申请日2018.02.13
公开(公告)日2018.06.26
IPC分类号C02F3/30; C02F3/34; A01K63/04; C02F103/20
摘要
本发明涉及污水深度处理及资源化技术领域，尤其是一种水产养殖水处理及循环利用装置及处理方法。装置包括折流深床滤池系统和断层渗流复氧硝化床，折流深床滤池系统的出水口通过管路与断层渗流复氧硝化床进水口相连，折流深床滤池系统由至少一个独立的折流深床滤池组成，折流深床滤池系统两侧同一高度分别设有进水口和出水口。经本发明装置处理后监控水质指标，控制pH在7.8～8.2范围内，氨氮含量小于0.3mg/L，亚硝酸盐含量小于0.1mg/L，溶氧量在4.0mg/L以上，满足水产养殖动物的生长需求，进而实现水产养殖水的深度处理与循环利用。
权利要求书
1.一种水产养殖水处理及循环利用装置，其特征在于：装置包括折流深床滤池系统和断层渗流复氧硝化床，折流深床滤池系统的出水口通过管路与断层渗流复氧硝化床进水口相连，折流深床滤池系统由至少一个独立的折流深床滤池组成，折流深床滤池系统两侧同一高度分别设有进水口和出水口。
2.按权利要求1所述的水产养殖水处理及循环利用装置，其特征在于：所述折流深床滤池系统为多个独立的折流深床滤池通过管路依次串联连通，形成串联式多级折流深床滤池系统，每个独立的折流深床滤池内插设挡板;
或，所述折流深床滤池系统由一个独立的折流深床滤池，并于池内插设多个挡板，形成隔板式多级折流深床滤池系统。
3.按权利要求1或2所述的水产养殖水处理及循环利用装置，其特征在于：所述折流深床滤池系统内插设的挡板与该折流深床滤池的池壁间或挡板与挡板间形成水流通路，且各个水流通路依次连通，其中折流深床滤池系统首个水流通路与末尾水流通路为顶端开放，其余水流通路顶端封闭，折流深床滤池系统各滤池内铺设改性滤料。
4.按权利要求1所述的水产养殖水处理及循环利用装置，其特征在于：所述断层渗流复氧硝化床内设有床体支架，床体最上端支架设有一个以上的滴漏管，剩余支架上分别铺设改性滤料，进而交错分割成滤料间空气断层复氧区和滤料填充渗流脱氮区;每层改性滤料铺设厚度为5～10cm，各层上下间距为5～10cm。
5.按权利要求3或4所述的水产养殖水处理及循环利用装置，其特征在于：所述改性滤料为壳聚糖-淀粉-醋酸混合膜液涂覆于滤料表面进行形成;其中混合膜液由1%～5%的冰醋酸溶液将壳聚糖、水溶性淀粉粉末溶解，混合聚乙二醇制备而成，壳聚糖、淀粉及聚乙二醇浓度均为1%～5%。
6.一种权利要求1所述的采用装置对水产养殖水处理及循环的方法，其特征在于：
1)折流深床滤池系统驯化处理：向折流深床滤池系统中泼洒养殖池粪便及残饵混合液;随后依次接种厌氧氨氧化菌、硝化细菌和好氧反硝化微生物，培养1～5d;之后，向滤池中添加聚丙烯酰胺和水产养殖常用抗生素再进行驯化3～14d，进而于改性滤料表面形成运行稳定且耐冲击的硝化-好氧反硝化脱氮生物膜;
2)断层渗流复氧硝化床驯化：预先配制硝化细菌和好氧反硝化微生物悬浮液，培养1～5d后，每日向硝化床内通过滴漏管喷淋微生物悬浮液，培养3～14d，进而于改性滤料表面形成运行稳定且耐冲击的硝化-好氧反硝化脱氮生物膜;
3)养殖水通过折流深床滤池系统进水口流入系统内各个封闭单向水流通路中，水流经过多级折流，流经总流程达3～15m，总水力停留时间为2～24h，使得水中有机物、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮得以去除。而后，折流深床滤池出水流经管路由断层渗流复氧硝化床进水口进入，通过床体内多层滤料间空气断层复氧区和滤料填充渗流脱氮区交替作用，使得水中的溶解氧增加，进一步去除有机物、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，进而获得再生养殖水送至养殖池中。
7.按权利要求6所述的采用装置对水产养殖水处理及循环的方法，其特征在于：所述输送至养殖池内的养殖水，可再次引入至装置内，依次流经折流深床滤池系统和断层渗流复氧硝化床，再次强化处理养殖水，使其得以循环回用。
8.按权利要求6所述的采用装置对水产养殖水处理及循环的方法，其特征在于：所述步骤1)中泼洒的养殖池鱼粪残饵悬浮液中，悬浮性固体含量控制在1～10g/L。
9.按权利要求6所述的的采用装置对水产养殖水处理及循环的方法，其特征在于：所述厌氧氨氧化菌属浮霉菌门，包括Brocadia、Kuenenia、Jettenia、Anammoxoglobus和Scalindua中的一种或几种;所述硝化细菌为亚硝酸菌或硝酸菌;所述好氧反硝化微生物为产碱菌属、副球菌属、假单胞菌属中的一种或几种;上述菌液浓度均为0.2～1.0g/L。
其中，步骤1)中厌氧氨氧化菌、硝化细菌和好氧反硝化微生物接种量为1.0g/m3;所述步骤2)中硝化细菌和好氧反硝化微生物接种量为1.0g/m3。
10.按权利要求6所述的的采用装置对水产养殖水处理及循环的方法，其特征在于：所述步骤1)中聚丙烯酰胺添加浓度为0.01～10ppm，抗生素添加浓度为10～100μg/L;其中，水产养殖常用抗生素为磺胺嘧啶、土霉素、氟苯尼考或氧氟沙星。
说明书
一种水产养殖水处理及循环利用装置及处理方法
技术领域
本发明涉及污水深度处理及资源化技术领域，尤其是一种水产养殖水处理及循环利用装置及处理方法。
背景技术
工厂化养殖是现代渔业养殖的重要方式。大规模工厂化养殖带来的水环境污染与水产病害频发等问题严重困扰着我国水产养殖业的发展。目前，工厂化养殖主要方式为粗放型“取水-养殖-直排”的养殖模式，大规模粗放型工厂化养殖导致水环境污染与水产病害频发。究其原因，在于日益严重的近海污染对海水养殖造成极大的威胁和危害，造成工厂化养殖水源处理成本增加，同时，养殖废水的大量排放对近海养殖水域水质的影响极大。此外，以地下咸水资源为水源的工厂化养殖基地需要大量抽取地下水，引起海水进一步入侵地下含水层，高含盐养殖尾水排放进入滨海土壤又会带来新的盐分，加速土壤盐渍化的进程。作为一种技术密集型工厂化养殖模式，循环水养殖系统具有养殖密度高、养殖环境可控、生态环境破坏小、养殖生物长速快等优势，既可以减少尾水排放，保护近海生态环境，又可以获得高产优质的水产品。因此，对水产养殖水体进行处理和循环回用是水产养殖领域的一个重点发展方向。循环水养殖是我国陆基海水养殖可持续发展的必然选择，但是，目前可供水产养殖系统水处理循环回用的技术较少，处理成本较高，且对氮素去除效果一般，极大地限制了循环水养殖技术的推广应用。因此，开发成本低廉、操作简单的水产养殖水处理及循环利用技术具有重要意义和实际应用价值。
深床滤池体系与膜生物反应器、生物流化床等污水深度处理工艺相比，具有占地面积小、运行模式可调、建造成本及运行成本低等优势，对水体尤其是尾水中低浓度污染物的去除效果明显。通过对现有技术进行文献检索发现，王庆等在“采用深床滤池对东港污水厂出水深度脱氮处理”一文中提到采用深床滤池处理污水处理厂尾水(《工业水处理》,2014,28(11):66-68);张声等在“活性炭浮滤池去除高藻原水中有机物”一文中提到深床滤池可用于处理水源水(《中国给水排水》,2004,20(5):47-49)。深床滤池池体较深，滤料铺设厚度大于1.8米，特殊情况下，深床滤池滤料厚度高达4米甚至更多，因此，当深床滤池应用在地质条件较差的污水处理厂时，可能会产生深基坑维护困难等问题，土建投资远高于普通滤池，这一缺点限制了深床滤池技术在水处理领域的广泛应用。目前尚未有深床滤池技术用于水产养殖水处理及循环利用的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种水产养殖水处理及循环利用装置及处理方法。
为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
一种水产养殖水处理及循环利用装置，装置包括折流深床滤池系统和断层渗流复氧硝化床，折流深床滤池系统的出水口通过管路与断层渗流复氧硝化床进水口相连，折流深床滤池系统由至少一个独立的折流深床滤池组成，折流深床滤池系统两侧同一高度分别设有进水口和出水口。
所述折流深床滤池系统为多个独立的折流深床滤池通过管路依次串联连通，形成串联式多级折流深床滤池系统，每个独立的折流深床滤池内插设挡板;
或，所述折流深床滤池系统由一个独立的折流深床滤池，并于池内插设多个挡板，形成隔板式多级折流深床滤池系统。
所述折流深床滤池系统内插设的挡板与该折流深床滤池的池壁间或挡板与挡板间形成水流通路，且各个水流通路依次连通，其中折流深床滤池系统首个水流通路与末尾水流通路为顶端开放，其余水流通路顶端封闭;两种构筑方式所设挡板两侧水流流向相反，从而形成折流。
折流深床滤池系统各滤池内铺设改性滤料;其中，串联式多级折流深床滤池系统，每个独立的折流深床滤池作为一级，每一级内铺设改性滤料可相同或不同。
所述断层渗流复氧硝化床内设有床体支架，床体最上端支架设有一个以上的滴漏管，剩余支架上分别铺设改性滤料，进而交错分割成滤料间空气断层复氧区和滤料填充渗流脱氮区;每层改性滤料铺设厚度为5～10cm，各层上下间距为5～10cm。所述床体高度与上游折流深床滤池相同。
所述改性滤料为壳聚糖-淀粉-醋酸混合膜液涂覆于滤料表面进行形成;其中混合膜液由1%～5%的冰醋酸溶液将壳聚糖、水溶性淀粉粉末溶解，混合聚乙二醇制备而成，壳聚糖、淀粉及聚乙二醇浓度均为1%～5%。
所述滤料粒径为2～40mm，均为常见水处理用滤料，如流化床滤料、陶粒、纤维球滤料、颗粒活性炭、砾石、鹅卵石等。
采用装置对水产养殖水处理及循环的方法：
1)折流深床滤池系统驯化处理：向折流深床滤池系统中泼洒养殖池粪便及残饵混合液;随后依次接种厌氧氨氧化菌、硝化细菌和好氧反硝化微生物，培养1～5d;之后，向滤池中添加聚丙烯酰胺和水产养殖常用抗生素再进行驯化3～14d，进而于改性滤料表面形成运行稳定且耐冲击的硝化-好氧反硝化脱氮生物膜;
2)断层渗流复氧硝化床驯化：预先配制硝化细菌和好氧反硝化微生物悬浮液，培养1～5d后，每日向硝化床内通过滴漏管喷淋微生物悬浮液，培养3～14d，进而于改性滤料表面形成运行稳定且耐冲击的硝化-好氧反硝化脱氮生物膜;
3)养殖水通过折流深床滤池系统进水口流入系统内各个封闭单向水流通路中，水流经过多级折流，流经总流程达3～15m，总水力停留时间为2～24h，使得水中有机物、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮得以去除。而后，折流深床滤池出水流经管路由断层渗流复氧硝化床进水口进入，通过床体内多层滤料间空气断层复氧区和滤料填充渗流脱氮区交替作用，使得水中的溶解氧增加，进一步去除有机物、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，进而获得再生养殖水送至养殖池中。
监控养殖池中水质指标，控制pH在7.8～8.2范围内，氨氮含量小于0.3mg/L，亚硝酸盐含量小于0.1mg/L，溶氧量在4.0mg/L以上，满足水产养殖动物的生长需求，进而实现水产养殖水的深度处理与循环利用。养殖后期饵料投加量增加，池水水质恶化，水质指标长期不达标时，增加总水力停留时间1～2倍，提升循环水处理效果。
所述输送至养殖池内的养殖水，可再次引入至装置内，依次流经折流深床滤池系统和断层渗流复氧硝化床，再次强化处理养殖水，使其得以循环回用。
所述步骤1)中泼洒的养殖池鱼粪残饵悬浮液中，悬浮性固体含量控制在1～10g/L。
所述厌氧氨氧化菌属浮霉菌门，包括Brocadia、Kuenenia、Jettenia、Anammoxoglobus和Scalindua中的一种或几种;所述硝化细菌为亚硝酸菌或硝酸菌，其中亚硝酸菌包括亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化螺菌属等，硝酸菌包括硝化杆菌属、硝化球菌属、硝化囊菌属等;所述好氧反硝化微生物为产碱菌属、副球菌属、假单胞菌属中的一种或几种;上述菌液浓度均为0.2～1.0g/L。
其中，步骤1)中厌氧氨氧化菌、硝化细菌和好氧反硝化微生物接种量为1.0g/m3;所述步骤2)中硝化细菌和好氧反硝化微生物接种量为1.0g/m3。
所述步骤1)折流深床滤池启动初期泼洒的养殖池鱼粪残饵悬浮液中，悬浮性固体含量控制在1～10g/L。
所述步骤1)中聚丙烯酰胺添加浓度为0.01～10ppm，抗生素添加浓度为10～100μg/L;其中，水产养殖常用抗生素为磺胺嘧啶、土霉素、氟苯尼考或氧氟沙星。
所述水产养殖动物为鱼、虾、贝、海参等中的一种或几种。
本发明所具有的优点：
1)本发明装置有效克服了传统深床滤池技术处理养殖水体所面临的多种技术难题。构建折流深床滤池，既可以克服普通深床滤池由于池体较深所造成的施工成本高和难度大的问题，又可以在保证小池深的前提下，让水流折流“绕路”，有效提升水体的总流程，提高出水水质。投资基建费用低廉，能够根据实际情况快速应急架设循环水处理系统，能有效克服滨海地区优质水源缺乏问题，也能够克服养殖尾水排放污染严重的难题，进而获得稳定而充沛的再生水，并将优质的尾水回用于工厂化水产养殖系统。
2)本发明折流深床滤池改性滤料上硝化-反硝化脱氮生物膜构建阶段，增加聚丙烯酰胺混凝促膜环节和抗生素抗性驯化环节，提高了改性滤料表面生物膜的运行稳定性和耐冲击性。
3)针对水产养殖水中富含氧气的特点，本发明在水中富氧情况下，直接通过好氧反硝化作用去除氮素污染物，克服了以往反硝化作用需要预先除去氧气的步骤，所处理尾水后续重新进入养殖池时，无需人工曝气复氧，从而大大减少了能耗，降低了运行成本，保证了水处理的简单可操作性。
