CN109368812A - 一种水产养殖污水固定化微生物净化循环装置及净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水产养殖污水固定化微生物净化循环装置及净化方法。所述净化循环装置，包括一罐体；罐体内由下至上依次设有承托层、曝气组件和固定化微生物颗粒和吸附过滤组件；罐体的底部和顶部分别设有入水口和出水口；固定化微生物颗粒装填于第一网篮中；固定化微生物颗粒包埋有净化水质的微生物。本发明不改变原有养殖设施，不添加任何基建设施，同时避免现有微生物修复技术的不足，且成本低、效率高、系统稳定、操作简单，能够有效稳定的进行养殖废水净化，净化后水体能够循环回用，适用于规模化水产养殖。

Description

一种水产养殖污水固定化微生物净化循环装置及净化方法
技术领域
本发明涉及一种水产养殖污水固定化微生物净化循环装置及净化方法，属于水产养殖技术领域。
背景技术
近年来，我国水产养殖业发展迅猛，但养殖模式依然主要采用高消耗、低技术含量的粗放型养殖模式。粗放型养殖生产占地盘、争水源，与外环境进行频繁的水交换，对水资源的需求较大，大量养殖废水随意排放导致水环境污染问题日益严峻。因此，养殖废水的净化及循环再利用成为水产养殖过程中降低水体污染、节约水资源的一个重要内容。
水产养殖废水的处理既不同于工业污水和生活污水的处理，也不同于自来水的深度处理，其浓度介于二者之间，具有出水量大、有机负荷低、废水处理后需有利于养殖回收利用等特点。一些物理、化学技术，如膜分离技术、紫外线消毒等方法虽然修复速度快，但成本高、耗能大，而且二次污染的可能性大，应用受到一定的限制。微生物修复技术是目前水产养殖废水处理的核心和主流，这种方式的优点是处理费用低、适应性广、不造成二次污染等。但其还存在下述缺点：1、需新建曝气池或改造养殖池，基建费用高；2、环境存在有毒物质，效果抑制；3、微生物易受水质环境影响，处理效果不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种水产养殖污水固定化微生物净化循环装置及净化方法，本发明不改变原有养殖设施，不添加任何基建设施，同时避免现有微生物修复技术的不足，且成本低、效率高、系统稳定、操作简单，能够有效稳定的进行养殖废水净化，净化后水体能够循环回用，适用于规模化水产养殖。
本发明所提供的水产养殖污水固定化微生物净化循环装置，包括一罐体；
所述罐体内由下至上依次设有承托层、曝气组件和固定化微生物颗粒和吸附过滤组件；
所述罐体的底部和顶部分别设有入水口和出水口；
所述固定化微生物颗粒装填于第一网篮中；
所述固定化微生物颗粒包埋有净化水质的微生物。
上述的固定化微生物净化循环装置中，所述承托层的铺设厚度为6～10cm；
所述承托层铺设于第一格栅板上；
所述承托层可由砾石或卵石铺设形成；
可铺设大小不等的砾石或卵石；经所述入水口进入的污水在所述承托层的作用下会均匀摊开溢入所述罐体内。
上述的固定化微生物净化循环装置中，所述曝气组件包括鼓风机和微孔曝气增氧盘；
所述鼓风机与所述微孔曝气增氧盘通过通气管路相连通，具体可通过多条通气管路相连通；
所述鼓风机设于所述罐体外，具体可设于所述罐体的顶部；
所述微孔曝气增氧盘固定于第二格栅板上；
所述鼓风机会将空气压入所述微孔曝气增氧盘中释放出大量的微孔气泡，这些气泡将氧气传输到水中，并在浮力作用下向上运动时带动污水循环流通，使得所述固定化微生物颗粒中的微生物接触养分进行繁殖，从而每秒释放出数十亿单位的微生物。
上述的固定化微生物净化循环装置中，所述固定化微生物颗粒的密度可为1～1.5g/cm3；
所述固定化微生物颗粒的铺设厚度可为15～20cm。
所述固定化微生物颗粒包埋的净化水质的微生物为高效净化水质的芽孢杆菌类益生菌；
所述固定化微生物颗粒优选采用中国专利申请(专利号为ZL201510322066.7，发明名称为一种水质净化用细菌固定化颗粒及其制备方法)公开的方法制备的固定化颗粒，该固定化微生物颗粒大小适中，比重略大于水，生物活性强、含菌量高、耐浸泡、机械性能好、使用寿命长。若所述固定化微生物颗粒密度<1g/cm3或>1.5g/cm3时，容易导致颗粒堆积在一起，使得所述固定化微生物颗粒中的微生物接触不到足够的空气和养分而繁殖缓慢。
上述的固定化微生物净化循环装置中，所述第一网篮通过第三格栅板固定于所述罐体上；
所述第一网篮与所述曝气组件之间的间距为20～30cm；
所述第一网篮的直径略小于所述罐体的内径，便于所述通气管路与所述微孔曝气增氧盘连通，同时便于所述净化循环装置运行时间较长一段时间后，对所述固定化微生物颗粒进行补充。
上述的固定化微生物净化循环装置中，所述吸附过滤组件包括生化球和生化棉；
所述生化球装填于第二网篮中；
所述第二网篮的直径略小于所述罐体的内径；
所述生化球的装填高度为1～1.5m；
所述生化球优选为3～5cm的带棉生化球；
所装填的大量的所述生化球能改变水流方向，使微生物和污水流通循环，显著延长水流时间，加大过滤空间；而且为微生物的繁殖生长提供了巨大的生化表面积，使微生物得到更多的空气和营养从而繁殖出更多的生物体。此外，所述生化球在水流中互相翻滚碰撞将固体污染物挤碎，细小的固体污染物更易被微生物吸收、分解、代谢。
上述的固定化微生物净化循环装置中，所述第二网篮通过第四格栅板固定于所述罐体上；
所述生化棉设于第五格栅板上；
所示第五格栅板设于所述第二网篮的上部；
所述生化棉的厚度为7～15cm；
所述生化棉优选为粗孔生化棉；
所述生化棉能够截留系统的部分微生物和未被微生物分解的污染物，有助于罐体中的微生物保持高密度和活性，同时也对水体进行二次吸附过滤，进一步净化水质。
上述的固定化微生物净化循环装置中，所述罐体呈圆柱体，其直径与高度的比值为1：2～2.5，经验证，若该比值>1：2或<1：2.5，则污水与微生物接触面积和时间下降，出水水质不达标。
本发明的固定化微生物净化循环装置进行水产养殖污水净化的原理和过程如下：
水产养殖池的污水经入水口进入至罐体内，经底部承托层后，均匀摊开溢入罐体内。鼓风机将空气压入微孔曝气增氧盘中释放出大量的微孔气泡，这些气泡将氧气传输到水中，并在浮力作用下向上运动时带动污水循环流通，使得固定化微生物颗粒中的微生物接触养分进行繁殖，从而每秒释放出数十亿单位的微生物。这些微生物迅速且持续地成为养殖环境中的优势菌株，对水体中的污染物产生吸收、代谢、降解等功能，同时抑制病原菌的繁殖，减少鱼虾病害的发生。吸附过滤组件中的大量生化球能改变水流方向，使微生物和污水流通循环，显著延长水流时间，加大过滤空间；而且为微生物的繁殖生长提供了巨大的生化表面积，使微生物得到更多的空气和营养从而繁殖出更多的生物体。此外，生化球在水流中互相翻滚碰撞将固体污染物挤碎，细小的固体污染物更易被微生物吸收、分解、代谢。吸附过滤组件中的生化棉能够截留系统中的部分微生物和未被微生物分解的污染物，有助于筒体中的微生物保持高密度和活性，同时也对水体进行二道吸附过滤，进一步净化水质。
利用本发明的固定化微生物净化循环装置进行水产养殖污水处理净化的方法，可按照下述步骤进行：
(1)将所述固定化微生物净化循环装置的所述入水口与养殖池的排污口相连通，所述相连通的管路上设有吸污泵；
将所述固定化微生物净化循环装置的所述出水口与所述养殖池的顶部相连通；
(2)启动所述吸污泵，使所述养殖池内的水产养殖污水流入至所述罐体内并充满所述罐体；
(3)关闭所述吸污泵，向所述罐体内加入细菌培养基；启动所述曝气组件进行曝气培养；
当选择红糖时，可按照下述比例加入所述红糖：红糖浓度为20～50g/L；
(4)启动所述吸污泵，使所述养殖池内的水产养殖污水流入至所述罐体内进行净化处理，然后经处理后的水经所述出水口回流至所述养殖池中。
上述的净化处理方法，所述罐体的体积与所述养殖池的体积比为1：80～120，经验证，若该体积比>1：80，则装置造价成本变大，能耗加大，若该体积比<1：120，出水水质不达标。
步骤(3)，所述曝气培养的时间为1～2天；
所述曝气培养结束后所述罐体内的菌体浓度OD600>0.3；
所述吸污泵为可调节流量水泵。
上述的净化处理方法中，当所述固定化微生物净化循环装置运行7～10天后，重复步骤(3)和(4)。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、投资小，占地面积小，实施方便，无需改造原有养殖池，无需增加任何基建设施，无需固液分离等前置污水处理设备，仅需在养殖系统中添加本发明固定化微生物净化循环装置，即可实现养殖污水净化循环利用。
2、本固定化微生物净化循环装置具有很高的比表面积，高密度的微生物能迅速将水体中的固体污染物进行分解、转化和吸收，保证系统的正常运行，水力负荷可达到7～12m3/(m2·h)。
3、不需要改变原有的养殖方式，若养殖池消毒或鱼病用药时，停开吸污泵，排干净反应装置中的水即可，需要时再按处理方法步骤重新启动。
附图说明
图1为本发明水产养殖污水固定化微生物净化循环装置的结构示意图。
图中各标记如下：
1罐体、2入水口、3第一格栅板、9第二格栅板、24第三格栅板、23第四格栅板、17第五格栅板、4砾石承托层、5，7，20水管、6吸污泵、8微孔曝气增氧盘、10通气管路、11罐盖、12鼓风机、13第一网篮、15第二网篮、14固定化微生物颗粒、16生化球、18生化棉、19出水口、21养殖池、22排污口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，本发明水产养殖污水固定化微生物净化循环装置包括圆筒式的罐体1，罐体1的直径为1.2m，高为2.5m，罐体1的下端设有入水口2，罐体1的顶部侧壁上设有出水口19。罐体1内自下而上依次设有砾石承托层4、曝气组件和固定化微生物颗粒14和吸附过滤组件。其中，大小不等的砾石铺设于第一格栅板3上形成砾石承托层4，铺设厚度为6cm。曝气组件包括鼓风机12和微孔曝气增氧盘8，鼓风机12设于罐体1的罐盖11上，微孔曝气增氧盘8固定于第二格栅板9上，鼓风机12通过通气管路10与微孔曝气增氧盘8相连通，用于向微孔曝气增氧盘压入空气进而释放出大量的微孔气泡。固定化微生物颗粒14装填于第一网篮13中，固定化微生物颗粒14的密度为1.42g/cm3，铺设厚度为20cm，其中包埋的微生物包括枯草芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌和纳豆芽孢杆菌。第一网篮13固定于第三格栅板24上，第一网篮13的直径略小于罐体1的直径，其中，曝气增氧盘8与第三格栅板24之间的间距为25cm。吸附过滤组件包括带棉的生化球16和生化棉18，生化球16装填于第二网篮15中，生化球16的直径为42mm，铺设高度为1.2m，第二网篮15通过第四格栅板23固定于罐体1上；第二网篮15上方的第五格栅板17铺设有厚度为10cm的生化棉18，第二网篮15的直径略小于罐体1的直径。
使用本发明水产养殖污水固定化微生物净化循环装置时，按照图1所示的方式与养殖池21连通：入水口2通过水管5链接吸污泵6，吸污泵6的另一端通过水管7连接养殖池的排污口22。出水口19通过水管20与养殖池21相连。
本实施例采用的养殖池21为浅锥型，直径为12m，深度为2m，养殖约50kg鳗鱼，每日投喂饲料2次，每次投喂1.5kg。
按照下述步骤对养殖池污水进行净化处理：
(1)打开吸污泵6，设置流量为10m3/h，使鳗鲡养殖池21中的污水充满罐体1；
(2)关闭吸污泵6，加入红糖50kg，打开鼓风机12，进行常温曝气培养24h，使罐体1中的菌体浓度OD600＝0.421；
(3)打开吸污泵6，喂料结束2h内流量为8m3/h，喂料结束2h后流量为10m3/h，将鳗鲡养殖污21水引入装置中进行净化处理，装置的出水通过水管20回流至养殖池21中。
本发明水产养殖污水固定化微生物净化循环装置连续运行5天，根据《淡水池塘养殖水排放要求》(SC/T9101-2007)对养殖池和装置中的水质进行检测，检测结果参见如表1中所示。
由表1中的检测结果可以看出，本发明的固定化微生物净化循环装置对水产养殖池中的水质具有明显的净化作用，装置中水质的悬浮物、高锰酸盐指数、氨氮、硝态氮、亚硝态氮等指标明显低于养殖池中的水质。
表1养殖池和装置中的水质检测结果
序号 项目 养殖池 装置出水
1 悬浮物，mg/L 31 12
2 pH 6.85 6.93
3 高锰酸盐指数，mg/L 8.28 5.15
4 氨氮，mg/L 1.56 0.78
5 硝态氮，mg/L 0.46 0.18
6 亚硝态氮，mg/L 0.28 0.14

Claims (10)

1.一种水产养殖污水固定化微生物净化循环装置，包括一罐体；
所述罐体内由下至上依次设有承托层、曝气组件和固定化微生物颗粒和吸附过滤组件；
所述罐体的底部和顶部分别设有入水口和出水口；
所述固定化微生物颗粒装填于第一网篮中；
所述固定化微生物颗粒包埋有净化水质的微生物。
2.根据权利要求1所述的固定化微生物净化循环装置，其特征在于：所述承托层的铺设厚度为6～10cm；
所述承托层铺设于第一格栅板上；
所述承托层由砾石或卵石铺设形成。
3.根据权利要求1或2所述的固定化微生物净化循环装置，其特征在于：所述曝气组件包括鼓风机和微孔曝气增氧盘；
所述鼓风机与所述微孔曝气增氧盘通过通气管路相连通；
所述鼓风机设于所述罐体外；
所述微孔曝气增氧盘固定于第二格栅板上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的固定化微生物净化循环装置，其特征在于：所述固定化微生物颗粒的密度为1～1.5g/cm3；
所述固定化微生物颗粒的铺设厚度为15～20cm。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的固定化微生物净化循环装置，其特征在于：所述第一网篮通过第三格栅板固定于所述罐体上；
所述第一网篮与所述曝气组件之间的间距为20～30cm；
所述第一网篮的直径略小于所述罐体的内径。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的固定化微生物净化循环装置，其特征在于：所述吸附过滤组件包括生化球和生化棉；
所述生化球装填于第二网篮中；
所述第二网篮的直径略小于所述罐体的内径；
所述生化球的装填高度为1～1.5m。
7.根据权利要求6所述的固定化微生物净化循环装置，其特征在于：所述第二网篮通过第四格栅板固定于所述罐体上；
所述生化棉设于第五格栅板Ⅴ上；
所示第五格栅板设于所述第二网篮的上部；
所述生化棉的厚度为7～15cm。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的固定化微生物净化循环装置，其特征在于：所述罐体呈圆柱体，其直径与高度的比值为1：2～2.5。
9.一种水产养殖污水微生物净化处理方法，包括如下步骤：
(1)将权利要求1-8中任一项所述固定化微生物净化循环装置的所述入水口与养殖池的排污口相连通，所述相连通的管路上设有吸污泵；
将权利要求1-8中任一项所述固定化微生物净化循环装置的所述出水口与所述养殖池的顶部相连通；
(2)启动所述吸污泵，使所述养殖池内的水产养殖污水流入至所述罐体内并充满所述罐体；
(3)关闭所述吸污泵，向所述罐体内加入细菌培养基；启动所述曝气组件进行曝气培养；
(4)启动所述吸污泵，使所述养殖池内的水产养殖污水流入至所述罐体内进行净化处理，然后经处理后的水经所述出水口回流至所述养殖池中。
10.根据权利要求9所述的净化处理方法，其特征在于：所述罐体的体积与所述养殖池的体积比为1：80～120；
步骤(3)，所述曝气培养的时间为1～2天；
所述曝气培养结束后所述罐体内的菌体浓度OD600>0.3；
所述吸污泵为可调节流量水泵。
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