CN101200338A - 去除养殖水中有机物和氨氮的方法 - Google Patents

去除养殖水中有机物和氨氮的方法 Download PDF

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Abstract

去除养殖水中有机物和氨氮的方法，涉及水产养殖水处理，需要解决养殖水处理成本高、效率低的问题。本发明采用臭氧紫外线照射、生物再生填料吸附，其特征是设置臭氧/紫外联合氧化反应桶和内填充生物活性炭、生物斜发沸石、沙质土壤颗粒、石灰石混合填料层的生物再生填料反应桶，养殖水与臭氧气体经文丘里管混合后从臭氧/紫外联合氧化反应桶下部进入，水和臭氧气体向上流经反应桶停留2～10min，处理后的养殖水从反应桶上部出水口流出，臭氧尾气从反应桶气体排放口排出；经预处理的养殖水从生物再生填料反应桶上部进水口流入经生物再生填料层，水力停留5～50min，处理后的养殖水从生物再生填料反应桶下部流出。本方法用于养殖水处理。

Description

去除养殖水中有机物和氨氮的方法
技术领域：
本发明涉及去除水产养殖水中有机物和氨氮的方法。
背景技术
臭氧/紫外深度氧化方法被应用于工业废水、城市污水处理厂二级出水、饮用水中有机污染物的深度净化。其作用机理是臭氧在紫外线照射下，一方面臭氧直接吸收紫外线，促进臭氧与水的反应，另一方面臭氧在紫外线照射下与水反应的产物H2O2产生羟基自由基，进一步促进臭氧分解，形成的羟基自由基等氧化性能更强的基团更快地降解去除水中的有机污染物和氨氮，提高有机污染物的可生物降解性能。但是，由于臭氧/紫外法对有机污染物、特别是难降解有机物的彻底降解时间较长，导致水处理成本很高，应用范围受到局限，以致没能在养殖水处理中应用。生物再生填料主要是指具有较强吸附能力、同时又可进行生物再生的一类填料。例如，生物再生活性炭一方面通过其强大的物理吸附能力去除有机污染物和胶体颗粒，同时吸附饱和的活性炭在其表面生物膜的作用下，吸附在活性炭上的有机物解吸并进一步氧化分解成H2O和CO2，从而使饱和活性炭恢复吸附能力，这种吸附与生物再生同时进行的生物再生活性炭可提高处理效能。再如，生物再生沸石有着良好的离子选择交换性能，尤其对氨氮有较强的吸附能力，将沸石作为铵的吸附材料同时又是硝化细菌附着生长的介质，可达到氨氮去除和沸石生物再生同时进行。但是，生物再生填料的吸附能力易受水中难降解有机物和氨氮的影响，使填料再生能力降低，影响处理效率。另一方面，在循环水养殖系统中，尤其是循环水繁殖系统中，由于养殖水的长期回复使用，导致腐殖质等难降解物质积累、水的分子团簇变大、水体老化，影响鱼类的健康生长；此外，鱼苗对水中的氨氮十分敏感，繁育水体中的氨氮需控制在0.1mg/L以下。现有的利用臭氧作水质深度处理的技术主要有臭氧氧化-生物活性炭技术、臭氧/紫外-生物活性炭技术、臭氧光催化-生物活性炭技术。由于臭氧氧化的选择性强、难降解有机物的彻底降解时间长、填料吸附氨氮的解析受水中阳离子浓度影响、硝化作用受亚硝酸细菌活性的影响，导致这些方法在应用过程中处理成本高，处理效率低，限制了其推广应用。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中去除养殖水中难降解有机物和氨氮的效率低、处理成本高的问题，提供一种高效、经济实用的去除养殖水中难降解有机物和氨氮的方法。
本发明采用臭氧紫外线照射净化、生物再生填料吸附，其特征是设置内有外罩石英套管的紫外线灯组的臭氧/紫外联合氧化反应桶和内填充由生物活性炭、生物斜发沸石、沙质土壤颗粒、石灰石按体积比为3∶4∶2∶1的比例均匀混合的生物再生填料层的生物再生填料反应桶。待处理的养殖水与臭氧气体经文丘里管混合后，从臭氧/紫外联合氧化反应桶的下部进入，水和臭氧气体向上流经臭氧/紫外联合氧化反应桶，水力处理停留时间在2～10min之间，处理后的养殖水从臭氧/紫外联合氧化反应桶的上部出水口流出，臭氧尾气从反应桶的气体排放口排出；经上述预处理的养殖水从生物再生填料反应桶的上部进水口流入，水流经生物再生填料反应桶的生物再生填料层，水力停留时间在5～50min之间，处理后的养殖水从生物再生填料反应桶的下部流出；水中有机物、氨氮、亚硝氮、硝氮被生物再生填料层上的生物膜降解和去除，同时被生物再生填料层吸附去除；生物再生填料层还向水体中释放选择性阳离子，并平衡碱度，提高生物再生填料层的生物再生效率和硝化作用速率。
本发明将臭氧/紫外联合氧化和生物再生填料有机的组合在一起，并应用于养殖水中难降解有机物和氨氮的深度净化，利用臭氧/紫外联合氧化显著提高难降解有机物的可生化性、氨氮直接被氧化成亚硝氮或硝氮；将生物活性炭、生物斜发沸石、沙质土壤颗粒、石灰石按一定比例组配，形成生物再生填料，既满足了难降解有机物和氨氮的高效去除，同时又克服了水中碱度、难降解有机物占用填料表面等限制因素对硝化速率的不良影响，且由沙质土壤颗粒、石灰石和养殖水中提供交换阳离子(如：B、Ru、As、Zr)，利用生物再生填料实现有机物、氨氮去除和填料生物再生同时进行，生物再生填料层的再生率和再生速率有显著提高，本方法与单独的臭氧/紫外处理、单独的生物活性炭和生物沸石技术、臭氧/紫外-生物活性炭技术相比更加高效、稳定、经济实用，可达到经济高效地去除养殖水中难降解有机物和氨氮的目的。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明的净化机理如下：在臭氧/紫外联合氧化反应桶单元，臭氧在紫外光的辐照下，提高了在水中的传质效率和利用率，并被快速转化为氧化能力更强的活性基团；活性基团可以更快地降解去除水中的有机污染物和氨氮，显著提高有机污染物的可生物降解性能。在生物再生填料反应桶单元，由填料的强大吸附性能和填料表面的生物膜的共同作用，当水流经该生物再生填料层时，水中的难降解有机物和氨氮被吸附和生物降解。当臭氧/紫外联合氧化反应桶和生物再生填料反应桶相结合后，缩短了处理时间，提高了生物再生填料反应桶的处理效率，降低了处理成本，效果稳定可靠。
实施例：臭氧/紫外-生物再生填料净化循环养殖水的方法如附图所示，循环水养殖系统或循环水繁育系统中的循环养殖水与臭氧气体经文丘里管1充分混合后，从臭氧/紫外联合氧化反应桶2的下部进入反应桶2；在臭氧/紫外联合氧化反应桶中投加的臭氧量按进水水质确定在0.5-5mg/L之间，如2mg/L；臭氧/紫外联合氧化反应桶2的中心内置外罩石英套管3的紫外线灯组4由多根30W热阴极紫外线低压汞灯组成，紫外线灯的紫外线辐射功率按保证水中臭氧基本全部被分解时的最低功率确定，即臭氧/紫外联合氧化反应桶远处的紫外线照射强度应大于15000μW/cm2；水和臭氧气体向上流经臭氧/紫外联合氧化反应桶2，水力停留时间为5min，水中的难降解有机物和氨氮被降解或去除；经臭氧/紫外联合氧化反应桶预处理的养殖水从臭氧/紫外联合氧化反应桶2的上部出水口6流出，臭氧尾气从臭氧/紫外联合氧化反应桶2的气体排放口5排出；经上述预处理的养殖水从生物再生填料反应桶10的上部进水口7流入，经布水板9均匀布水后，水流经生物再生填料反应桶10中填充的生物再生填料层11，水力停留时间为20min；生物再生填料层由生物活性炭、生物斜发沸石、沙质土壤颗粒、石灰石按上述填料的顺序以体积比为3∶4∶2∶1的比例均匀混合配制；水中有机物、氨氮、亚硝氮、硝氮被生物再生填料层11上的生物膜降解和去除，同时被生物再生填料层11吸附去除；此外，生物再生填料层11还向水体中释放选择性阳离子，并平衡碱度，提高生物再生填料层的生物再生效率和硝化作用速率；处理后的养殖水流经穿孔支撑板12后从生物再生填料反应桶10下部出水口13流出。根据进水水质特征及处理要求，可向生物再生填料反应桶10中曝气，使生物再生填料反应桶10按曝气方式运行。根据气体排放口5所检测到的臭氧尾气浓度值，调整紫外线灯组4中30W热阴极紫外线低压汞灯的使用数量。当生物再生填料反应桶10出现较大水头损失时，需进行反冲洗，反冲洗水从生物再生填料反应桶10的下部出水口13进入，经穿孔支撑板12、生物再生填料层11、布水板9，最后从反冲洗出水口8排出。
下表为臭氧/紫外-生物再生填料方法对循环养殖水的净化效果。
Figure A20061011949300071
与臭氧-活性炭方法相比，臭氧/紫外-生物再生填料方法处理循环养殖水对TOC、CODMn、UV254、NH4 +-N、NO2 --N、色度的去除率分别提高了20.6％、21.1％、3.2％、54.9％、67.9％、6.6％，对循环养殖水中有机物和氨氮的去除效率大大高于臭氧-活性炭方法。

Claims (2)

1.去除养殖水中有机物和氨氮的方法，采用臭氧紫外线照射净化、生物再生填料吸附，其特征是设置内有外罩石英套管的紫外线灯组的臭氧/紫外联合氧化反应桶和内填充由生物活性炭、生物斜发沸石、沙质土壤颗粒、石灰石按体积比为3∶4∶2∶1的比例均匀混合的生物再生填料层的生物再生填料反应桶，养殖水与臭氧气体经文丘里管混合后，从臭氧/紫外联合氧化反应桶的下部进入，水和臭氧气体向上流经臭氧/紫外联合氧化反应桶，水力处理停留时间在2～10min，处理后的养殖水从臭氧/紫外联合氧化反应桶的上部出水口流出，臭氧尾气从反应桶的气体排放口排出；经上述处理的养殖水从生物再生填料反应桶的上部进水口流入，水流经生物再生填料反应桶的生物再生填料层，水力停留时间在5～50min，处理后的养殖水从生物再生填料反应桶的下部流出。
2.根据权利要求1所述的去除养殖水中有机物和氨氮的方法，其特征是臭氧/紫外联合氧化反应桶远处的紫外线照射强度大于15000μW/cm2。
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