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

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

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

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％。

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。

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。

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

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。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一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，

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；

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；

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；

所述臭氧杀菌消毒池通过臭氧降低COD、去除水色、杀灭水体中微生物；

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；

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。

所述室外固体废弃物压榨池与各池保持液位差。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

各所述废物收集管道上均设有输送泵和开启阀门。

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：

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；

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COD浓度；

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；

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及去除水色。

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。

本发明的优点及有益效果是：

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，COD去除率最高可达70％以上，出水处无大肠杆菌检 出

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，除净化水质外，还可产生额外经济效 益。

3.本发明室外压榨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。

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。

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

图1为本发明的结构示意图；

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

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。

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COD、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。

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。

各废物收集管道上均设有输送泵和开启阀门，室外固体废弃物压榨池8 与各池保持液位差。

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，通过提升泵养殖废水进入机械 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，用作海参饲料或直接送至污水处理厂处理。

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10度坡度，有利于废水流入生物填料滤池2内。

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。

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。

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。

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。

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。

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COD含量、氧化营养盐，去除水色及 杀菌消毒。

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。

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。

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：

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；

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COD；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；

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；

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；

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。

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；

7)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、运行频率、增氧等，从而实现整 套系统的自动化运行。

本发明的工作原理是：

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COD；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COD 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COD。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。

实施例一

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/水泵将残 饵粪便、活性污泥等直接转移至室外压榨池处理。

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，COD去除率最高可达70％以上，出水处无大肠杆菌检出。

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。

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(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)，其中，

所述机械过滤池(1)移除水体中的大颗粒物至室外固体废弃物压榨池(8)内；

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(5)通过臭氧降低COD、去除水色、杀灭水体中微生物；

所述排水监测系统(6)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(7)根据排水监测系统(6)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(8)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(2)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泵和开启阀门。

10.一种利用权利要求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(2)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；

4)经过工程藻养殖池(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(7)通过排水监测系统(6)监测数据控制各池的开启和关闭。