CN111268871B - 一种对虾繁育污水净化处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种对虾繁育污水净化处理装置，主要包括、沉淀区、石英砂处理区、喷淋区和树脂处理区；其中，沉淀区的出水口处设有过滤网；石英砂处理区底部铺设石英砂，石英砂铺设厚度不低于30cm，污水经过石英砂处理区后进入喷淋区，喷淋区上部设有喷淋口，喷淋区底部设有曝气机和加热器；喷淋区处理后的污水进入树脂处理区的环形管，环形管前端装填有石灰石层和后端装填有树脂层。本发明不仅可以实现对虾养殖污水的净化，且能够定量控制处理后的水体中的氮磷含量和比例，使得水体可以直接应用于海链藻等藻类的培养，节约水资源的同时，实现氮、磷等营养物的充分利用，节约能源。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种对虾繁育污水净化处理装置。
背景技术
对虾养殖污水中含有对虾排泄物、残余饲料、残余药物等，是高氨氮、磷、有机物和固体含量的废水，直接排放可对环境造成极大的环境污染问题。基于无害化、资源化、减量化和综合利用的原则，对养殖废水经过净化处理，可实现污水的再利用，发展循环经济。养殖污水的净化处理是用物理、化学和生物等方法将污染物分离或转化为无害物，从而达到洁净和重新利用的目的。在污水中含有不可或缺的氮和磷元素，作为不可再生的资源，污水中氮磷的排放也是氮磷消耗的重要途径，而如何经济有效的回收污水中的氮磷资源是目前研究的关键。
养殖污水中含有一定的营养成分，可应用于藻类的培养。海链藻等藻类是对虾养殖中常见的饵料，除二氧化碳外，海链藻的营养物直接来源于水体，其中，氮、磷的含量和比例对海链藻的生长具有显著影响，研究显示，氮磷比为12～20:1时海链藻能够保持指数型增长。为了实现资源的循环利用以及节约水资源，对对虾养殖污水进行净化处理，使其满足海链藻等藻类培养的需要，是对虾养殖污水净化处理工程的一个重要方向。目前常见的养殖污水处理装置及处理方法主要基于满足排放标准的目的，暂未发现能够定量控制养殖污水氮磷比的相关研究。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种对虾繁育污水净化处理装置。
本发明的技术方案是：
一种对虾繁育污水净化处理装置，包括以下结构：进水口、沉淀区(1)、石英砂处理区(2)、喷淋区(3)、树脂处理区(4)和排水口；其中，沉淀区(1)、石英砂处理区(2)、喷淋区(3)、树脂处理区(4)之间通过水管(8、11、14)连接，水管上设有阀门；沉淀区(1)的出水口处设有过滤网(13)，使得沉淀区处理后的污水必须经过过滤网过滤后才能排入石英砂处理区(2)；石英砂处理区(2)底部铺设石英砂(10)，石英砂铺设厚度不低于30cm，污水从水管(11)进入石英砂处理区(2)后通过石英砂，然后进入水管(8)；污水从水管(8)进入喷淋区(3)，喷淋区(3)上部设有喷淋口(9)，喷淋区(3)底部设有曝气机(7)和加热器(15)；喷淋区(3)处理后的污水通过水管(14)进入树脂处理区(4)的环形管(6)，环形管(6)前端装填有石灰石层和后端装填有树脂层。
优选的，滤网孔径1～2mm，石英砂滤料的粒径为0.5～1mm，石灰石的粒径为3～5mm。
优选的，树脂型号为001×7。
优选的，石灰石与树脂的体积比为1:4～5。
本发明还具体公开了该对虾繁育污水净化处理装置的使用方法，包括以下步骤：
(1)对虾繁育污水从进水口进入沉淀区，静置24～48h后，开启水管阀门，污水首先经过滤网过滤后由水管进入石英砂处理区；
(2)污水经石英砂处理后进入喷淋区，使用喷淋液对污水进行喷淋处理，同时底部曝气机处于开启状态，使水中溶氧大于4mg/L；所述喷淋液为体积浓度3～5％的次氯酸钠溶液；每立方米水体的喷淋量为30～50ml/h；喷淋处理1.5～2h后停止喷淋，曝气机仍处于开启状态，开启加热器使水体温度达到40～45℃，保持温度至少30min，然后关闭加热器，待水体温度自然回落至30℃以下后，接入枯草芽孢杆菌使得水体中枯草芽孢杆菌的浓度为104～105cfu/ml，12～24h后开启阀门将水排入树脂处理区的环形管；
(3)水体依次通过环形管中的石灰石层和树脂层进行净化。
优选的，所述枯草芽孢杆菌经过以下方法驯化培养：
将枯草芽孢杆菌接种至原始驯化培养基中，原始驯化培养基含有葡萄糖、柠檬酸钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、硝酸钾、氯化钠和蒸馏水；以30±2℃，转速100rpm震荡培养，2d后转入新的驯化培养基中继续培养，新的驯化培养基中磷酸二氢钾的含量提升至6.0mg/L、磷酸二氢钠的含量提升为2.7mg/L、硝酸钾的含量提升至1.4mg/L，其他成分含量与原驯化培养基一致；后续保持以新的驯化培养基培养，每2d更换一次培养基，20天后取纯化后的菌种备用。
具体的，原始驯化培养基为葡萄糖10g、柠檬酸钠4.5g、磷酸二氢钾4.5mg、磷酸二氢钠2mg、硝酸钾1.1mg、氯化钠0.3g、加蒸馏水至1L。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明不仅可以实现对虾养殖污水的净化，且能够定量控制处理后的水体中的氮磷比，使得水体可以直接应用于海链藻等藻类的培养，节约水资源的同时，实现氮、磷等营养物的充分利用，节约能源。
附图说明
图1：本发明实施例1所述的对虾繁育污水净化处理装置，图中，1-沉淀区，2-石英砂处理区，3-喷淋区，4-树脂处理区，5-泵，6-环形管，7-曝气机，8-水管，9-喷淋口，10-石英砂，11-水管，12-阀门，13-过滤网，14-水管，15-加热器；图中箭头代表水流方向。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种对虾繁育污水净化处理装置，依据污水处理的顺序，包括以下结构：进水口、沉淀区(1)、石英砂处理区(2)、喷淋区(3)、树脂处理区(4)和排水口；其中，沉淀区(1)、石英砂处理区(2)、喷淋区(3)、树脂处理区(4)之间通过水管(8、11、14)连接，水管上设有阀门；沉淀区(1)的出水口处设有过滤网(13)，使得沉淀区处理后的污水必须经过过滤网过滤后才能排入石英砂处理区(2)；石英砂处理区(2)底部铺设石英砂(10)，石英砂铺设厚度不低于30cm，使得污水从水管(11)进入石英砂处理区(2)后通过石英砂，然后进入水管(8)；污水从水管(8)进入喷淋区(3)，喷淋区(3)上部设有喷淋口(9)，喷淋区(3)底部设有曝气机(7)和加热器(15)，喷淋口(9)与污水水面间隔0.3-0.5米；喷淋区(3)处理后的污水通过水管(14)进入树脂处理区(4)的环形管(6)，环形管(6)前端装填有石灰石层(粒径3～5mm)和后端装填有树脂层(001×7)，树脂处理区(4)的排水口设有泵(5)，设置泵的目的是提高污水处理效率，可根据实际需要确定是否设置。其中，环形管总体积为200L，石灰石与树脂的体积比为1:4。
使用本实施例所述对虾繁育污水净化处理装置进行污水处理的步骤是：
(1)对虾繁育污水从进水口进入沉淀区，静置24h后，开启水管阀门，污水首先经过孔径1mm的滤网过滤后由水管进入石英砂处理区，石英砂滤料的粒径为0.5～1mm；
(2)污水经石英砂处理后进入喷淋区，使用喷淋液对污水进行喷淋处理，同时底部曝气机处于开启状态，使水中溶氧大于4mg/L；所述喷淋液为体积浓度3％的次氯酸钠溶液；每立方米水体的喷淋量为50ml/h；喷淋处理2h后停止喷淋，曝气机仍处于开启状态，开启加热器使水体温度达到40～45℃，保持温度60min，然后关闭加热器，待水体温度自然回落至30℃以下后，接入枯草芽孢杆菌使得水体中枯草芽孢杆菌的浓度为105cfu/ml，24h后开启阀门将水排入树脂处理区的环形管。
(3)水体依次通过环形管中的石灰石层和树脂层进行净化。
所述枯草芽孢杆菌经过以下方法驯化培养：
将购买的枯草芽孢杆菌活化后制成105cfu/ml菌液，按接种量3％(V/V)接种至原始驯化培养基中。原始驯化培养基为：葡萄糖10g、柠檬酸钠4.5g、磷酸二氢钾4.5mg、磷酸二氢钠2mg、硝酸钾1.1mg、氯化钠0.3g、加蒸馏水至1L。以30±2℃，转速100rpm震荡培养，2d后转入新的驯化培养基中继续培养，新的驯化培养基中磷酸二氢钾的含量提升至6.0mg/L、磷酸二氢钠的含量提升为2.7mg/L、硝酸钾的含量提升至1.4mg/L，其他成分含量与原驯化培养基一致。后续保持以新的驯化培养基培养，每2d更换一次培养基，20天后取纯化后的菌种备用。
实施例2
本实施例与实施例1的区别是：
石灰石与树脂的体积比为1:5。
实施例3
本实施例与实施例1的区别是：
使用实施例1所述对虾繁育污水净化处理装置进行污水处理的步骤是：
(1)对虾繁育污水从进水口进入沉淀区，静置48h后，开启水管阀门，污水首先经过孔径2mm的滤网过滤后由水管进入石英砂处理区，石英砂滤料的粒径为0.5～1mm；
(2)污水经石英砂处理后进入喷淋区，使用喷淋液对污水进行喷淋处理，同时底部曝气机处于开启状态，使水中溶氧大于4mg/L；所述喷淋液为体积浓度5％的次氯酸钠溶液；每立方米水体的喷淋量为30ml/h；喷淋处理1.5h后停止喷淋，曝气机仍处于开启状态，开启加热器使水体温度达到40～45℃，保持温度30min，然后关闭加热器，待水体温度自然回落至30℃以下后，接入枯草芽孢杆菌使得水体中枯草芽孢杆菌的浓度为104cfu/ml，12h后开启阀门将水排入树脂处理区的环形管。
(3)水体依次通过环形管中的石灰石层和树脂层进行净化。
实施例4
实施例4与实施例1的区别是：使用的是未经驯化的市售菌种。
对比例1
本对比例与实施例1的区别是：未设置喷淋口，未使用次氯酸钠进行喷淋。
对比例2
本对比例与实施例1的区别是：未设置加热器；喷淋处理后，曝气机仍处于开启状态，然后接入枯草芽孢杆菌。
对比例3
本对比例与实施例1的区别是：环形管中未设置石灰石，而是全部设置树脂。
实验例：
取实施例与对比例处理后的水体，分别测定总氮和总磷含量。总氮的检测方法为碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，总磷的检测方法为抗坏血酸还原钼蓝分光光度法。
测试结果显示，净化处理前，对虾养殖污水中的总氮含量为4.7mg/L，总磷含量为1.3mg/L，净化处理后，实施例水体中总氮含量均未超过1.26mg/L，总磷含量均未超过0.15mg/L，实施例1-3处理后的水体中，氮磷比为12～20:1之间，实施例4未处于需求的氮磷比范围之内。对比例1未使用次氯酸钠进行喷淋处理，导致在实验时间内，枯草芽孢杆菌未能及时清除氮，含氮量较高，总氮含量达到2.7mg/L，显著高于实施例，且氮磷比未在需求范围之内。对比例2未设置加热器，无法使多余次氯酸钠分解，未分解的次氯酸钠具有杀菌作用，使得接入的枯草芽孢杆菌活菌含量减少，最终导致水体含氮量较高，总氮含量大于2.5mg/L，显著高于实施例，且氮磷比未在需求范围之内。对比例3中总磷含量为0.31mg/L，显著高于实施例，且氮磷比未在需求范围之内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种对虾繁育污水净化处理装置，其特征在于，包括以下结构：进水口、沉淀区、石英砂处理区、喷淋区、树脂处理区和排水口；其中，沉淀区、石英砂处理区、喷淋区、树脂处理区之间依序通过水管连接，水管上设有阀门；沉淀区的出水口处设有过滤网，使得沉淀区处理后的污水必须经过过滤网过滤后才能排入石英砂处理区；石英砂处理区底部铺设石英砂，石英砂铺设厚度不低于30cm，污水从水管进入石英砂处理区后通过石英砂，石英砂处理后的污水进入喷淋区，喷淋区上部设有喷淋口，喷淋区底部设有曝气机和加热器；喷淋区处理后的污水通过水管进入树脂处理区的环形管，环形管前端装填有石灰石层和后端装填有树脂层；
其中，喷淋区中使用喷淋液进行喷淋处理，喷淋处理1.5～2h后停止喷淋，曝气机仍处于开启状态，开启加热器使水体温度达到40～45℃，保持温度至少30min，然后关闭加热器，待水体温度自然回落至30℃以下后，接入枯草芽孢杆菌使得水体中枯草芽孢杆菌的浓度为104～105cfu/ml，12～24h后开启阀门将水排入树脂处理区的环形管；
所述枯草芽孢杆菌经过以下方法驯化培养：将枯草芽孢杆菌接种至原始驯化培养基中，原始驯化培养基含有葡萄糖、柠檬酸钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、硝酸钾、氯化钠和蒸馏水；以30±2℃，转速100rpm震荡培养，2d后转入新的驯化培养基中继续培养，新的驯化培养基中磷酸二氢钾的含量提升至6.0mg/L、磷酸二氢钠的含量提升为2.7mg/L、硝酸钾的含量提升至1.4mg/L，其他成分含量与原驯化培养基一致；后续保持以新的驯化培养基培养，每2d更换一次培养基，20天后取纯化后的菌种备用。
2.根据权利要求1所述的对虾繁育污水净化处理装置，其特征在于，滤网孔径1～2mm，石英砂滤料的粒径为0.5～1mm，石灰石的粒径为3～5mm。
3.根据权利要求1所述的对虾繁育污水净化处理装置，其特征在于，树脂型号为001×7。
4.根据权利要求1所述的对虾繁育污水净化处理装置，其特征在于，石灰石与树脂的体积比为1:4～5。
5.权利要求1所述对虾繁育污水净化处理装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对虾繁育污水从进水口进入沉淀区，静置24～48h后，开启水管阀门，污水首先经过滤网过滤后由水管进入石英砂处理区；
(2)污水经石英砂处理后进入喷淋区，使用喷淋液对污水进行喷淋处理，同时底部曝气机处于开启状态，使水中溶氧大于4mg/L；所述喷淋液为体积浓度3～5％的次氯酸钠溶液；每立方米水体的喷淋量为30～50ml/h；喷淋处理1.5～2h后停止喷淋，曝气机仍处于开启状态，开启加热器使水体温度达到40～45℃，保持温度至少30min，然后关闭加热器，待水体温度自然回落至30℃以下后，接入枯草芽孢杆菌使得水体中枯草芽孢杆菌的浓度为104～105cfu/ml，12～24h后开启阀门将水排入树脂处理区的环形管；
(3)水体依次通过环形管中的石灰石层和树脂层进行净化。
6.根据权利要求5所述的对虾繁育污水净化处理装置的使用方法，其特征在于，
所述枯草芽孢杆菌经过以下方法驯化培养：
将枯草芽孢杆菌接种至原始驯化培养基中，原始驯化培养基含有葡萄糖、柠檬酸钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、硝酸钾、氯化钠和蒸馏水；以30±2℃，转速100rpm震荡培养，2d后转入新的驯化培养基中继续培养，新的驯化培养基中磷酸二氢钾的含量提升至6.0mg/L、磷酸二氢钠的含量提升为2.7mg/L、硝酸钾的含量提升至1.4mg/L，其他成分含量与原驯化培养基一致；后续保持以新的驯化培养基培养，每2d更换一次培养基，20天后取纯化后的菌种备用。
7.根据权利要求6所述的对虾繁育污水净化处理装置的使用方法，其特征在于，原始驯化培养基为葡萄糖10g、柠檬酸钠4.5g、磷酸二氢钾4.5mg、磷酸二氢钠2mg、硝酸钾1.1mg、氯化钠0.3g、加蒸馏水至1L。
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