CN108439711A - 一种工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于海水养殖技术领域,特别涉及一种工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统及方法。包括机械过滤池,移除水体中的大颗粒物至室外固体废弃物压榨池内;生物填料滤池,去除水体中溶解态的氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐、有机物等,过滤水体中微小悬浮物质,污泥排至室外固体废弃物压榨池内;工程藻养殖池和海水植物净化池,分别通过工程藻和海水植物去除水体中溶解的氮、磷营养盐,吸附微小悬浮物;臭氧杀菌消毒池,通过臭氧降低COD、氧化营养盐、去除水色、杀灭水体中微生物;排水监测系统用于检测系统排水水质;中央控制系统根据排水监测系统对各池进行实时操控。本发明自动化程度和可控性高、占地面积较小、单位时间处理养殖废水量大。

Description

一种工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统及方法
技术领域
[0001]本发明属于海水养殖技术领域,特别涉及一种工厂化海水养殖废水一体化处理 净化系统及方法。
背景技术
[0002]中国是水产养殖大国,养殖产量占世界第一。据2017年中国渔业统计年鉴显示, 2016年我国海水养殖产量1963.13万吨,占海水产品产量的56.25 %。
[0003]近二十年来,陆基海水工厂化养殖,尤其是循环水养殖模式,可通过优化养殖水 环境,实现鱼虾等水产生物的高密度养殖。与此同时,混合有大量残饵、水产动物粪便、投 入品溶出物及代谢产物的养殖废水直接或经简单处理后直接排入环境中,易造成部分区 域富营养化,如何处理而无害化排放,或再循环利用逐渐成为海水养殖产业能否满足环保 要求而实现健康持续发展的关键。
[0004]
[0005] 与淡水养殖废水相比,海水养殖废水无法直接作为农作物的肥料,存在处理程序 复杂、处理周期长等问题。淡水养殖废水可通过构建淡水人工湿地,利用蔬菜、植物、底栖 鱼类等吸收养殖废水中营养物质,达到净化水体目的。目前实际生产中,海水养殖废水一 般经简单初级沉淀后直接排海,很难达到相关法律法规对排放水水质指标的要求。
[0006] 目前,已有关于养殖废水处理的装置和方法,主要针对与淡水养殖废水,通过初 沉淀、淡水植物吸收进行处理;而针对海水养殖废水的相关设计,存在处理周期相对较长, 效果有限、占地面积大,可控性小、单位时间处理水体量有限等缺点。
发明内容
[0007] 针对上述问题,本发明的目的在于提供一种工厂化海水养殖废水一体化处理净 化系统及方法,此系统具有自动化程度和可控性高、占地面积相对较小、单位时间处理养 殖废水量大等特点。
[0008] 为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
[0009] —种工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统,包括排水监测系统、中央控制系 统及依次连通的机械过滤池、生物填料滤池、工程藻养殖池、海水植物净化池和臭氧杀菌 消毒池,其中,
[0010] 所述机械过滤池移除水体中的大颗粒物至室外固体废弃物压榨池内;
[0011] 所述生物填料滤池通过填料上附着的生物膜去除水体中溶解态的氨氮和亚硝酸 盐氮,过滤水体中小悬浮物质,悬浮物沉淀形成的污泥排至室外固体废弃物压榨池内;
[0012] 所述工程藻养殖池和所述海水植物净化池分别通过工程藻和海水植物去除水体 中溶解的氮、磷营养盐;
[0013] 所述臭氧杀菌消毒池通过臭氧降低C0D、去除水色、杀灭水体中微生物;
[0014] 所述排水监测系统设置于所述臭氧杀菌消毒池的出水处,用于检测系统排水水 质;
[0015] 所述中央控制系统根据排水监测系统对各池进行实时操控。
[0016] 所述室外固体废弃物压榨池与各池保持液位差。
[0017] 所述机械过滤池内设有至少一台过滤机,所述过滤机的废物出口与所述废物收 集管道连通。
[0018] 所述机械过滤池与所述生物填料滤池之间设有利于废水流入所述生物填料滤池 内的坡度。
[0019] 所述生物填料滤池的水面处设置悬挂有毛刷弹性填料的拉绳,底部布设曝气装 置,所述生物填料滤池底部与所述废物收集管道连通。
[0020] 所述工程藻养殖池中布放有内置光源的藻类生物反应器,或直接布设海水藻类。
[0021] 所述工程藻养殖池中投加滤食性贝类,所述工程藻养殖池的底部布设曝气装置。
[0022] 所述海水植物净化池内布置无水栽培漂浮状态的海水植物,通过所述海水植物 的发达根系吸附水体中的悬浮物,去除水体中亚硝酸盐氮或硝态氮。
[0023] 各所述废物收集管道上均设有输送泵和开启阀门。
[0024] 一种工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统的处理净化方法,所述方法包括 以下几个步骤:
[0025] 1)养殖废水首先通过机械过滤池,通过机械过滤池内的机械过滤机去除大颗粒 悬浮物,收集的固体颗粒输送至室外固体废弃物压榨池进一步浓缩;
[0026] 2)经过机械过滤池内过滤完的废水进入生物填料滤池内,过滤水体中悬浮物质、 去除水中还原性物质,降低C0D浓度;通过硝化细菌将氨氮转化为植物可吸收的亚硝酸盐 或硝酸盐,形成的活性污泥通过重力作用沉降池底;
[0027] 3)经过生物填料滤池处理的废水利用坡道位差进入工程藻养殖池内,池中放置 多个工程藻生长反应器,或直接投放海水藻类;工程藻可以吸收水体中的营养盐,调节养 殖水体pH值,降低C0D浓度;
[0028] 4)经过工程藻养殖池的水体再流至海水植物净化池,悬浮在水面的海水植物可 通过根系吸收海水中多余营养盐,调节水体微生物环境;
[0029] 5)最后养殖废水流经臭氧杀菌消毒池,臭氧可有效去除水体还原性物质、杀灭多 余微生物、降低C0D及去除水色。
[0030] 6)通过设置在臭氧杀菌消毒池排放水处的排水监测系统监测排水水质,中央控 制系统通过排水监测系统监测数据控制各池的开启和关闭。
[0031] 本发明的优点及有益效果是:
[0032] 1 •本发明处理方式多样化:针对大流量、富含氮、磷营养盐、养殖生物残饵粪便的 养殖废水,将物理机械过滤、生物处理及杀菌消毒有机结合,建立工厂化海水养殖废水一 体化处理系统,水体净化效果好:氨氮、悬浮物去除率最高可达90 %以上,C0D去除率最高 可达70%以上,出水处无大肠杆菌检出
[0033] 2.本发明水体中颗粒物去除以机械过滤机去除为主,活性污泥沉降、贝类吸收去 除为辅,其可控性和去除率较絮凝沉淀等处理手段高;水体总溶解态的物质依靠微生物和 植物互补吸收,去除效果佳。同时机械过滤收集的浓缩残饵、粪便经发酵后可作为海参饲 料;引入工程藻、贝类养殖环节,可有效利用水体营养盐和饲料中营养物质,除净化水质 夕卜,还可产生额外经济效益。
[0034] 3.本发明室外压搾池与其他处理池有一定液位差,平日可直接通过开启废物收 集管道阀门直接将过滤机废物及生物滤池中活性污泥导入压榨池中,无额外能耗;同时废 物收集管道亦设置水泵,留做彻底吸污用。
[0035] 4 •本发明工程藻养殖池中放置的多个工程藻生长反应器中内置光源,可促使藻 类夜间亦进行光合反应,吸收水中氮磷等。工程藻养殖池中工程藻无法进行有性繁殖,养 殖操作简单,不用担心孢子体附着于池壁或带入尾水中,或影响回用。
[0036] 5.本发明系统自动化程度和可控性高:水处理系统配置智能化控制系统和出水 水质监测系统,可实现整套系统的自动化运行。
附图说明
[0037]图1为本发明的结构示意图;
[0038]图中:1为机械过滤池,2生物填料滤池,3工程藻养殖池,4海水植物净化池,5臭氧 杀菌消毒池,6排水监测系统,7中央控制系统,8室外固体废弃物压榨池。
具体实施方式
[0039]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和具体实施例对 本发明进行详细描述。
[0040]如图1所示,本发明提供的一种工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统,包括 设置于室内的排水监测系统6、中央控制系统7及依次连通的机械过滤池1、生物填料滤池 2、工程藻养殖池3、海水植物净化池4和臭氧杀菌消毒池5,及设置于室外的室外固体废弃 物压榨池8,其中机械过滤池1移除水体中的大颗粒物至室外固体废弃物压榨池8内;生物 填料滤池2通过填料上附着的生物膜去除水体中溶解态的氨氮和亚硝酸盐氮,过滤水体中 小悬浮物质,悬浮物沉淀形成的污泥排至室外固体废弃物压榨池8内;工程藻养殖池3和 海水植物净化池4分别通过工程藻和海水植物去除水体中溶解的氮、磷营养盐;臭氧杀菌 消毒池5通过臭氧降低C0D、去除水色、杀灭水体中微生物;排水监测系统6设置于臭氧杀菌 消毒池5的出水处,用于检测系统排水水质;中央控制系统7根据排水监测系统6对各池进 行实时操控。
[0041]各池均通过废物收集管道与室外固体废弃物压榨池8连通,工程藻养殖池3、海水 植物净化池4及臭氧杀菌消毒池5与机械过滤池1和生物填料滤池2呈U型回转结构,节省占 地面积。
[0042]各废物收集管道上均设有输送栗和开启阀门,室外固体废弃物压榨池8与各池保 持液位差。
[0043]机械过滤池1内设有至少一台过滤机,过滤机的废物出口与废物收集管道连通。 机械过滤池1配备养殖废水进入管,通过提升栗养殖废水进入机械过滤池1内进行物理过 滤。机械过滤池1内根据水体流量,配置1-2台履带式过滤机,过滤机废物出口连接一废物 收集管道。养殖废水进入后首先经过机械过滤去除大颗粒悬浮物,收集的以残饵粪便为主 的颗粒物通过过滤机废物收集管道流出,进入室外固体废弃物压榨池8内;浓缩后的颗粒 物可经益生菌发酵后,用作海参词料或直接送至污水处理厂处理。
[0044]生物填料滤池2与机械过滤池1通过管道连通,生物填料滤池2与机械过滤池有1〇 度坡度,有利于废水流入生物填料滤池2内。
[0045]生物填料滤池2的水面处设置拉绳,拉绳上悬挂有毛刷弹性填料;底部布设曝气 装置,按需开启。随着系统成熟,毛刷填料上生物膜可以去除水体中溶解态的氨氮、亚硝酸 盐氮、硝酸盐、有机物等;毛刷可以附着去除水体中微小悬浮物质,通过重力作用沉降至池 底。同时池底设置的污泥流出管道,可将产生的多余污泥及沉淀颗粒物直接输送至废物收 集管道,进入室外固体废弃物压榨池8内。
[0046]工程藻养殖池3与生物填料滤池2,工程藻养殖池3的上方搭建横条,横条上悬挂 有内置光源的藻类生物反应器,或直接布设适合室内养殖的海水藻类(夜间补光),例如龙 须菜等。通过藻类光合作用去除水体中亚硝酸盐氮、硝态氮。同时根据水体流量和水体溶 解氧情况,可增加曝气装置。
[0047]工程藻养殖池3的底部放养牡蛎、紫贻贝等滤食性贝类,吸收水体中残留微小悬 浮物和长期运行可能产生的各类微藻。
[0048]海水植物净化池4内布置无水栽培漂浮状态的大米草、海篷子等海水植物,通过 海水植物的发达根系吸附水体中的微小悬浮物,去除水体中亚硝酸盐氮、硝态氮等,降低 COD。
[0049] 工程藻养殖池3和海水植物净化池4的体积比例、藻种类、海水植物种类、滤食性 贝类种类可根据养殖废水量和排放温度有所不同。
[0050] 臭氧杀菌消毒池5配置臭氧机一台,根据天气、生物滤池和工程藻、海水植物滤池 工作效率等,由中央控制系统调整产臭氧量,利用臭氧的强氧化作用去除水体中剩余还原 性物质、降低C0D含量、氧化营养盐,去除水色及杀菌消毒。
[0051] 中央控制系统7与机械过滤池1中过滤机操控(开启、运转频率)、生物填料滤池2、 工程藻养殖池3的曝气装置的开启、臭氧杀菌消毒池5的臭氧机操控(开启、功率)、室外压 榨机操控相串联,根据水质情况,控制相关水处理环节的开启情况。
[0052]系统出水口处配置排水监测系统6,监测排放水温度、pH、溶解氧等,及时将水质 信息反馈至中央控制系统7,从而控制各个水处理环节的开启、关闭。
[0053] 一种工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统的处理净化方法,包括以下几个 步骤:
[00M] 1)养殖废水首先通过机械过滤池1,通过机械过滤池1内的机械过滤机去除大颗 粒悬浮物,收集的固体颗粒输送至室外固体废弃物压榨池8进一步浓缩;浓缩颗粒物经益 生菌发酵可作为海参饲料,实现残饵粪便中高蛋白物质的充分利用;或者直接由污水处理 厂处置;
[0055] 2)水泵将经过机械过滤池1内过滤完的废水抽提至以毛刷等弹性填料为主的生 物填料滤池2内,硝化细菌等将氨氮转化为植物可吸收的亚硝酸盐、硝酸盐等物质、过滤水 体中超悬浮物质、去除水中还原性物质,降低C0D;形成的活性污泥通过重力作用沉降池 底,周期性通过开启池底排污管道进入压榨机;
[0056] 3)经过生物滤池处理的废水利用坡道位差进入工程藻养殖池。池中放置多个工 程藻生长反应器,或直接投放其他适宜藻。工程藻只可进行营养繁殖,养殖操作简单,收获 品可作为幼鲍的饲料。工程藻可以有效吸收水体中亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐、二氧化碳 等,调节养殖水体pH值,降低COD浓度。同时池中投放的牡蛎、紫贻贝等贝类,滤食悬浮物及 系统长期运行可能产生的微藻;
[0057] 4)经过工程藻养殖池的水体再流至海水植物净化池,悬浮在水面的大米草等海 水植物可通过根系吸收海水中多余营养盐,调节水体微生物环境;
[0058] 5)最后养殖废水流经臭氧杀菌消毒池,臭氧可有效去除水体还原性物质、杀灭多 余微生物、降低COD、去除水色。
[0059] 6)在排放水处设置水质监测系统,根据要求配置相关监测探头,例如温度、溶氧、 pH、氨氮等;
[0060] 7) —体化处理系统各个环节串联,配置智能化控制系统,通过排放水处水质监测 情况,自动控制各个环节的开启、运行频率、增氧等,从而实现整套系统的自动化运行。 [0061]本发明的工作原理是:
[0062]养殖废水首先通过机械过滤机,去除大颗粒悬浮物,收集的固体颗粒可通过益生 菌发酵作为海参饲料,实现残饵、粪便中高蛋白物质的充分利用;经机械过滤处理的废水 抽提至以毛刷等弹性填料为主的生物填料滤池2,氨氮转化为植物可吸收的亚硝酸盐、硝 酸盐等物质,过滤水体中超悬浮物质,去除水中还原性物质,降低C0D;经生物滤池处理的 废水进入工程藻养殖池3,池中投放多个工程藻生长反应器和滤食贝类。工程藻可以有效 吸收水体中亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐、二氧化碳等物质,调节养殖水体pH值,降低⑶D浓 度;滤食贝类可吸收水体中微小悬浮物。经工程藻养殖池3的水体再流至海水植物净化池 4,悬浮在水面的大米草等海水植物可通过根系吸收海水中多余营养盐,并调节水体微生 物环境。最后经前期处理的养殖废水进入臭氧杀菌消毒池。此步骤为应急环节,在生物处 理效率较低、水体微生物超标情况下开启,可有效去除水体还原性物质、杀灭多余微生物、 降低C0D。在系统出水口设置水质监测系统,根据要求配置相关监测探头,实时监测水温、 溶氧、PH、氨氮等;一体化处理系统各个环节串联,配置智能化控制系统,通过排放水处水 质监测情况,自动控制各个环节的开启和关闭,从而实现整套系统的自动化运行。
[0063] 实施例一
[00M]本发明在天津塘沽区养殖企业进行试验,建设室内处理搭棚一处,涵盖机械过滤 池(履带式过滤机2台)、生物填料滤池、工程藻养殖池、海水植物净化池、臭氧杀菌消毒池、 排水监测系统、中央控制系统。室外修建压榨池(压榨机1台)。微滤机废物出口,生物滤池 底部铺设的排污管道通过废物收集管道直接与压榨机相连。开启废物收集管道阀门,可通 过液位差/水栗将残饵粪便、活性污泥等直接转移至室外压榨池处理。
[0065]企业排放尾水排放量为1000m3/h,氨氮初始浓度最高可达9mg/L,悬浮物可达 100mg/L。经过该装置处理后,氨氮、悬浮物去除率最高可达90%以上,⑶D去除率最高可达 70%以上,出水处无大肠杆菌检出。
[0066]本发明针对工厂化高密度养殖所产生的大流量、富含营养盐、残饵粪便的养殖废 水,以自动化机械过滤、微生物硝化吸收、大型藻类养殖、海水植物根部吸附、贝类滤食及 臭氧氧化消毒为主要处理手段,同时配备水质监测和水处理智能化控制的一体化养殖尾 水处理净化系统。此系统具有自动化程度和可控性高、占地面积相对较小、单位时间处理 养殖废水量大等特点。
[0067]以上所述仅为本发明的实施方式,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明 的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等,均包含在本发明的保护范围 内。

Claims (10)

1. 一种工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统,其特征在于,包括排水监测系统 ⑹、中央控制系统⑺及依次连通的机械过滤池(1)、生物填料滤池(2)、工程藻养殖池、 海水植物净化池⑷和臭氧杀菌消毒池(5),其中, 所述机械过滤池⑴移除水体中的大颗粒物至室外固体废弃物压榨池⑻内; 所述生物填料滤池(2)通过填料上附着的生物膜去除水体中溶解态的氨氮和亚硝酸盐 氮,过滤水体中小悬浮物质,悬浮物沉淀形成的污泥排至室外固体废弃物压榨池(8)内; 所述工程藻养殖池(3)和所述海水植物净化池(4)分别通过工程藻和海水植物去除水 体中溶解的氮、磷营养盐; 所述臭氧杀菌消毒池⑸通过臭氧降低⑶D、去除水色、杀灭水体中微生物; 所述排水监测系统⑹设置于所述臭氧杀菌消毒池(5)的出水处,用于检测系统排水水 质; 所述中央控制系统⑺根据排水监测系统⑹对各池进行实时操控。
2. 根据权利要求1所述的工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统,其特征在于,所述 室外固体废弃物压榨池©)与各池保持液位差。
3. 根据权利要求1所述的工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统,其特征在于,所述 机械过滤池(1)内设有至少一台过滤机,所述过滤机的废物出口与所述废物收集管道连通。
4. 根据权利要求1所述的工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统,其特征在于,所述 机械过滤池(1)与所述生物填料滤池(2)之间设有利于废水流入所述生物填料滤池(2)内的 坡度。
5. 根据权利要求1所述的工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统,其特征在于,所述 生物填料滤池⑵的水面处设置悬挂有毛刷弹性填料的拉绳,底部布设曝气装置,所述生物 填料滤池(2)底部与所述废物收集管道连通。
6. 根据权利要求1所述的工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统,其特征在于,所述 工程藻养殖池(3)中布放有内置光源的藻类生物反应器,或直接布设海水藻类。
7. 根据权利要求6所述的工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统,其特征在于,所述 工程藻养殖池(3)中投加滤食性贝类,所述工程藻养殖池(3)的底部布设曝气装置。
8. 根据权利要求1所述的工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统,其特征在于,所述 海水植物净化池(4)内布置无水栽培漂浮状态的海水植物,通过所述海水植物的发达根系 吸附水体中的悬浮物,去除水体中亚硝酸盐氮或硝态氮。
9. 根据权利要求1所述的工厂化海水养殖废水一体化处理净化系统,其特征在于,各所 述废物收集管道上均设有输送栗和开启阀门。
10. —种利用权利要求1_9任一项所述系统进行海水养殖废水的处理净化方法,其特征 在于,所述方法包括以下几个步骤: 1) 养殖废水首先通过机械过滤池(1),通过机械过滤池(1)内的机械过滤机去除大颗粒 悬浮物,收集的固体颗粒输送至室外固体废弃物压榨池(8)进一步浓缩; 2) 经过机械过滤池(1)内过滤完的废水进入生物填料滤池(2)内,过滤水体中悬浮物 质、去除水中还原性物质,降低COD浓度;通过硝化细菌将氨氮转化为植物可吸收的亚硝酸 盐或硝酸盐,形成的活性污泥通过重力作用沉降池底; 3) 经过生物填料滤池⑵处理的废水利用坡道位差进入工程藻养殖池(3)内,池中放置 多个工程藻生长反应器,或直接投放海水藻类;工程藻可以吸收水体中的营养盐,调节养殖 水体pH值,降低COD浓度; 一 4) 经过工程藻养殖池⑶的水体再流至海水植物净化池(4),悬浮在水面的海水植物可 通过根系吸收海水中多余营养盐,调节水体微生物环境; 5) 最后养殖废水流经臭氧杀菌消毒池(5),臭氧可有效去除水体还原性物质、杀灭多余 微生物、降低COD及去除水色。 ^ 6) 通过设置在臭氧杀菌消毒池(5)排放水处的排水监测系统(6)监测排水水质,中央控 制系统通过排水监测系统⑹监测数据控制各池的开启和关闭。
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