申请日 2020.02.28
公开（公告）日 2020.12.25
IPC分类号 C02F3/34; C02F3/32; C02F1/28; C02F101/16; C02F103/08; C02F103/20
摘要
本实用新型公开了一种海水养殖废水处理及循环利用系统，利用生态的理念，通过将植物、微生物、生物质基质与传统的物理(增氧)化学(过滤吸附)法相结合，对围塘海产养殖废水进行多级循环处理，使养殖废水达到了深度净化处理，减少了近海海域的富营养化污染风险。本实用新型解决了传统海产养殖废水处理的技术难题，提出的生态处理方法和水循环理念，并配合智慧控制系统，更是降低了成本提高了效能。
权利要求书
1.一种海水养殖废水处理及循环利用系统，其特征在于，包括：
养殖废水处理区域，通过进水泵接收所述海水养殖废水；所述养殖废水处理区域内部通过构筑物挡墙划分为若干个相互连通的养殖废水处理单元，所述每个养殖废水处理单元内均设有若干个生物质填料滤坝和耐盐型水生植物生态系统；
与增氧曝气设备连接的增氧曝气管网系统，包括主管网系统和设于所述养殖废水处理区域内、与各所述养殖废水处理单元一一对应的支管网系统，各所述支管网系统并联入所述主管网系统，且均带有气量调节装置；
尾水深度净化区域，接收所述养殖废水处理区域的尾水，出水回用于海水养殖；所述尾水深度净化区域内部通过构筑物挡墙划分为若干个相互连通的生态沟渠拦截区域，所述每个生态沟渠拦截区域内均种植有生态沟渠植物群落。
2.根据权利要求1所述的海水养殖废水处理及循环利用系统，其特征在于，所述相邻养殖废水处理单元通过过水孔连通，所述每个养殖废水处理单元用于进水的过水孔和用于出水的过水孔分别位于相对的两侧，且分别靠近相对的两端；
所述每个过水孔均通过管道使出水端靠近下一个养殖废水处理单元的底部。
3.根据权利要求1所述的海水养殖废水处理及循环利用系统，其特征在于，所述生物质填料滤坝和耐盐型水生植物生态系统间隔设置；
所述的生物质填料滤坝由生物质材料基质通过改性加工处理后组成，所述的生物质材料基质为Ca2+基团类改性材料，所述的改性加工处理包括碾碎、煅烧、酸碱处理中的至少一种；
所述的耐盐型水生植物生态系统的水面面积占比率为8％～15％；
所述的耐盐型水生植物生态系统包括耐盐型水生植物种植区和固化微生物制剂缓释区，所述的耐盐型水生植物种植区装填有种植基质并种植有耐盐型水生植物，所述的固化微生物制剂缓释区设置于所述耐盐型水生植物根系位置并装填有固化缓释微生物制剂。
4.根据权利要求1所述的海水养殖废水处理及循环利用系统，其特征在于，所述支管网系统的各曝气支管相隔一定距离设置，单根曝气支管上相隔一定距离设置防堵塞曝气头。
5.根据权利要求1所述的海水养殖废水处理及循环利用系统，其特征在于，所述尾水深度净化区域内部通过构筑物挡墙将各所述生态沟渠拦截区域之间的水道改造为折流通道；
所述折流通道采用弧线型设计；
所述生态沟渠植物群落包括植物种植栽培底质以及种植在所述植物种植栽培底质上的耐盐型沉水植物。
6.根据权利要求1～5任一权利要求所述的海水养殖废水处理及循环利用系统，其特征在于，所述尾水深度净化区域内设有若干回流泵，所述每个回流泵的出口连接若干个分别与不同养殖废水处理单元连通的回流口；
所述尾水深度净化区域的出水端设有调节泵，所述调节泵出口连接两路管道，一路与所述养殖废水处理区域的进水端通过连通口连通，另一路出水回用于海水养殖。
7.根据权利要求6所述的海水养殖废水处理及循环利用系统，其特征在于，还包括若干流量计和水质监测传感器探头，所述流量计分别设于所述养殖废水处理区域的进水端、所述尾水深度净化区域的出水端、所述连通口及各所述回流口，所述水质监测传感器探头分别设于所述养殖废水处理区域的进水端和各养殖废水处理单元内，以及所述尾水深度净化区域的出水端。
8.根据权利要求7所述的海水养殖废水处理及循环利用系统，其特征在于，还包括控制系统，根据各所述流量计、水质监测传感器探头的监测数据控制增氧曝气设备、气量调节装置、进水泵、回流泵和调节泵。
说明书
一种海水养殖废水处理及循环利用系统
技术领域
本实用新型涉及废水处理技术领域，具体涉及一种海水养殖废水处理及循环利用系统。
背景技术
海水养殖虽能为养殖户带来可观的收入，但是养殖尾水也会对水环境造成很大影响。近年来,随着社会经济的不断发展，人们对海产品的需求也日益增长，而为了满足急剧增长的供给需求，我国海岸沿线的海产养殖多以增加养殖密度来提高产量，这就致使大量的残饵和粪便排入水体，导致养殖塘水中氮磷的含量急剧增加，造成海水的富营养化。这样不仅恶化了养殖环境，所产生的养殖尾水更会对近岸海域水质、海洋生态环境造成恶劣影响，严重还会引起赤潮的频繁发生。
相对于淡水水产养殖，海水海产养殖多以近海区域围塘养殖或养殖网箱为主，其养殖废水的统一收集处理相对较为困难，过剩的氮磷污染物沉积于近岸海域底层，随着时间的不断积累，底泥中的沉积物内源磷污染逐步增加，上覆水中的氮污染也不断增长。长期的高密度养殖水循环会造成围塘养殖区域毗邻近岸海域的海水污染负荷过重，进一步破环滨海岸带生态系统，长此以往造成海洋自净能力下降，严重的海水富营养化甚至会导致赤潮的频发，造成更大的社会危害。
海水养殖废水作为高盐度废水，传统处理方法有物理法、化学法和生物法。在实际工程应用中，人们通常将物理法和化学法相结合来处理海水废水，主要是通过向海水废水中投加药剂，通过药剂的吸附、絮凝、沉淀等作用来去除海水废水中的污染物。
公开号为CN 106186548 A的专利说明书公开了一种海水养殖废水处理系统与处理方法，将A/O生物接触氧化工艺与吸附除磷技术相结合应用于海水处理领域。公告号为CN204281505 U的专利说明书公开了一种海水养殖废水的处理系统，采用“气浮+SBR”工艺。以上专利技术均基于生物法处理海水养殖废水，而生物法在海水废水处理领域的局限性也比较突出，即需要培养出特定的耐盐菌剂来净化海水废水中的有机物和氮磷污染物。
以上传统处理方法的处理效率相对较低且处理成本投入相对较大，而且最主要的是海水养殖的扩散面积过大，这也对海水养殖废水的处理形成一定的困难。
因此，开发一种全新的近海区域围塘海产养殖废水处理工艺方法及水循环系统显得尤为重要和迫切。
实用新型内容
针对本领域存在的不足之处，本实用新型提供了一种海水养殖废水处理及循环利用系统，利用生态的理念，通过将植物、微生物、生物质基质与传统的物理(增氧)化学(过滤吸附)法相结合，对围塘海产养殖废水进行多级循环处理，使养殖废水达到了深度净化处理，减少了近海海域的富营养化污染风险。
一种海水养殖废水处理及循环利用系统，包括：
养殖废水处理区域，通过进水泵接收所述海水养殖废水；所述养殖废水处理区域内部通过构筑物挡墙划分为若干个相互连通的养殖废水处理单元，所述每个养殖废水处理单元内均设有若干个生物质填料滤坝和耐盐型水生植物生态系统；
与增氧曝气设备连接的增氧曝气管网系统，包括主管网系统和设于所述养殖废水处理区域内、与所述各养殖废水处理单元一一对应的支管网系统，所述各支管网系统并联入所述主管网系统，且均带有气量调节装置；
尾水深度净化区域，接收所述养殖废水处理区域的尾水，出水回用于海水养殖；所述尾水深度净化区域内部通过构筑物挡墙划分为若干个相互连通的生态沟渠拦截区域，所述每个生态沟渠拦截区域内均种植有生态沟渠植物群落。
作为优选，所述相邻养殖废水处理单元通过过水孔连通，所述每个养殖废水处理单元用于进水的过水孔和用于出水的过水孔分别位于相对的两侧，且分别靠近相对的两端；
所述每个过水孔均通过管道使出水端靠近下一个养殖废水处理单元的底部。
上述优选设计的过水孔可保证充足的水力停留时间。
作为优选，所述生物质填料滤坝和耐盐型水生植物生态系统间隔设置。
作为优选，所述的生物质填料滤坝由生物质材料基质通过改性加工处理后组成，所述的生物质材料基质为Ca2+基团类改性材料，所述的改性加工处理包括碾碎、煅烧、酸碱处理中的至少一种；所述的Ca2+基团类改性材料具有良好渗透性和高吸附性，如牡蛎壳等；通过改性处理的生物质材料基质具有良好的渗透性和可观的比表面积，并且Ca2+基团类的活性会显著增强，以提高废水中总磷的去除率。
作为优选，所述的耐盐型水生植物生态系统的水面面积占比率为8％～15％，以保证废水处理过程中充分发挥填料基质、水生植物、微生物的协同作用。
作为优选，所述的耐盐型水生植物生态系统包括耐盐型水生植物种植区和固化微生物制剂缓释区，所述的耐盐型水生植物种植区装填有种植基质并种植有耐盐型水生植物，所述的固化微生物制剂缓释区设置于所述耐盐型水生植物根系位置并装填有固化缓释微生物制剂。所述的耐盐型水生植物为挺水植物，可以是海蓬子等。
生物质填料滤坝经过改性后，其比表面积增加，有利于微生物挂膜，且由于其改性后的多微空结构使其具有良好的渗透性，其每个微孔有限元中的微环境存有一定的溶解氧，而耐盐型水生植物生态系统中耐盐型水生植物的生长会不断的将水中的氮磷作为营养物质进行利用去除，同时其根系所设置的固化缓释微生物制剂可以长期持续的调节水中的微生物菌群结构，通过智慧控制曝气增氧不断优化水处理条件。
作为优选，所述支管网系统的各曝气支管相隔一定距离设置，单根曝气支管上相隔一定距离设置防堵塞曝气头。
作为优选，所述尾水深度净化区域内部通过构筑物挡墙将所述各生态沟渠拦截区域之间的水道改造为折流通道，以延长水力停留时间。
所述折流通道采用弧线型设计，以减少死水区并降低水流阻力保持水流畅通。
作为优选，所述生态沟渠植物群落包括植物种植栽培底质以及种植在所述植物种植栽培底质上的耐盐型沉水植物，有利于对尾水做进一步深度净化处理。
作为优选，所述尾水深度净化区域内设有若干回流泵，所述每个回流泵的出口连接若干个分别与所述不同养殖废水处理单元连通的回流口；
所述尾水深度净化区域的出水端设有调节泵，所述调节泵出口连接两路管道，一路与所述养殖废水处理区域的进水端通过连通口连通，另一路出水回用于海水养殖。
尾水深度净化区域中主要体现为生态沟渠的原理，通过每级植物群落不仅对上覆水中的氮磷进行净化，通过沉水植物还能进一步增强底质中的氮磷的去除，防止过剩的氮磷存于底质中，从而避免水流扰动造成底质中的氮磷释放到上覆水中形成水质恶化。尾水深度净化区域可以增强这个系统和工艺的稳定性，保持稳定优良的净化处理效果。
此外，由于磷无法像氮一样通过各种反应形成氮气溢出，所以生物质填料滤坝、耐盐型水生植物生态系统、生态沟渠植物群落形成完整的生态系统，通过物理、化学、生物的有机组合实现全方位作用效果。
本实用新型通过多级回流的设置进一步提升氮磷的去除效果。
作为优选，所述的海水养殖废水处理及循环利用系统，还包括若干流量计和水质监测传感器探头，所述流量计分别设于所述养殖废水处理区域的进水端、所述尾水深度净化区域的出水端、所述连通口及所述各回流口，所述水质监测传感器探头分别设于所述养殖废水处理区域的进水端和各养殖废水处理单元内，以及所述尾水深度净化区域的出水端。
作为优选，所述的海水养殖废水处理及循环利用系统，还包括控制系统，根据所述各流量计、水质监测传感器探头的监测数据控制增氧曝气设备、气量调节装置、进水泵、回流泵和调节泵。
本实用新型引入智慧控制系统，对本实用新型中所涉及的电气设备进行自反馈控制，以达到工艺的不断优化提升。所述的控制系统可以是嵌入智慧控制系统软件的基于PRC电控原理的模块化设备，通过智慧控制系统并根据水质水量监测数据，可对整个工艺流程进行自反馈实时控制并优化运行。
所述的海水养殖废水处理及循环利用系统的海水养殖废水处理及循环利用工艺包括：海水养殖废水依次经过养殖废水处理区域、尾水深度净化区域后，根据出水实际情况控制其回流再次进入养殖废水处理区域或回用于海水养殖。
作为优选，通过控制各回流口的回流量以及各气量调节装置，使对应的养殖废水处理单元交替出现厌氧、好氧、兼氧环境。
本实用新型与现有技术相比，主要优点包括：
本实用新型提出一套全新的适用于近海区域的围塘海产养殖废水处理及循环利用系统和工艺，实现了海产养殖废水的高效深度净化处理，通过整体系统的循环架构解决了海产养殖废水的难处理问题，同时引入智慧控制系统，在不同功能区域通过反馈得到水量水质数据信号来控制各电气设备，首先通过控制进水泵、进水闸门、增氧曝气设备、水质水量监测设备等电气设备，来调节各个处理区域中的微环境条件，使海产养殖废水得到有效净化，且循环结构系统的引入更使污水处理稳定达标得到有力保障。在养殖废水处理区域对通过水质监测传感器(溶解氧传感器)对水中溶解氧测定数据的反馈，控制增氧曝气设备及其支管网系统与主管网系统相连的气量调节阀，同时控制多级回流口的回流泵和闸门，确保合理的回流量和回流级，以保证养殖废水处理区域的多个单元根据要求交替出现厌氧、好氧、兼氧的环境，交替进行硝化和反硝化作用以去除污水中的总氮，同时充分发挥耐盐性水生植物生态系统和其水下固化缓释微生物的作用，并提高生物质填料滤坝挂膜微生物的活性，提高污水中磷的吸收去除，防止长期围塘养殖使磷沉积于底泥中形成持续性内源污染；在尾水深度净化区域通过液位计和水质监测传感器反馈的水量、水质数据信号，控制出水口的出水闸门、调节泵、连通口的过水闸门，根据水质情况来判断是否出水排海或继续用循环回流再处理。
本实用新型解决了传统海产养殖废水处理的技术难题，提出的生态处理方法和水循环理念，并配合智慧控制系统，更是降低了成本提高了效能。
发明人 （王睿;谭映宇;张敏东;茅宏;梁威;王震;蒋涛;李亚;）
