CN104341040B - 一种工厂化循环水养殖排放水脱氮装置及其脱氮工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水处理技术领域,尤其涉及一种工厂化循环水养殖排放水脱氮装置及其脱氮工艺,向工厂化循环水养殖排放水脱氮装置的筒体中装填填料,再加入活性污泥和养殖排放水,挂膜启动,形成生物膜;从养殖水进水管中注入养殖排放水并搅拌,启动热交换器、开启曝气头,加热至水温为25-30℃,水体pH值调节至7-8,保持水体溶氧为2-3mg/L,水体停留时间为2-4小时,然后关闭搅拌器和曝气头,水体静置0.5-1小时,经过脱氮的水体从养殖水出水管中排放出。本发明适于含大量氨氮、硝酸根的工厂化循环水养殖排放废水的脱氮处理,能够显著降低水体氨氮和硝酸根浓度,大幅度减小工厂化循环水养殖排放水对环境的污染。

Description

一种工厂化循环水养殖排放水脱氮装置及其脱氮工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及水处理技术领域,尤其涉及一种工厂化循环水养殖排放水脱氮装置及其脱氮工艺。
背景技术
[0002] 随着我国工厂化循环水养殖技术的提高,高密度、高投饵率的精养模式已越来越多,而有70-80%的投喂饲料最终以溶解和颗粒物形式排入水产养殖水体中,大量的饲料投入和鱼类代谢物积累,导致工厂化循环水养殖排放水中氨氮、硝酸根浓度远远超出相关行业排放标准,通常氨氮浓度达5mg/L,硝酸根浓度高达200mg/L,目前这些高浓度氮的养殖排放水大多不经过前期处理直接外排,导致邻近水域环境急剧富营养化。因此,研究和开发高效的工厂化循环水养殖排放水脱氮技术成为控制养殖排放水污染问题的唯一途径。
[0003] 同步硝化与反硝化(SND)在好氧生物反应器中能够有效降低水体总氮(TN),在能耗和物耗方面具有突出优点,近些年成为国内外废水生物脱氮的研究热点。SND反应为在时间上没有缺氧/好氧交替的条件下,硝化和反硝化反应在空间和时间上同步进行的生物脱氮过程。该反应效率的高低受到水温、水体停留时间、C/N比、溶氧等因素大小的影响。虽然水体停留时间越长,越有利于微生物对氨氮和硝酸根的吸收与转化,但是水体停留时间过长会增加相应的能耗成本。一些研究报道表明碳氮比的变化有可能改变微生物对氮和氧竞争的程度,当进水碳氮比较低时,废水中有机物很快缺乏,硝化和反硝化反应难以达到平衡。
[0004] 由于工厂化循环水养殖排放水的碳氮比值低,通过反硝化反应去除水体硝酸根时需额外向养殖排放水体中添加有机碳源,而外加甲醇、乙醇、葡萄糖等溶解性有机物质容易引起水体碳含量不足或过量,造成水产养殖排放水体的二次污染。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种工厂化循环水养殖排放水脱氮装置,该装置将养殖排放水中的氨氮、硝酸根的去除率达到90%以上,且出水没有亚硝酸根和溶解有机碳的积累。
[0006] 本发明的另一个目的是提供一种工厂化循环水养殖排放水脱氮工艺,该工艺采用聚丁二酸丁二醇酯填料为同步硝化与反硝化(SND)的碳源和生物膜载体,达到SND所需的碳氮比,有效提高了水体中硝酸盐的去除效率。
[0007] 水处理原理:采用聚丁二酸丁二醇酯填料为反硝化细菌去除水体硝酸根提供连续的碳源,该填料在微生物作用下缓慢释放有机碳,在合适的水体停留时间、搅拌速度、水温等工艺条件下,反硝化细菌进行充分的反硝化反应。填料形态结构和机械性稳定可靠,能够长期作为生物膜填料。控制合适的水体溶氧浓度同样适合于氨氧化细菌的生长,水体氨氮得到同步去除,从而达到同时去除水体氨氮和硝酸根的SND作用。
[0008] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0009] —种工厂化循环水养殖排放水脱氮装置,该装置由圆柱形筒体及圆锥形筒盖组成,所述筒体内装填有填料;
[0010] 所述筒盖的锥顶部设有气体收集口 ;
[0011] 所述筒体的侧壁上从上到下依此开设有养殖水进水管、养殖水出水管及反冲洗出水管;该养殖水进水管上联通有缓冲液进料管;
[0012] 所述筒体内部设有搅拌器,该搅拌器的桨叶底部比养殖水进水管底部低
0.8-0.9m ;
[0013] 所述筒体的内侧壁且低于桨叶处设有温度传感器,该温度传感器下方的筒体内侧壁向筒体中间延伸有热交换器,所述筒体底部设有曝气头。
[0014] 其中,所述填料平铺在筒内形成填料层,填料层顶部比养殖水出水管的顶部高
0.6-0.8mο
[0015] 上述工厂化循环水养殖排放水脱氮装置的脱氮工艺,其步骤包括:
[0016] (1)、向工厂化循环水养殖排放水脱氮装置的筒体中装填填料,再加入活性污泥和养殖排放水,挂膜启动,时间为18-23天,形成生物膜;该生物膜9-11天清洗一次;所述生物膜的清洗方法为,将搅拌器的搅拌速度提高至140-150rpm,促使部分微生物发生脱落,脱落的微生物随水体一同从反冲洗出水管中排出,即完成清洗过程。
[0017] (2)、生物膜形成后,从养殖水进水管中注入养殖排放水并搅拌,启动热交换器、开启曝气头,加热至水温为25-30°C,水体pH值调节至7-8,保持水体溶氧为2_3mg/L,水体停留时间为2-4小时,然后关闭搅拌器和曝气头,水体静置0.5-1小时,经过脱氮的水体从养殖水出水管中排放出;
[0018] 所述填料质量与养殖排放水总氮的质量比为2:1-3:1。
[0019] 所述活性污泥和养殖排放水的体积比为1:1-1:2。优选的,所述活性污泥和养殖排放水的体积比为1:1。
[0020] 所述搅拌转速为90-100rpm。
[0021] 采用碳酸钠/碳酸氢钠pH缓冲溶液将水体pH值调节至7-8。
[0022] 上述填料为一种可降解的生物亲和性水处理填料,该填料组分中的高分子材料为聚丁二酸丁二醇酯。该填料的加工配方及加工工艺参照现有专利,专利申请号为201310362713.8,发明名称为可降解生物亲和性水处理填料及其制备方法。
[0023] 与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
[0024] (1)本脱氮工艺使用的填料只能在微生物的作用下缓慢降解,出水没有亚硝酸根和溶解有机碳的积累,对工厂化循环水养殖排放水体没有二次污染。
[0025] (2)滤料在搅拌器的均匀搅拌作用下的循环运动稳定,水体流态良好;水体中的溶氧、氨氮、硝酸根与填料充分接触,传质效果良好。通过准确调节反应器内的碳氮比、水体温度、PH、溶解氧等工艺参数,保证了工厂化循环水养殖排放水的高效脱氮效率,氨氮、硝酸根的去除率均在90%以上,且出水没有亚硝酸根和溶解有机碳的积累。
[0026] (3)通过气体收集口,可简便、高效的收集和排放反硝化产生的N20气体,减少对大气环境的污染。
[0027] (4)当填料生物膜生长过厚时,可简单方便地通过搅拌器适当加速搅拌去除多余的生物膜,再通过反冲洗管道排出,从而实现填料的自清洗功能。
[0028] (5)本装置适于含大量氨氮、硝酸根的工厂化循环水养殖排放废水的脱氮处理,能够显著降低水体氨氮和硝酸根浓度,大幅度减小工厂化循环水养殖排放水对环境的污染。
附图说明
[0029]图1为本发明装置一种工厂化循环水养殖排放水脱氮装置的结构示意图。
[0030] 图中,1.气体收集口,2.搅拌器,3.填料,4.温度传感器,5.热交换器,6.曝气头,
7.养殖水进水管,8.养殖水出水管,9.反冲洗出水管,10.缓冲液进料管。
具体实施方式
[0031] 下面结合实施例,对本发明作进一步说明:
[0032] 实施例1
[0033] 如图1所示,一种工厂化循环水养殖排放水脱氮装置,该装置由圆柱形筒体及圆锥形筒盖组成,筒体的体积为10m3,所述筒体内装填有填料3,填料平铺在筒内形成填料层,填料层顶部比养殖水出水管8的顶部高0.6-0.8m。
[0034] 所述筒盖的锥顶部设有气体收集口 1,用于收集和排放反硝化产生的N20气体,减少对大气环境的污染。
[0035] 所述筒体的侧壁上从上到下依此开设有养殖水进水管7、养殖水出水管8及反冲洗出水管9 ;该养殖水进水管7上联通有缓冲液进料管10 ;所述筒体内部设有搅拌器2,该搅拌器的桨叶底部比养殖水进水管7底部低0.8-0.9m ;
[0036] 所述筒体的内侧壁且低于桨叶处设有温度传感器4,该温度传感器4下方的筒体内侧壁向筒体中间延伸有热交换器5,温度传感器4用于控制和监测水体温度,从而调节热交换器5的加热温度。
[0037] 所述筒体底部设有曝气头6,用于增加水体中的氧气浓度。
[0038] 上述工厂化循环水养殖排放水脱氮工艺的步骤为:
[0039] (1)、向工厂化循环水养殖排放水脱氮装置的筒体中装填填料,再加入活性污泥和养殖排放水,活性污泥和养殖排放水的体积比为1: 1,挂膜启动,时间为20天,形成生物膜;
[0040] (2)、生物膜形成后,从养殖水进水管中注入罗非鱼养殖排放水,该排放水的溶氧为8mg/L、氨氮浓度为2mg/L、硝酸根浓度为50mg/L。开启搅拌器搅拌,转速为lOOrpm,启动热交换器、开启曝气头增氧,加热至水温为25-30°C。从缓冲液进料管加入碳酸钠/碳酸氢钠溶液,调节水体pH值至7-8,保持水体溶氧为3mg/L,水体停留时间为2_4小时,然后关闭搅拌器和曝气头,水体静置0.5小时,经过脱氮的水体从养殖水出水管中排放出。所述填料质量与养殖排放水总氮的质量比为2.2:1。
[0041] 所述生物膜的清洗方法为,将搅拌器的搅拌速度提高至140-150rpm,促使部分微生物发生脱落,脱落的微生物随水体一同从反冲洗出水管中排出,即完成清洗过程。
[0042] 本实施例中用到的填料为一种可降解的生物亲和性水处理填料,该填料组分中的高分子材料为聚丁二酸丁二醇酯。
[0043] 检查结果:
[0044] 出水水体经过检查,氨氮去除率为95%,硝酸根去除率为91 %,去氮效果良好。
[0045] 实施例2
[0046] 工厂化循环水养殖排放水脱氮装置的设计同实施例1。
[0047] 工厂化循环水养殖排放水脱氮工艺步骤为:
[0048] (1)、向工厂化循环水养殖排放水脱氮装置的筒体中装填填料,再加入活性污泥和养殖排放水,活性污泥和养殖排放水的体积比为1: 1,挂膜启动,时间为20天,形成生物膜;
[0049] (2)、生物膜形成后,从养殖水进水管中注入石斑鱼养殖排放水,该排放水的溶氧为7.5mg/L、氨氮浓度为4mg/L、硝酸根浓度为100mg/L。开启搅拌器搅拌,转速为lOOrpm,启动热交换器、开启曝气头增氧,加热至水温为25-30°C。从缓冲液进料管加入碳酸钠/碳酸氢钠溶液,调节水体pH值至7-8,保持水体溶氧为2mg/L,水体停留时间为3小时,然后关闭搅拌器和曝气头,水体静置0.5小时,经过脱氮的水体从养殖水出水管中排放出。所述填料质量与养殖排放水总氮的质量比为2.4:1。
[0050] 检查结果:
[0051] 出水水体经过检查,氨氮去除率为97%,硝酸根去除率为93%,脱氮效果显著。
[0052] 以上所述为本发明的较佳实施例而已,但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改,都落入本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种工厂化循环水养殖排放水脱氮工艺,该脱氮工艺通过工厂化循环水养殖排放水脱氮装置来实现,该装置由圆柱形筒体及圆锥形筒盖组成,所述筒体内装填有填料(3); 所述筒盖的锥顶部设有气体收集口(1); 所述筒体的侧壁上从上到下依次开设有养殖水进水管(7)、养殖水出水管(8)及反冲洗出水管(9);该养殖水进水管(7)上联通有缓冲液进料管(10); 所述筒体内部设有搅拌器(2),该搅拌器的桨叶底部比养殖水进水管(7)底部低0.8-0.9m ; 所述筒体的内侧壁且低于桨叶处设有温度传感器(4),该温度传感器(4)下方的筒体内侧壁向筒体中间延伸有热交换器(5),所述筒体底部设有曝气头(6); 其脱氮步骤包括: (1)、向工厂化循环水养殖排放水脱氮装置的筒体中装填填料,该填料为一种可降解的生物亲和性水处理填料,该填料组分中的高分子材料为聚丁二酸丁二醇酯;再加入活性污泥和养殖排放水,该活性污泥和养殖排放水的体积比为1: 1,挂膜启动,时间为18-23天,形成生物膜;该生物膜9-11天清洗一次; (2)、生物膜形成后,从养殖水进水管中注入养殖排放水并搅拌,启动热交换器、开启曝气头,加热至水温为25-30°C,水体pH值调节至7-8,保持水体溶氧为2_3mg/L,水体停留时间为2-4小时,然后关闭搅拌器和曝气头,水体静置0.5-1小时,经过脱氮的水体从养殖水出水管中排放出; 所述填料质量与养殖排放水总氮的质量比为2:1-3:1。
2.根据权利要求1所述的工厂化循环水养殖排放水脱氮工艺,其特征在于:所述填料(3)平铺在筒内形成填料层,填料层顶部比养殖水出水管(8)的顶部高0.6-0.8m。
3.根据权利要求1所述的工厂化循环水养殖排放水脱氮工艺,其特征在于:所述搅拌转速为 90-100rpm。
4.根据权利要求1所述的工厂化循环水养殖排放的脱氮工艺,其特征在于:采用碳酸钠/碳酸氢钠pH缓冲溶液将水体pH值调节至7-8。
5.根据权利要求1所述的工厂化循环水养殖排放的脱氮工艺,其特征在于:所述生物膜的清洗方法为,将搅拌器的搅拌速度提高至140-150rpm,促使部分微生物发生脱落,脱落的微生物随水体一同从反冲洗出水管中排出,即完成清洗过程。
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