CN108002651B

CN108002651B - 一种池塘养殖污水循环处理系统及污水处理方法

Info

Publication number: CN108002651B
Application number: CN201711304153.5A
Authority: CN
Inventors: 刘冬梅; 赵珊; 黄燕燕
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2023-09-26
Anticipated expiration: 2037-12-11
Also published as: CN108002651A

Abstract

本发明公开了一种池塘养殖污水循环处理系统及污水处理方法，包括蓄水池、预处理池、固定化酶生物反应装置、检测站和有机蔬菜无土养殖基地；所述的蓄水池的进水口连接池塘，出水口通过闸门连接预处理池；所述预处理池上设有回流管路，使预处理后未达标污水回流至蓄水池或预处理池，出水口通过闸门连接固定化酶生物反应装置；所述固定化酶生物反应装置连接检测站，检测站监控水中的亚硝酸盐含量，监测数据合格后，污水流入有机蔬菜无土养殖基地；所述有机蔬菜无土养殖基地连接池塘，使养殖后的水回收到池塘中循环使用。本发明实现了水循环处理及高值化利用，可以解决大量的池塘养殖废水排出而引起水体富营养化、水体黑臭等问题。

Description

一种池塘养殖污水循环处理系统及污水处理方法

技术领域

本发明属于水产养殖与环境保护领域，涉及一种池塘养殖污水循环处理系统及污水处理方法。

背景技术

随着农业生产不断发展，然而规模化养殖业污水、食品加工污水、生活污水等大量排放，造成水污染日趋严重。其中，鱼塘养殖因养殖过程中池塘存鱼量、投饵量逐渐增加，使残饵、鱼类排泄物、死亡藻类不断增多，底部有机物沉积严重，导致各种细菌、病毒大量繁殖，有机物在缺氧条件下，经发酵、分解使产生大量的氨氮、硫化氢及亚硝酸盐、甲烷等，使水体微生物的平衡被破坏，影响鱼类的新陈代谢和生长发育，诱发鱼类缺氧、发病死亡。养殖户的经济利益受到损失，同时，鱼塘污水的违规排放对环境造成了不可逆危害，不符合社会可持续发展的需要。因而，如何处理池塘废水是当下环保领域的热点话题。

亚硝酸盐是强致癌物N-亚硝胺的前体物，食物中的亚硝酸盐只要与胺类或酰胺类同时存在，就可能形成强致癌性的亚硝基化合物。N-亚硝胺可以由亚硝酸钠和其分解产物在腌腊制品的加工、蒸煮、消化过程中与肌肉组织产生的二级胺作用而生成。据相关资料显示，人类的鼻咽癌、食道癌、胃癌、肝癌等均与亚硝胺有关，所以监测和处理废水中的亚硝酸盐异常重要。

目前，研究污水处理技术和循环使用节约水资源，实现水产养殖废水零排放，主要采用以下几种方法：CN1847167(岳平，一种养殖池塘的水体净化方法)公开了将养殖池塘中央底层的养殖废水提升至另一水槽中进行悬浮有机物分离和自然光化学催化氧化处理，但处理过程繁琐，不易推广；CN101423317(蔡春芳，一种池塘养殖水的净化方法及其净化池)公开了一种池塘养殖水的净化池，呈长条状，其面积为养殖池塘面积的5～20％，沿尾水水流方向设有物理沉淀区、生物沉淀区、复氧区和储水区，且相邻净化区之间通过涵洞相互连通，物理沉淀区种植挺水植物、生物沉淀区种植漂浮植物、复氧区种植沉水植物、储水区种植沉水植物并放养水生经济动物，以及利用该净化池净化池塘养殖水的方法，但系统稳定性差、运行寿命短、水力负荷和污染负荷较低，占地面积很大，容易引起二次污染。CN101475288(梁仲甫，水产养殖水循环过滤系统)公开了一种集臭氧、机械、生物以及液氧转换水等方法相结合的水循环过滤系统，但处理设备多，构建成本昂贵；CN10102374(李谷，一种兼具节水和安全功能的池塘养殖复合系统)公开了一种由鱼池、人工湿地和沟渠三部分构成，将养殖鱼塘废水经过专门的人工湿地和沟渠净化处理的复合系统，但湿地功能单一；CN101642076(刘兴国，一种池塘复合养殖水质调控方法及调控系统)公开了生物净化渠道、人工湿地和粘土陶粒水体净化装置等多级净化装置，但涉及步骤繁琐，周期较长，成本高，应用范围小。

综上所述，本领域迫切需要开发一种池塘养殖污水循环处理系统及污水处理方法，对池塘污水的净化处理从而实现水循环处理及高值化利用。

发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种池塘养殖污水循环处理系统及污水处理方法。该方法利用物理沉降、吸附、化学处理、生物酶反应等技术，为鱼塘养殖业附近的生态环境提供有效保障，建立综合治污措施，帮助解决池塘污水的排放难题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种池塘养殖污水循环处理系统，包括蓄水池、预处理池、固定化酶生物反应装置、检测站和有机蔬菜无土养殖基地；所述的蓄水池的进水口连接池塘，出水口通过闸门连接预处理池；所述预处理池上设有回流管路，使预处理后未达标污水回流至蓄水池或预处理池，出水口通过闸门连接固定化酶生物反应装置；所述固定化酶生物反应装置连接检测站，检测站监控水中的亚硝酸盐含量，监测数据合格后，污水流入有机蔬菜无土养殖基地；所述有机蔬菜无土养殖基地连接池塘，使养殖后的水回收到池塘中循环使用。

所述的蓄水池包括两个以上相互连通的密封沉淀池。

所述的固定化酶反应装置由若干个竖直设置的固定化酶滤板组成，所述固定化酶滤板是由聚氨酯泡沫悬浮体通过网固定形成的滤板。

所述的预处理池包括沉水植物塘污水处理区和重金属处理区，两区之间设有回流管路连接。

所述重金属处理区设有若干跑道式档板，相邻两跑道之间填充有吸附重金属的生物质。

所述生物质为甘蔗原渣、茶叶渣、高粱渣、褐藻渣中的一种或两种以上。

所述沉水植物塘污水处理区中的沉水植物为伊乐藻、黑藻、马来眼子菜、北京水毛茛、轮藻、狐尾藻、小茨藻其中的一种或两种以上；所述有机蔬菜无土养殖基地的蔬菜为莴苣、落葵、西红柿、黄瓜、苦瓜、草莓、樱桃、萝卜、生菜、芹菜、香菜、小白菜、小油菜、空心菜、荷蒿中的一种或两种以上。

所述的有机蔬菜无土养殖基地包括若干栽培管，所述栽培管为直径90mm～110mm的PVC管，管道上打若干个定植孔，孔径1cm～3cm，孔距12cm～15cm，栽培管的供液端与固定化酶生物反应装置管道接通，排液端通过排液管连接池塘。

所述系统进行污水处理的方法，包括如下步骤：

(1)将池塘污水通入蓄水池，经自然沉降实现固液分离，除去污水中的可沉物和漂浮物，过滤后的一次净化水流入预处理池；

(2)一次净化水在预处理池的沉水植物塘污水处理区进行处理，定期测定水中TP、TN、COD、BOD含量，若达到TN≤25mg/L，TP≤1.0mg/L，COD≤100mg/L、BOD≤30mg/L的标准，即为二次净化水，流至重金属处理区；若未达标则通过回流管流回进行循环处理；

(3)二次净化水在重金属处理区进行重金属吸附，定期测定水中Cu、Pb的含量，若达到Cu＜1mg/L、Pb＜1mg/L标准，三次净化水则送至固定化酶反应装置；若未达标则通过回流管流回进行循环处理；

(4)三次净化水流经固定化酶滤板处时与聚氨酯泡沫悬浮体上负载的亚硝酸盐还原酶进行充分反应，降低污水中的亚硝酸盐含量，处理后的水流经检测站，对水中的亚硝酸盐进行数值监测，当NO₂ ^-＜20mg/L后，即为四次净化水，则流入有机蔬菜无土养殖基地；若未达标则通过回流管流回进行循环处理。

所述对水中亚硝酸盐进行数值监测是将经过亚硝酸盐还原酶处理的三次净化水通入检测站反应池，三次净化水与电化学工作站阴极上的亚硝酸盐还原酶发生电荷转移从而产生电流，电流在采集监控设备中转变为电信号传入电脑与上位机控制软件，通过在电脑上控制各部分协同工作，对监测系统中电流、电位信号进行控制和测量，从而起到实时监控处理亚硝酸盐水体中的亚硝酸含量的作用。

本发明所述的工作原理是根据池塘养殖污水不同水质指标的变化情况，设置(1)蓄水池；(2)预处理池；(3)固定化酶生物反应装置；(4)检测站；(5)有机蔬菜无土养殖基地。池塘养殖污水流进蓄水池，其中蓄水池可存水量Q≥2m³，可存储大量池塘养殖污水，以防止流速过快而池塘养殖污水扩散到周围造成交叉污染，同时起到一定的沉淀絮凝作用，得到一次净化水。预处理池包括沉水植物塘污水处理区和重金属处理区，两区之间设有回流管路连接。沉水植物根据其生物作用可降解水中一定的TP、TN、COD、BOD含量，经过沉水植物塘污水处理区的二次净化水进入重金属处理区，而重金属处理区利用甘蔗原渣、茶叶渣、高粱渣、褐藻渣等的吸附作用从而去除重金属，处理后的水为三次净化水。三次净化水流进固定化酶生物反应装置后，在亚硝酸盐还原酶的作用降解三次净化水中的亚硝酸盐含量，处理后的水流经检测站，对水中的亚硝酸盐进行数值监测，当NO₂ ^-＜20mg/L后，即为四次净化水，则流入有机蔬菜无土养殖基地；若未达标则通过回流管流回进行循环处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明涉及池塘养殖废水的资源化循环利用、环境保护、水培蔬菜等领域，较之其他池塘养殖废水处理技术应用范围更加广泛，可以处理大量的池塘养殖废水排出而引起水体富营养化、水体黑臭等问题。

(2)本发明利用预处理后富含有机质的四级净化水来培育有机蔬菜，即可进一步处理池塘养殖污水，又可通过种植有机蔬菜达到一定的经济效益，从而起到耦联增效的作用。

(3)本发明所述的系统工作环境要求低，常温常压下即可进行，反应速率快，亚硝酸盐还原酶效率高，实用性强。

(4)本发明中所使用的亚硝酸盐还原酶投加量较少，基本不会造成产生二次污染，使用方便、成本低、能耗少，十分符合市场的需求。

所述的亚硝酸盐还原酶溶液：由干酪乳杆菌(干酪乳杆菌LCR 6013，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号CGMCCNO.12363)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum DMDL9010，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号CGMCC NO.5172)、蜡样芽孢杆菌(具体可见CN201410390980.0)等菌种制备而得，经溶菌酶溶解以上任意一种细菌细胞壁后即可得到的亚硝酸盐还原酶溶液。

附图说明

图1为本发明处理系统的结构示意图。

图2为蓄水池及预处理池的结构示意图。

图3为固定化酶生物反应装置的结构示意图。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例所表示的范围。

实施例1

广东珠三角地区某池塘，其面积约为1000m²，对其养殖污水进行试验，处理前COD为210.78mg/L，NO₂ ^-为39.01mg/L，TN为92.53mg/L，BOD为98.23mg/L，TP为13.38mg/L，Pb为0.05mg/L，Cu为1.26mg/L。经过对其污水如图1所示改造后，增加池塘养殖污水循环处理系统，包括蓄水池1；预处理池2；固定化酶生物反应装置3；检测站4；有机蔬菜无土养殖基地5。

池塘养殖污水流进蓄水池，其中蓄水池可存水量Q≥2m³，可存储大量池塘养殖污水，以防止流速过快而池塘养殖污水扩散到周围造成交叉污染，同时起到一定的沉淀絮凝作用，得到一次净化水。预处理池包括沉水植物塘污水处理区和重金属处理区(其中填充甘蔗渣6)，两区之间设有回流管路连接。沉水植物为伊乐藻7，根据其生物作用可降解水中一定的TP、TN、COD、BOD含量，经过沉水植物塘污水处理区的二次净化水进入重金属处理区，而重金属处理区的甘蔗原渣利用其吸附作用从而去除重金属，处理后的水为三次净化水。三次净化水流进固定化酶生物反应装置后，在亚硝酸盐还原酶的作用降解三次净化水中的亚硝酸盐含量，处理后的水流经检测站，对水中的亚硝酸盐进行数值监测，当NO₂ ^-＜20mg/L后，即为四次净化水，则流入有机蔬菜无土养殖基地(主要种植莴苣、落葵两种)；若未达标则通过回流管流回进行循环处理。

所述的有机蔬菜无土养殖基地包括若干栽培管，所述栽培管为直径100mm的PVC管，管道上打若干个定植孔，孔径2cm，孔距13cm，栽培管的供液端与固定化酶生物反应装置管道接通，排液端通过排液管连接池塘8。

该鱼塘经过上述方法净化后，检测养殖水净化前后的各项指标，结果如下：

从上表可以看出，本发明的净化方法能够达到珠三角地区养殖废水排放标准，即TN≤25mg/L，TP≤1.0mg/L，COD≤100mg/L、BOD≤30mg/L、Cu＜1mg/L、Pb＜1mg/L，具有良好的实际效果。

实施例2

在珠三角地区一处面积约为500m²的鱼塘进行试验，处理前COD为156.89mg/L，NO₂ ^-为42.92mg/L，TN为89.41mg/L，BOD为82.67mg/L，TP为8.27mg/L，Pb为2.89mg/L，Cu为1.31mg/L。经过对其污水经过图1所示改造后，增加池塘养殖污水循环处理系统，包括蓄水池1；预处理池2；固定化酶生物反应装置3；检测站4；有机蔬菜无土养殖基地5。

池塘养殖污水流进蓄水池，其中蓄水池可存水量Q≥2m³，可存储大量池塘养殖污水，以防止流速过快而池塘养殖污水扩散到周围造成交叉污染，同时起到一定的沉淀絮凝作用，得到一次净化水。图2中预处理池2包括沉水植物塘污水处理区和重金属处理区，两区之间设有回流管路连接。沉水植物为伊乐藻、黑藻、马来眼子菜，根据其生物作用可降解水中一定的TP、TN、COD、BOD含量，经过沉水植物塘污水处理区的二次净化水进入重金属处理区，而重金属处理区的高粱渣利用其吸附作用从而去除重金属，处理后的水为三次净化水。三次净化水流进图3中的固定化酶生物反应装置3后，在亚硝酸盐还原酶的作用降解三次净化水中的亚硝酸盐含量，处理后的水流经检测站，对水中的亚硝酸盐进行数值监测，当NO₂ ^-＜20mg/L后，即为四次净化水，则流入有机蔬菜无土养殖基地(主要种植莴苣、落葵两种)；若未达标则通过回流管流回进行循环处理。

所述的有机蔬菜无土养殖基地包括若干栽培管，所述栽培管为直径110mm的PVC管，管道上打若干个定植孔，孔径3cm，孔距15cm，栽培管的供液端与固定化酶生物反应装置管道接通，排液端通过排液管连接池塘。

经过上述方法净化后，检测养殖水净化前后的各项指标，结果如下，经检测达标后流入无土蔬菜养殖基地。

从上表可以看出，本发明的净化方法能够达到珠三角地区养殖废水排放标准，即TN≦25mg/L，TP≤1.0mg/L，COD≦100mg/L、BOD≤30mg/L、Cu＜1mg/L、Pb＜1mg/L，具有良好的实际效果。且净化后的污水流入无土蔬菜养殖基地实现鱼塘亚硝酸盐水体的循环利用，给蔬菜养殖提供了养分，节约了氮肥、磷肥等有机肥的消耗，创造了经济效益，避免水资源的浪费。

Claims

1.一种池塘养殖污水循环处理系统，其特征在于，包括蓄水池、预处理池、固定化酶生物反应装置、检测站和有机蔬菜无土养殖基地；所述的蓄水池包括两个以上相互连通的密封沉淀池，蓄水池的进水口连接池塘，出水口通过闸门连接预处理池；所述预处理池包括沉水植物塘污水处理区和重金属处理区，金属处理区设有若干跑道式档板，相邻两跑道之间填充有吸附重金属的生物质，预处理池上设有回流管路，使预处理后未达标污水回流至蓄水池或预处理池，出水口通过闸门连接固定化酶生物反应装置；所述固定化酶生物反应装置由若干个竖直设置的固定化酶滤板组成，所述固定化酶滤板是由聚氨酯泡沫悬浮体通过网固定形成的滤板，固定化酶生物反应装置连接检测站，检测站监控水中的亚硝酸盐含量，监测数据合格后，污水流入有机蔬菜无土养殖基地；所述有机蔬菜无土养殖基地连接池塘，使养殖后的水回收到池塘中循环使用。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述生物质为甘蔗原渣、茶叶渣、高粱渣、褐藻渣中的一种或两种以上。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述沉水植物塘污水处理区中的沉水植物为伊乐藻、黑藻、马来眼子菜、北京水毛茛、轮藻、狐尾藻、小茨藻其中的一种或两种以上；所述有机蔬菜无土养殖基地的蔬菜为莴苣、落葵、西红柿、黄瓜、苦瓜、草莓、樱桃、萝卜、生菜、芹菜、香菜、小白菜、小油菜、空心菜、荷蒿中的一种或两种以上。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的有机蔬菜无土养殖基地包括若干栽培管，所述栽培管为直径90mm~110mm的PVC管，管道上打若干个定植孔，孔径1cm~3cm，孔距12cm~15cm，栽培管的供液端与固定化酶生物反应装置管道接通，排液端通过排液管连接池塘。

5.利用权利要求1~4任意一项所述系统进行污水处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将池塘污水通入蓄水池，经自然沉降实现固液分离，除去污水中的可沉物和漂浮物，过滤后的一次净化水流入预处理池；

（2）一次净化水在预处理池的沉水植物塘污水处理区进行处理，定期测定水中TP、TN、COD、BOD含量，若达到TN≤25mg/L，TP≤1.0mg/L，COD≤100mg/L、BOD≤30mg/L的标准，即为二次净化水，流至重金属处理区；若未达标则通过回流管流回进行循环处理；

（3）二次净化水在重金属处理区进行重金属吸附，定期测定水中Cu、Pb的含量，若达到Cu＜1mg/L、Pb＜1mg/L标准，三次净化水则送至固定化酶反应装置；若未达标则通过回流管流回进行循环处理；

（4）三次净化水流经固定化酶滤板处时与聚氨酯泡沫悬浮体上负载的亚硝酸盐还原酶进行充分反应，降低污水中的亚硝酸盐含量，处理后的水流经检测站，对水中的亚硝酸盐进行数值监测，当NO₂ ^-＜20mg/L后，即为四次净化水，则流入有机蔬菜无土养殖基地；若未达标则通过回流管流回进行循环处理。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对水中亚硝酸盐进行数值监测是将经过亚硝酸盐还原酶处理的三次净化水通入检测站反应池，三次净化水与电化学工作站阴极上的亚硝酸盐还原酶发生电荷转移从而产生电流，电流在采集监控设备中转变为电信号传入电脑与上位机控制软件，通过在电脑上控制各部分协同工作，对监测系统中电流、电位信号进行控制和测量，从而起到实时监控处理亚硝酸盐水体中的亚硝酸含量的作用。