CN106186548A - 一种海水养殖废水处理系统与处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海水养殖废水处理系统与处理方法。海水养殖废水处理系统包括相连通的斜板沉淀池与三段式脱氮除磷池，三段式脱氮除磷池包括顺序设置的配水区、缺氧段、好氧段、除磷段和集水区，缺氧段填充砾石基质，好氧段填充沸石基质，并设置穿孔曝气管，除磷段填充除磷功能填料基质，斜板沉淀池底端设置进水管路，斜板沉淀池顶端与配水区相连通，集水区设置出水管路，集水区与配水区之间设置回流管路，使部分处理后水通过回流管路输送回配水区。与现有技术相比，本发明能同时降低水体中浊度、溶解性COD和氮磷含量，创造性地将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，适用于解决大规模养殖废水净化排放的问题。

Description

一种海水养殖废水处理系统与处理方法

技术领域

本发明属于海水养殖废水处理领域，尤其是涉及一种海水养殖废水处理系统与处理方法。

背景技术

据《中国渔业统计年鉴2014》，2014年我国渔业遭受污染的养殖面积达29607公顷，造成水产品损失9.9万吨，约13.2亿元；遭受病害的养殖面积达151639公顷，造成水产品损失25.2万吨，约40.7亿元。其中渔业病害部分是由自身污染引起。由此可见，在海水水产养殖领域，每年需处理的污水量十分巨大。

和生活污水和工业废水相比，海水养殖废水的主要污染物是营养盐(氮和磷)，且浓度相对较低，同时存在一定量的悬浮固体和溶解性有机物，影响水体透明度。削减废水中的氮磷含量，才能从根本上解决相应受纳海域的富营养化问题，因此此类含有营养盐的养殖废水亟待处理。

在海水养殖废水处理的研究及应用方面，国内外现有的研究已经取得初步进展，但不少研究成果较难在实际工程中得到应用。例如，膜过滤技术主要用于一些微米级颗粒的分离和浓缩，然而由于该技术投资成本较高，因此膜过滤技术多用于循环水养殖系统的废水处理，尤其是用于养殖经济价值较高的水产品产生废水的处理；臭氧处理技术和紫外辐射消毒技术等虽然能够获得较好的处理效果，但运行成本较高且处理效率较低，严重影响了这两种技术的应用。因此，应结合实际情况，对多种处理工艺优化组合，建立高度净化的、适合中国国情的海水养殖废水处理系统，以利于减少或避免养殖废水的排出，降低环境污染。

A/O生物接触氧化工艺已广泛应用于生活污水脱氮的处理，和普通的生物曝气滤池工艺相比，该工艺能实现硝化反硝化的完整过程，不仅降低氨氮浓度，也能抑制硝酸盐氮的积累。但用其处理海水养殖废水的案例还很少，一方面是因为水体较高的盐度不利于硝化菌和反硝化菌的培养驯化，另一方面是因为废水中较低的氮磷浓度造成脱氮效率不高。因此如何强化A/O生物接触氧化工艺脱氮效果并与除磷工艺结合，成为海水养殖废水处理的重点和难点。

发明内容

本发明的目的在于针对海水养殖废水的水质特点，提供一种海水养殖废水处理系统与处理方法，本发明将斜板沉淀池、A/O生物接触氧化与吸附除磷相结合，实现有效脱氮除磷的同时，还能显著降低出水浊度。

具体而言，本发明通过构建斜板沉淀池去除海水养殖废水中的悬浮固体，通过构建砾石基质区域、沸石基质区域和除磷功能填料基质区域，以及出水回流系统分级处理废水中存在的氨氮、磷酸盐和易降解溶解性有机物，提高出水透明度，获得了良好的出水水质。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种海水养殖废水处理系统，包括相连通的斜板沉淀池与三段式脱氮除磷池，所述的三段式脱氮除磷池包括顺序设置的配水区、缺氧段(A段)、好氧段(O段)、除磷段和集水区，所述的缺氧段填充砾石基质，所述的好氧段填充沸石基质，并设置穿孔曝气管，所述的除磷段填充除磷功能填料基质，所述的斜板沉淀池底端设置进水管路，斜板沉淀池顶端与配水区相连通，所述的集水区设置出水管路。

进一步地，所述的集水区与配水区之间设置回流管路，使部分处理后水通过回流管路输送回配水区，在回流管路上设置回流泵。

所述的缺氧段(A段)、好氧段(O段)、除磷段的体积比为1:2:1。

所述的砾石基质的颗粒直径为3～5cm，所述的沸石基质的颗粒直径为5～8cm，所述的除磷功能填料基质的颗粒直径为3～5cm。

所述的砾石基质上附着有反硝化菌，所述的沸石基质上附着有硝化细菌。

除磷功能填料由以下方法得到：按重量比6:11:3的比例将粉煤灰、炉渣和水泥搅拌混合均匀，加水混合均匀后在模具中成型，于25℃养护3d后脱模，再自然养护10～15d，即得除磷功能填料。该制备方法简单易行，适合填料的大规模生产应用。炉渣粒径为1-2cm，粉煤灰含有的钙铁铝等活性成分具有良好的固磷效果；炉渣为填料提供了疏松的骨架，保证了传质效果；水泥用以保证足够的抗压强度。

一种海水养殖废水处理方法，包括以下步骤：

(1)待处理水体先进入斜板沉淀池，悬浮颗粒被有效去除，主要是颗粒态有机物，包括海水养殖产生的残余饵料、鱼虾排泄物等；

(2)从斜板沉淀池流出的水体进入三段式脱氮除磷池：

(21)从斜板沉淀池流出的水体先进入配水区；

(22)配水区出水进入缺氧段，缺氧段附着生长在砾石基质上的反硝化菌以原水中的有机物为碳源，以回流液中的硝酸盐为氮源，将水体中硝酸盐还原为氮气，实现硝酸盐氮和溶解态有机物的同步去除；

(23)缺氧段出水流入好氧段，在好氧段进行穿孔管曝气，为硝化细菌营造好氧环境，此区域内的沸石基质首先吸附水中的氨氮，然后附着生长在沸石基质上的硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐氮，硝酸盐氮再从沸石上脱附下来，实现吸附-硝化作用-解吸的循环过程，从而实现沸石再生，使之始终保持较高的吸附容量，沸石也因为富集氨氮从而提高了硝化效率；

(24)好氧段出水进入除磷段，利用除磷功能填料基质的磷吸附功能降低水中的磷含量，同时进一步降低水体浊度；

(25)除磷段出水回流进入集水区，部分水体通过回流管路重新进入配水区，为缺氧段反硝化提供氮源。

其中，水体在缺氧段、好氧段、除磷段的停留时间比为1:2:1。

其中，除磷段出水回流进入集水区的回流比为100％。

本发明利用沸石具有氨氮吸附量高的特点，将其作为好氧段的基质填料从而强化硝化效果，并以高钙铁含量的粉煤灰为原料合成除磷功能填料基质附于A/O生物接触氧化工艺之后，能达到同时脱氮除磷的目的。

与现有技术相比，本发明针对海水养殖废水的特点，构建了一套简易可行的装置，能同时降低水体中浊度、溶解性COD和氮磷含量，创造性地将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。通过合理选用填料基质，能够实现基质的再生和废物的再利用，成本低廉，适用于解决大规模养殖废水净化排放的问题。

附图说明

图1为本发明海水养殖废水处理系统的剖面结构示意图；

图2为本发明海水养殖废水处理系统的平面结构示意图；

图中，1为进水管路、2为斜板沉淀池、3为配水区、4为砾石基质、5为沸石基质、6为穿孔曝气管、7为除磷功能填料基质、8为集水区、9为出水管路、10为回流泵、11为回流管路；实线箭头所示为水流方向。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种海水养殖废水处理系统，如图1、图2所示，包括相连通的斜板沉淀池2与三段式脱氮除磷池，三段式脱氮除磷池包括顺序设置的配水区3、缺氧段(A段)、好氧段(O段)、除磷段和集水区8，缺氧段填充砾石基质4，好氧段填充沸石基质5，并设置穿孔曝气管6，除磷段填充除磷功能填料基质7，斜板沉淀池2底端设置进水管路1，斜板沉淀池2顶端与配水区3相连通，集水区8设置出水管路9。集水区8与配水区3之间设置回流管路11，使部分处理后水通过回流管路11输送回配水区3，在回流管路11上设置回流泵10。缺氧段(A段)、好氧段(O段)、除磷段的体积比为1:2:1。

砾石基质上附着有反硝化菌，沸石基质上附着有硝化细菌。

本实施例中，砾石基质的颗粒直径为3～5cm，填充高度为1m；沸石基质的颗粒直径为5～8cm，高度为1m；除磷功能填料基质的颗粒直径为3～5cm，高度为1m。沸石区域设置的穿孔曝气管的管径为DN20，敷设在底部的曝气管上开孔，孔径为4mm，间距为150mm，运行过程保持该区域的溶解氧为3～5mg/l；回流泵稳定地控制回流比为100％，回流管管径为DN150。

除磷功能填料由以下方法得到：按重量比6:11:3的比例将粉煤灰、炉渣和水泥搅拌混合均匀，加水混合均匀后在模具中成型，于25℃养护3d后脱模，再自然养护10～15d，即得除磷功能填料。该制备方法简单易行，适合填料的大规模生产应用。炉渣粒径为1-2cm，粉煤灰含有的钙铁铝等活性成分具有良好的固磷效果；炉渣为填料提供了疏松的骨架，保证了传质效果；水泥用以保证足够的抗压强度。

一种海水养殖废水处理方法，包括以下步骤：

(1)待处理水体先进入斜板沉淀池，悬浮颗粒被有效去除，主要是颗粒态有机物，包括海水养殖产生的残余饵料、鱼虾排泄物等；

(2)从斜板沉淀池流出的水体进入三段式脱氮除磷池：

(21)从斜板沉淀池流出的水体先进入配水区；

(22)配水区出水进入缺氧段，缺氧段附着生长在砾石基质上的反硝化菌以原水中的有机物为碳源，以回流液中的硝酸盐为氮源，将水体中硝酸盐还原为氮气，实现硝酸盐氮和溶解态有机物的同步去除；

(23)缺氧段出水流入好氧段，在好氧段进行穿孔管曝气，为硝化细菌营造好氧环境，此区域内的沸石基质首先吸附水中的氨氮，然后附着生长在沸石基质上的硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐氮，硝酸盐氮再从沸石上脱附下来，实现吸附-硝化作用-解吸的循环过程，从而实现沸石再生，使之始终保持较高的吸附容量，沸石也因为富集氨氮从而提高了硝化效率；

(24)好氧段出水进入除磷段，利用除磷功能填料基质的磷吸附功能降低水中的磷含量，同时进一步降低水体浊度；

(25)除磷段出水回流进入集水区，部分水体通过回流管路重新进入配水区，为缺氧段反硝化提供氮源。

其中，水体在缺氧段、好氧段、除磷段的停留时间比为1:2:1，除磷段出水回流进入集水区的回流比为100％。

利用上述海水养殖废水处理方法对某海水养殖厂的出水进行处理，首先构建上述装置处理海水养殖出水，处理水量为500m³/d，主要污染物为氨氮、无机氮、总磷和COD。测定进水中氨氮为0.5～2.1mg/l，总磷含量为0.3～0.5mg/l，COD为2.68～6.11mg/l。三段式脱氮除磷池的设计水力停留时间为8小时，各段的水力停留时间分别为2小时、4小时、2小时。三段式脱氮除磷池的平面尺寸为8.3m×20m，深度为1m。

系统建成运行一个月后达到稳定，至今已持续运行一年时间，养殖废水经处理后出水悬浮固体(增量)下降至53～67mg/l，COD下降至0.65～1.51mg/l，氨氮含量0.10～0.25mg/l，活性磷酸盐含量0.05～0.22mg/l，无机氮(增量)0.13～0.40mg/l，均满足《水产养殖废水排放要求》(DB33/453-2006)。系统的建设对于削减海水养殖废水的各项污染物起到了良好效果，且系统运行稳定，没有发生处理效果急剧降低的现象。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海水养殖废水处理系统，其特征在于，包括相连通的斜板沉淀池与三段式脱氮除磷池，所述的三段式脱氮除磷池包括顺序设置的配水区、缺氧段、好氧段、除磷段和集水区，

所述的缺氧段填充砾石基质，所述的好氧段填充沸石基质，并设置穿孔曝气管，所述的除磷段填充除磷功能填料基质，

所述的斜板沉淀池底端设置进水管路，斜板沉淀池顶端与配水区相连通，所述的集水区设置出水管路。

2.根据权利要求1所述的一种海水养殖废水处理系统，其特征在于，所述的集水区与配水区之间设置回流管路，使部分处理后水通过回流管路输送回配水区。

3.根据权利要求1所述的一种海水养殖废水处理系统，其特征在于，所述的缺氧段、好氧段、除磷段的体积比为1:2:1。

4.根据权利要求1所述的一种海水养殖废水处理系统，其特征在于，所述的砾石基质的颗粒直径为3～5cm，所述的沸石基质的颗粒直径为5～8cm，所述的除磷功能填料基质的颗粒直径为3～5cm。

5.根据权利要求1所述的一种海水养殖废水处理系统，其特征在于，所述的砾石基质上附着有反硝化菌，所述的沸石基质上附着有硝化细菌。

6.根据权利要求1所述的一种海水养殖废水处理系统，其特征在于，除磷功能填料由以下方法得到：按重量比6:11:3的比例将粉煤灰、炉渣和水泥搅拌混合均匀，加水混合均匀后在模具中成型，即得除磷功能填料。

7.基于权利要求1-6中任一项所述处理系统的海水养殖废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)待处理水体先进入斜板沉淀池，悬浮颗粒被去除；

(2)从斜板沉淀池流出的水体进入三段式脱氮除磷池：

(21)从斜板沉淀池流出的水体先进入配水区；

(22)配水区出水进入缺氧段，缺氧段附着生长在砾石基质上的反硝化菌以原水中的有机物为碳源，以回流液中的硝酸盐为氮源，将水体中硝酸盐还原为氮气，实现硝酸盐氮和溶解态有机物的同步去除；

(23)缺氧段出水流入好氧段，在好氧段进行穿孔管曝气，为硝化细菌营造好氧环境，此区域内的沸石基质首先吸附水中的氨氮，然后附着生长在沸石基质上的硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐氮，硝酸盐氮再从沸石上脱附下来，实现吸附-硝化作用-解吸的循环过程，从而实现沸石再生；

(24)好氧段出水进入除磷段，利用除磷功能填料基质的磷吸附功能降低水中的磷含量，同时进一步降低水体浊度；

(25)除磷段出水回流进入集水区，部分水体通过回流管路重新进入配水区，为缺氧段反硝化提供氮源。

8.根据权利要求7所述的海水养殖废水处理方法，其特征在于，水体在缺氧段、好氧段、除磷段的停留时间比为1:2:1。

9.根据权利要求7所述的海水养殖废水处理方法，其特征在于，除磷段出水回流进入集水区的回流比为100％。