括难降解的胺氮、氨氮等高分子化合物)得以迅速降解。
46.在其中一些实施方式中，紫外辐照单元110的功率为150～750w/m3，为施加于水处理设备110内的紫外辐照单元110的总功率与容纳腔的总体积之比，具体可以是150w/m3、200w/m3、250w/m3、300w/m3、350w/m3、400w/m3、450w/m3、500w/m3、550w/m3、600w/m3、650w/m3、700w/m3、750w/m3。当紫外辐照单元110的单位体积功率在上述范围内时，利用其产生的臭氧可以较大程度地使紫外辐照单元110、臭氧曝气单元120以及超声单元130发挥三者之间的协同作用，互为媒介使得羟自由基的增幅最大化。
47.在其中一些实施方式中，紫外辐照单元110包括若干紫外灯管、紫外灯珠中的至少一种，从而为水体提供紫外辐照。其中，紫外辐照单元110所产生的紫外线可以是uva(长波)、uvb(中波)、uvc(短波)等其中的至少一种。在其中一些实施方式中，紫外辐照单元110所产生的紫外线的波长在100～400nm，例如可以是200～400nm。紫外灯管通常可以分为低压紫外灯管、中压紫外灯管等。本技术实施例中可选低压紫外灯管、中压紫外灯管中的至少一种。低压紫外灯管的功率通常在320w以下，单色紫外光谱输出(例如253.7nm)；而中压紫外灯管的功率通常在400w以上，多谱段连续紫外光输出(例如100～400nm)。紫外灯珠是指紫外led(uvled)，利用pn结电子空穴发光过程，产生能量并释放紫外线。在一些实施方式中，紫外灯珠的波长为225～400nm。
48.为了实现更好的辐照效果，紫外辐照单元110可选在容纳腔内以一定顺序排列。为了进一步描述紫外辐照单元110在容纳腔内的空间设置，定义水体进出容纳腔的方向为从
壳体的进水口到出水口的方向。在本技术的一些实施方式中，紫外辐照单元110中的若干紫外灯管的长度方向与水体进出容纳腔的方向呈0～90度夹角。参考图3，示出了其中一些具体实施方式中紫外辐照单元110在容纳腔内的排布方式，其中水体进出容纳腔的方向为水体从壳体100的进水口101流向出水口102的方向。紫外辐照单元110包括多个紫外灯管111，a～c的三种不同方式中，紫外灯管111的长度方向均与水体进出容纳腔的方向呈90度夹角，所不同的是，a中紫外灯管111沿竖直方向，b中紫外灯管111沿水平方向，c中若干紫外灯管111与竖直方向呈一定夹角交叉排列。具体而言，可以是紫外灯管两两交错形成紫外灯管组，同一紫外灯管组内的紫外灯管之间呈0～90度夹角交叉排列。可以理解的是，紫外灯管111的长度方向也可以与水体进出容纳腔的方向平行，或呈锐角排列，在此不再赘述。在其中一些实施方式中，包括紫外灯管和/或紫外灯珠在内的紫外辐照单元110至少部分进入容纳腔内，例如其至少5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％的部分在处理过程中被浸入到水中。在其中一些实施方式中，紫外辐照单元110可选设置在容纳腔的上部、中部、下部的至少一个位置。对于紫外灯管在壳体内的不同排布方式，其增加羟自由基含量的比例也有所不同，优选紫外灯管与垂直水体进出容纳腔方向的平面平行，例如以竖直方向在容纳腔中排布。
49.在其中一些实施方式中，臭氧曝气单元120包括臭氧供给装置和曝气装置。臭氧供给装置用于提供臭氧，曝气装置用于将提供的臭氧在待处理的水体中进行曝气。在其中一些实施方式中，臭氧供给装置包括容置臭氧的臭氧容纳部，可以直接提供臭氧。而在另一些实施方式中，臭氧供给装置包括臭氧形成部，通过诸如高压放电、电解等其中至少一种方式生成并供给臭氧。采用臭氧曝气的方式反应生成羟基自由基的原理如下：
[0050][0051]
在其中一些实施方式中，曝气装置包括曝气机或曝气管。参考图4，为本技术的一些实施例中的曝气机的结构示意图。曝气机121包括出气口121a和进气口121b，曝气机121与臭氧供给装置通过进气口121b相连，臭氧供给装置提供的臭氧通过进气口121b进入曝气机121完成曝气并从出气口121a中排出到待处理的水体中生成臭氧气泡。参考图5，为本技术的一些实施例中的曝气管的结构示意图。在其中一些实施方式中，分别如图5的a～c所示，曝气管的管壁上全长分布有曝气管、部分长度分布有曝气孔或曝气管的管壁上不直接分布曝气管。对于曝气管的管壁上不直接分布曝气管的情况，参考图6，曝气管122包括主管，在主管上连接有一定数量的二级曝气支架122a，或进一步在二级曝气支架122a上连接有三级曝气支架122b。在二级曝气支架122a和/或三级曝气支架122b上形成有曝气孔。可以理解的是，管壁上全长分布有曝气管或部分长度分布有曝气孔的情况，其曝气管122上同样可以设置二级曝气支架122a和/或三级曝气支架122b和/或更多级别的曝气支架。
[0052]
在其中一些实施方式中，曝气管上曝气孔的直径范围为5～99nm，例如可以是5nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、95nm、96nm、98nm、99nm。在其中一些实施方式中，曝气产生的气泡的直径为50～500nm，例如可以是50nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm。在其中一些实施方式中，臭氧投入量为0.4～10kg
·
m-3
·
d-1
，即每天每立方米体积投入0.4～10kg臭氧，例如可以是0.4kg、0.5kg、0.6kg、0.8kg、1kg、2kg、3kg、4kg、5kg、6kg、8kg、10kg。在其中一些实施方式中，曝气管的材料为金属、高分子材料中的至少一种。在其中一些实施方式中，曝气装置至少部分位于容纳
腔内，例如曝气机至少出气口或曝气管至少曝气孔位于容纳腔内。在其中一些实施方式中，臭氧供给装置位于容纳腔内或容纳腔外。
[0053]
超声单元130在待处理的水体中通过空化效应产生局部的剧烈高温高压振动产生剪切力，用以断裂高分子污染物的碳键将其降解。为此，在其中一些实施方式中，超声单元130发出的超声波的频率为10～80khz，例如可以是10khz、20khz、30khz、40khz、50khz、60khz、70khz、80khz。在其中一些实施方式中，超声单元130发出的超声波的频率为20～30khz，和/或，55～75khz。
[0054]
在其中一些实施方式中，超声单元130包括超声波发生器，利用超声波发生器来向待处理的水体中发出超声波引起空化效应。在其中一些具体的实施方式中，超声单元130包括多个超声波发生器，多个超声波发生器可以是相同频率也可以是不同频率进行联合作用。在其中一些具体的实施方式中，超声波发生器包括超声波振板。在其中一些实施方式中，超声波振板工作时的能量发生面密度为1.5w/cm2以上，具体可以是2w/cm2以上、3w/cm2以上、5w/cm2以上、8w/cm2以上、10w/cm2以上、15w/cm2以上、20w/cm2以上、25w/cm2以上。当超声波振板的能量发生面密度在上述范围内时，利用其与紫外辐照单元110以及臭氧曝气单元120发挥三者之间的协同作用，互为媒介使得羟自由基的增幅最大化。
[0055]
超声波振板在其内的置放方式至少包括以下的至少一种，参考图7的a，在其中一些实施方式中，超声单元130包括支撑板132和位于支撑板132上的水平放置的若干个超声波振板131，通过这种方式将超声波振板设置在水处理设备100的壳体底部，参考图7的b，在其中一些实施方式中，超声单元130包括固定在水处理设备100的壳体侧壁的若干个超声波振板131。在其中一些实施方式中，固定于壳体侧壁例如可以是在壳体竖直方向的下部、中部或上部，考虑到其中难降解物质可能因重力作用沉降到容纳腔的底部，为了提高水处理设备的处理效率，超声波振板同样可以设置的竖直方向的下部，例如靠近底面的位置以提高水体局部的空化效应。
[0056]
在其中一些实施方式中，参考图2的b，水处理设备还包括光催化单元140，光催化单元140设置于容纳腔内，用于催化水体在紫外线照射下产生羟基自由基。在其中一些实施方式中，光催化单元140包括光催化剂，光催化剂在符合条件的光照射下反应生成羟基自由基，在本技术中通过这种方式增加羟基自由基的产出，提高对水中难处理污染物的降解效果。在其中一些实施方式中，光催化剂包括硫化物、氧化物、氮化碳、铋基材料、金属有机框架材料、共价有机框架材料、共轭微孔聚合物等其中至少一种。其中，硫化物光催化剂包括cds、pbs、zns、zn
x
cd
1-x
s等其中至少一种，氧化物光催化剂包括tio2、wo3、ga2o3、cuo、zno等其中至少一种，氮化碳包括g-c3n4等。此外，光催化剂还可以通过掺杂、沉积等方式引入其他金属或非金属元素以进一步提高催化性能。在其中一些实施方式中，光催化剂包括tio2，其禁带宽度较宽，能够直接吸收紫外线能量，并且生态友好。可以理解的是，tio2同样可以是金属、非金属中至少一种掺杂或沉积形成的复合型催化剂，例如铜掺杂、氮掺杂、铜氮掺杂等。采用tio2作为光催化剂时光催化反应生成羟基自由基的原理如下：
[0057]
tio2+hv
→
(e-+h
+
)tio2；
[0058]
oh-+h
+
→
·
oh。
[0059]
在其中一些实施方式中，水处理设备还包括吸附单元，吸附单元设置于容纳腔内，用于从水体中吸附杂质。通过将待处理的水体中的污染物转移至吸附单元的表面或孔道
内，以达到更进一步去除难降解物质的目的。在其中一些具体的实施方式中，吸附单元包括至少一种多孔吸附材料，例如膨胀珍珠岩、沸石、硅藻土、粘土、玻璃轻石、海泡石、多孔有机框架材料、多孔氧化物、碳材料等其中至少一种。其中，多孔有机框架材料包括uio(如uio-66、uio-66-nh2、uio-67等)、zif(如zif-7、zif-8、zif-9、zif-11、zif-90、zif-96)、bio-mof(如bio-mof-1、bio-mof-11、bio-mof-12、bio-mof-13、bio-mof-14等)以及mof-46、mof-74、mof-801等其中至少一种；多孔氧化物包括sio2、al2o3、zro2、nb2o5、sno2、ceo2、fe2o3、pdo、in2o3、nio、co3o4等其中至少一种；碳材料包括活性炭、碳纤维、碳布等其中至少一种。
[0060]
在其中一些实施方式中，水处理装置中的紫外辐照单元、臭氧曝气单元、超声单元、光催化单元的组成和位置关系可以按照上述记载的任意一种方式进行组合设置，例如紫外辐照单元中采用竖直方向设置的紫外灯管，超声单元中包括在水处理设备底部的支撑板上设置的超声波振板，臭氧曝气单元包括设置在壳体外的臭氧供给装置以及位于壳体内并通过管道与臭氧供给装置相连通的纳米曝气机；紫外辐照单元中采用竖直方向设置的紫外灯管，超声单元中包括在水处理设备侧壁下部设置的超声波振板，臭氧曝气单元包括设置在壳体外的臭氧供给装置以及位于壳体内并通过管道与臭氧供给装置相连通的纳米曝气机；紫外辐照单元中采用水平方向设置的紫外灯管，超声单元中包括在水处理设备底部的支撑板上设置的超声波振板，臭氧曝气单元包括设置在壳体外的臭氧供给装置以及位于壳体内并通过管道与臭氧供给装置相连通的纳米曝气机；紫外辐照单元中采用水平方向设置的紫外灯管，超声单元中包括在水处理设备侧壁下部设置的超声波振板，臭氧曝气单元包括设置在壳体外的臭氧供给装置以及位于壳体内并通过管道与臭氧供给装置相连通的纳米曝气机；紫外辐照单元中采用交叉设置的紫外灯管，超声单元中包括在水处理设备底部的支撑板上设置的超声波振板，臭氧曝气单元包括设置在壳体外的臭氧供给装置以及位于壳体内并通过管道与臭氧供给装置相连通的纳米曝气机；紫外辐照单元中采用交叉设置的紫外灯管，超声单元中包括在水处理设备侧壁下部设置的超声波振板，臭氧曝气单元包括设置在壳体外的臭氧供给装置以及位于壳体内并通过管道与臭氧供给装置相连通的纳米曝气机；紫外辐照单元中采用交叉设置的紫外灯管，超声单元中包括在水处理设备侧壁下部设置的超声波振板，臭氧曝气单元包括设置在壳体外的臭氧供给装置以及位于壳体内并通过管道与臭氧供给装置相连通的竖直方向设置的曝气管；紫外辐照单元中采用交叉设置的紫外灯管，超声单元中包括在水处理设备侧壁下部设置的超声波振板，臭氧曝气单元包括设置在壳体外的臭氧供给装置以及位于壳体内并通过管道与臭氧供给装置相连通的水平方向设置的曝气管等等。
[0061]
本技术的实施例还提供一种水体的处理方法，其包括将待处理的水体通入前述任一种水体处理设备进行处理的步骤。在其中一些实施方式中，待处理的水体包括工业污水、农业污水、生活污水等其中至少一种。其中，工业污水包括制药、制糖、纺织、皮革、印染、造纸、石化、焦化、酿造、油漆、电子、电镀、电池、采矿冶炼等其中至少一种污水；农业污水包括种植、禽畜养殖、水产养殖等其中至少一种污水；生活用水包括粪便、厨余等其中至少一种形成的水体。可以理解的是，通过上述处理方法处理后的水体在一些实施方式中能够达到相应的饮用水标准，从而可以将处理后的水体直饮。因而，上述水体处理设备可以用于制备直饮水。
[0062]
以下结合具体的实施例对本技术进行说明。
[0063]
实施例1
[0064]
本实施例提供一种水处理设备，其结构如图8所示，该水处理设备100包括在外部的壳体，壳体限定出容纳腔，容纳腔用于容纳待处理的水体，并提供处理水体的反应空间。该壳体为长方体形状，壳体上设置有进水口101和出水口102。该水体处理设备100还包括紫外辐照单元、光催化单元、臭氧曝气单元、超声单元和吸附单元。紫外辐照单元包括若干个沿竖直方向排列且垂直于水体流动方向的中压紫外灯管，并且分布在壳体上部全部插入其中，中压紫外灯管的波长范围为100～400nm，在其中单位体积的功率为450w/m3。光催化单元包括均匀分布在壳体底部的tio2光催化剂(图中未示出)。臭氧曝气单元包括位于壳体外的臭氧供给装置(图中未示出)，以及通过管道与臭氧供给装置连接，位于壳体内沿水体流动方向设置的曝气管122，曝气管122全长均匀分布有曝气孔，曝气孔的大小为10nm，产生的纳米气泡的粒径为50～500nm，24小时臭氧投入量为5kg/m3。超声单元包括在壳体底部的支撑板132和位于支撑板132上的若干个水平放置的超声波振板131。超声波振板131的频率范围为25khz，超声波振板的能量发生面密度为3w/cm2。吸附单元包括一定量的沸石。光催化单元的tio2和吸附单元的沸石分别置于容纳腔内的网状容器中。
[0065]
实施例2
[0066]
位于广州海鸥岛的某淡水水产养殖场在进行澳洲淡水黑鲷鱼的养殖池吊水过程中(该批次吊水鱼总量约500kg，吊水密度》60kg/m3)，发现因吊水前捕捞导致鱼体受伤产生的应激反应严重，并开始出现小批量死亡(死亡数量约8-10条/天)，此时测得养殖池水质结果：亚硝态氮浓度≥1mg/l，氨氮(nh
4+-n)浓度≥5mg/l，溶解氧浓度＝5.6mg/l，ph＝7.5。
[0067]
采用实施例1的水处理设备在养殖池中持续运行24h后，鱼体的应激反应逐渐被快速抑制，此时测得养殖池水质结果：亚硝态氮浓度≤0.2mg/l，氨氮(nh
4+-n)浓度≤1mg/l，溶解氧浓度＝7.3mg/l，ph＝7.5。
[0068]
水处理设备持续运行72h后，应激反应消失，此时测得养殖池水质结果：亚硝态氮浓度≤0.02mg/l，氨氮(nh
4+-n)浓度≤0.2mg/l，溶解氧浓度＝8.1mg/l，ph＝7.5。
[0069]
其后吊水期间，各项水理化指标均正常且稳定维持，鱼体外伤完全恢复。
[0070]
相比传统投药法，本发明能快速有效抑制应激反应的发生和进一步扩大，将原来所需大于7天的恢复期缩短至3天，且在高密度吊水条件下能持续稳定得为鱼提供足够安全干净卫生的存活环境。
[0071]
结合上述实施例的结果，本技术实施例提供了一种新的一体化深度水处理装置，可以对难降解、多菌多病毒的养殖水体进行深度净化处理，同时向水体补充足够的溶解氧。采用创新性的aop工艺，克服了传统aop工艺无法应用于处理中性ph水体(ph在7和8之间的水体)污染的弊病，能快速有效地对水体中难降解的氨氮和亚硝态氮进行去除，其中氨氮去除效率可达每小时≥70％，亚硝态氮、bod、cod等的去除效率可达每小时≥95％。
[0072]
上面结合实施例对本技术作了详细说明，但是本技术不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

技术特征：
1.水处理设备，其特征在于，包括：壳体，所述壳体限定出容纳腔，所述容纳腔用于容纳水体并提供处理水体的空间；紫外辐照单元，所述紫外辐照单元布设于所述容纳腔内，用于向所述水体发射紫外线，所述紫外辐照单元的功率为150～750w/m3；臭氧曝气单元，所述臭氧曝气单元用于产生臭氧并通过纳米曝气释放到所述水体中；超声单元，所述超声单元包括超声波振板，所述超声波振板布设于所述容纳腔内，用于向所述水体发射超声波，所述超声波振板的能量发生面密度为1.5w/cm2以上。2.根据权利要求1所述的水处理设备，其特征在于，所述紫外辐照单元的波长为100～400nm。3.根据权利要求1所述的水处理设备，其特征在于，所述紫外辐照单元包括多个紫外灯管，所述多个紫外灯管在所述容纳腔内沿所述水体进出所述容纳腔的方向呈0～90度夹角。4.根据权利要求1所述的水处理设备，其特征在于，所述臭氧曝气单元中，臭氧投入量为0.4～10kg
·
m-3
·
d-1
，和/或，曝气产生的气泡的直径为50～500nm。5.根据权利要求1所述的水处理设备，其特征在于，所述臭氧曝气单元包括曝气管；所述曝气管上具有曝气孔，所述曝气孔的直径为5～99nm。6.根据权利要求5所述的水处理设备，其特征在于，所述曝气管包括主管和连接于所述主管上的曝气支架，所述曝气孔位于所述曝气支架上。7.根据权利要求1所述的水处理设备，其特征在于，所述臭氧曝气单元包括曝气机，所述曝气机上设有若干个出气口。8.根据权利要求1所述的水处理设备，其特征在于，所述超声单元发出的超声波的频率为10～80khz。9.根据权利要求1至8任一项所述的水处理设备，其特征在于，所述水处理设备还包括吸附单元，所述吸附单元设置于所述容纳腔内，用于从所述水体中吸附杂质；和/或，所述水处理设备还包括光催化单元，所述光催化单元设置于所述容纳腔内，用于催化水体在紫外线照射下产生羟基自由基。10.水体的处理方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的水处理设备对水体进行处理。

技术总结
本申请公开了用于淡水高密度水产养殖的水处理设备和水体的处理方法。本申请的第一方面提供一种水处理设备，该水处理设备包括壳体、紫外辐照单元、臭氧曝气单元、超声单元。该水处理设备集成了多个深度水体处理效能组件，能够将多种不同的技术进行耦合联用，从而能够对养殖水体进行深度净化处理，同时向水体中补充足够的溶解氧。采用创新性的AOP工艺，通过紫外辐照单元耦合臭氧产生羟基自由基，进一步耦合超声单元，利用超声波空化效应的局部剧烈高温高压振动，使臭氧更为高效地分解产出羟自由基，并快速降解水体中的高分子化合物。并额外引入臭氧单元并结合纳米曝气的方式配合产生更多的羟自由基，能快速有效地对水体中难降解的氨氮和亚硝态氮进行去除。的氨氮和亚硝态氮进行去除。的氨氮和亚硝态氮进行去除。


技术研发人员：付立伟 唐浚凌 雄鹰 李思越 须濛
受保护的技术使用者：深圳市腮能科技有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/15