CN111392983A - 一种基于多介质土壤渗滤技术的养殖污水处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多介质土壤渗滤技术的养殖污水处理系统，包括依次连接的沉淀过滤池、好氧池、厌氧池和除磷池，在好氧池内设有生物填料，在生物填料下方设有曝气管，曝气管与曝气泵连接，沉淀过滤池通过水管Ⅰ与好氧池连接，在水管Ⅰ上设有抽水泵Ⅰ；在厌氧池内设有沸石通水层，在沸石通水层中设有多介质土壤层，在厌氧池的顶部设有密封膜，好氧池通过水管Ⅱ与厌氧池连接，在水管Ⅱ上设有抽水泵Ⅱ，除磷池通过水管Ⅲ与厌氧池连接，在水管Ⅲ上设有抽水泵Ⅲ。本发明还公开了一种应用上述系统进行养殖污水处理方法。本发明将硝化与反硝化反应分开设置在好氧池和厌氧池，避免了二者的相互制约，脱氮效果更佳。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理工程，尤其是涉及一种基于多介质土壤渗滤技术的养殖污水处理系统及方法。
背景技术
我国水产养殖方式从传统的低密度、粗放型的养殖方式向高密度、高投入、高产出的集约化、工厂化养殖发展，养殖技术开发取得了长足进步。在养殖过程中，为了增加水产品的产量，人们向养殖水体中投放了大量人工饵料，未被摄食的残余饵料，以及养殖对象粪便等成为了养殖水体污染物的主要来源。另一方面，为了防治病害，清除有害生物，保证养殖水体环境健康稳定，养殖人员需要经常使用杀虫剂、杀藻剂、除草刹等化学药剂，清除养殖水体中的有害生物，残留的农药进入养殖水体，成为了养殖水体污染物的另一来源。
养殖污水通常不经处理或初步处理后就排入自然水体，不仅浪费了大量水资源，也将水产养殖过程中产生的污染物质带入了周边环境，造成了周边水体污染，破坏了水域生态平衡。因此，如何使养殖污水在闭环中得到处理，实现养殖污水近零排放，降低养殖污染，成为有待解决的问题。
专利申请号：201810727501.8公开了一种海水池塘循环水养殖系统，包括海水泵站、海水沉淀池、海水沉淀池泵站、分水池、生物净化系统、给水渠道、养殖池、回水渠道。该海水池塘循环水养殖系统生物净化系统由一级生物净化池、二级生物净化池、三级生物净化池组成。一级生物净化池采用土池结构，主要功能是悬挂生物填料，利用生物填料表面生长的活性生物膜去除水中有害物，但未能有效发挥池底土壤层的净化功效，土壤层与污水接触面积小，不能利用土壤层形成厌氧环境，反硝化作用较弱，TN的去除效果较弱。二、三级生物净化池利用川蔓藻类去除水中有害物，但川蔓藻类生长繁殖需要有适宜温度，冬季温度较低时不利于川蔓藻类生长，因此二、三级生物净化池净化效果受季节影响较大。
专利申请号：201610033461.8公开了一种养殖用海水的循环水处理方法及其设备，包括净化箱、电催化氧化装置、净化池、曝气池、多级精滤池。该养殖用海水的循环水处理方法及其设备利用电催化氧化装置分解有机物，能耗高，经济性相对差；养殖污水经曝气池充氧处理后，进入多级精滤池，能够形成明显的好氧环境，有利于硝化反应发生，增加了出水的硝态氮浓度，带来的问题是由于溶解氧浓度过高而没有明显的厌氧环境，反硝化作用并没有同步增强，脱氮效果弱。
专利申请号：201810250868.5公开了一种双重自动制氧复氧多介质土壤层地下污水处理系统，包括进药器和布水管，还包括自上而下设置的表土覆盖层、碎石层、制氧复氧多介质土壤层、砾石层、出水层和防渗层。该系统设置两层布水方式，使得系统整体均匀布水，氧气分布均匀，提高了系统利用效率。该系统碎石层好氧环境和土壤层厌氧环境设置在同一装置内，好氧环境和厌氧环境相互制约，难以平衡硝化反应和反硝化反应作用。
专利申请号：201410322638.7公开了一种垂直流生物滴滤-水平流多介质土壤渗滤污水处理系统，包括前段垂直流生物滴滤系统和处于前段下方的后段水平流多介质土壤渗滤系统。该系统采用水平流，有效提高水力滞留时间，水平流淹没出水，改善了厌氧环境；但同专利201810250868.5一样，也存在天然沸石填料层好氧环境和密封土壤层厌氧环境设置在同一装置内，好氧环境硝化反应和厌氧环境反硝化反应相互制约问题。
专利申请号：201520717439.6公开了一种多介质折流曝气生物滤池，包括两级曝气生物滤池和过水孔，两级曝气生物滤池通过下侧的过水孔连通，两级曝气生物滤池均设有填料层。该系统两级曝气生物滤池均存在曝气充氧，溶解氧浓度高，好氧环境硝化反应作用明显，处于同一装置下的厌氧环境反硝化反应作用较弱，不利于反硝化反应发生，脱氮效果弱。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于多介质土壤渗滤技术的养殖污水处理系统及方法，该系统脱氮效果好，能够避免硝化反应与反硝化反应相互制约。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种基于多介质土壤渗滤技术的养殖污水处理系统，包括依次连接的沉淀过滤池、好氧池、厌氧池和除磷池，所述沉淀过滤池采用过滤隔墙Ⅰ隔成前后两部分池槽，在所述好氧池的底部设有承托层，在所述承托层上设有生物填料，在所述生物填料下方设有曝气管，所述曝气管与曝气泵连接，所述曝气泵安装在所述好氧池的外面，所述沉淀过滤池的后部池槽通过水管Ⅰ与所述好氧池的顶部连接，在所述水管Ⅰ上设有抽水泵Ⅰ，在所述厌氧池的底部设有出水砾石层，在所述厌氧池的顶端设有密封膜，在所述出水砾石层上设有沸石通水层，在所述沸石通水层中设有多介质土壤层，在所述多介质土壤层上设有进水砾石层，所述进水砾石层设置在所述厌氧池的顶部、所述密封膜的下方，所述好氧池的底部通过水管Ⅱ与所述厌氧池的顶部连接，在所述水管Ⅱ上设有抽水泵Ⅱ，所述除磷池采用过滤隔墙Ⅱ隔成前后两部分池槽，所述除磷池的后部池槽通过水管Ⅲ与所述厌氧池的底部连接，在所述水管Ⅲ上设有抽水泵Ⅲ。
所述过滤隔墙Ⅰ和所述过滤隔墙Ⅱ结构相同，均设有过水孔，在上游侧墙面贴附有土工布。
所述土工布的等效孔径为0.07～0.2mm。
所述沉淀过滤池、所述好氧池、所述厌氧池和所述除磷池均采用钢筋混凝土结构。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：一种应用上述系统进行养殖污水处理方法，将硝化细菌投放到所述好氧池内的生物填料上，将反硝化细菌投放到所述厌氧池中，向所述除磷池内添加除磷剂，然后采用以下步骤进行处理：一)使养殖污水进入沉淀过滤池进行沉淀过滤；二)经沉淀过滤后的水体采用抽水泵Ⅰ抽进好氧池，启动曝气泵进行曝气，在有氧条件下，硝化细菌具有较高的活性，在生物填料上繁殖形成生物膜，水体中的氨氮被硝化细菌转化为亚硝酸盐，亚硝酸盐再被硝化细菌转化为硝酸盐，完成硝化反应，同时降低了水体溶解氧浓度；三)完成硝化反应的水体采用抽水泵Ⅱ抽进厌氧池，水体中残余的氨氮与沸石通水层上的硝化细菌再次发生硝化反应，进一步降低了水体的溶解氧浓度；然后在缺氧条件下，硝酸盐与多介质土壤层上的反硝化细菌反应，将硝酸盐转化为氮气，完成反硝化反应；四)完成反硝化反应的水体采用抽水泵Ⅲ抽进除磷池，完成除磷反应，沉淀絮凝杂质被过滤隔墙Ⅱ滞留在除磷池前部池槽，清水进入除磷池后部池槽，可供水产养殖再利用。
所述步骤二)，启动曝气泵进行间歇曝气，控制好氧池内溶解氧浓度2～3mg/L，维持该浓度1～2天后，终止曝气，水体再滞留好氧池2～3天。
控制厌氧池内溶解氧浓度小于0.5mg/L，水体滞留厌氧池时间控制在2～4天。
本发明具有的优点和积极效果是：将硝化反应与反硝化反应分开设置在好氧池和厌氧池，避免了二者的相互制约；并且在阶段曝气作用下，先通过好氧池生物填料上的生物膜发生硝化反应，将有机物氨态氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，再通过厌氧池中的多介质土壤层发生反硝化反应，从而将硝酸盐和亚硝酸盐转化成氮气释放，脱氮效果更佳；最后通过除磷池添加除磷剂单独除磷，克服了将硝化反应与反硝化反应分开除磷效果不佳的弊端。本发明可实现养殖污水的闭环处理和循环使用，采用本发明处理后的养殖污水可以供水产养殖再利用，实现了养殖污水的近零排放。
附图说明
图1为本发明一种基于多介质土壤渗滤技术的养殖污水处理系统的结构示意图。
图中：1-沉淀过滤池，2-好氧池，3-厌氧池，4-除磷池，5-过滤隔墙Ⅰ，6-抽水泵Ⅰ，7-生物填料，8-曝气泵，9-曝气管，10-承托层，11-抽水泵Ⅱ，12-密封膜，13-进水砾石层，14-多介质土壤层，15-沸石通水层，16-出水砾石层，17-抽水泵Ⅲ，18-过滤隔墙Ⅱ。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，一种基于多介质土壤渗滤技术的养殖污水处理系统，包括依次连接的沉淀过滤池1、好氧池2、厌氧池3和除磷池4。
所述沉淀过滤池1采用过滤隔墙Ⅰ5隔成前后两部分池槽。
在所述好氧池2的底部设有承托层10，在所述承托层10上设有生物填料7，在所述生物填料7下方设有曝气管9，所述曝气管9与曝气泵8连接，所述曝气泵8安装在所述好氧池2的外面。
所述沉淀过滤池1的后部池槽通过水管Ⅰ与所述好氧池2的顶部连接，在所述水管Ⅰ上设有抽水泵Ⅰ6。
在所述厌氧池3的底部设有出水砾石层16，在所述厌氧池3的顶端设有密封膜12，密封膜12可以防止大气中氧气融入，也可以防止其他杂质落入厌氧池。在所述出水砾石层16上设有沸石通水层15，在所述沸石通水层15中设有多介质土壤层14，在所述多介质土壤层14上设有进水砾石层13，所述进水砾石层13设置在所述厌氧池3的顶部、所述密封膜12的下方。
所述好氧池2的底部通过水管Ⅱ与所述厌氧池3的顶部连接，在所述水管Ⅱ上设有抽水泵Ⅱ11。
所述除磷池4与所述沉淀过滤池1结构相同，采用过滤隔墙Ⅱ18隔成前后两部分池槽。
所述除磷池4的后部池槽通过水管Ⅲ与所述厌氧池3的底部连接，在所述水管Ⅲ上设有抽水泵Ⅲ17。
在本实施例中，所述过滤隔墙Ⅰ5和所述过滤隔墙Ⅱ18结构相同，均设有过水孔，在上游侧墙面贴附有土工布。所述土工布的等效孔径为0.07～0.2mm，所述沉淀过滤池1、所述好氧池2、所述厌氧池3和所述除磷池4均采用钢筋混凝土结构。
采用上述系统进行养殖污水处理方法，上述系统首次使用时，需要将硝化细菌投放到所述好氧池2内的生物填料上，将反硝化细菌投放到所述厌氧池3中，向所述除磷池4内添加除磷剂，然后采用以下步骤进行处理：
一)使养殖污水进入沉淀过滤池1进行沉淀过滤，大于土工布等效孔径的固体颗粒均被贴附有土工布的过滤隔墙Ⅰ5滞留在沉淀过滤池的前部池槽中，过滤后的水体进入到沉淀过滤池的后部池槽。土工布多次使用后如发生淤堵，可在沉淀过滤池无水情况下，对土工布进行清扫或更换。
二)经沉淀过滤后的水体采用抽水泵Ⅰ6从沉淀过滤池的前部水池抽进好氧池2，启动曝气泵8进行曝气，通过曝气管将气体注入好氧池，在有氧条件下，硝化细菌具有较高的活性，在生物填料上繁殖形成生物膜，水体中的氨氮被硝化细菌转化为亚硝酸盐，亚硝酸盐再被硝化细菌转化为硝酸盐，完成硝化反应，同时降低了水体溶解氧浓度。所述生物填料是硝化反应主要发生场所。所述生物填料附着生物膜，在充分的溶解氧浓度下具有较高的活性，提高了有机物分解效果。
首次使用好氧池，需将硝化细菌投放到好氧池生物填料上，以后再使用好氧池时无需再投放硝化细菌。
三)完成硝化反应的水体采用抽水泵Ⅱ11抽进厌氧池3，水体中残余的氨氮与沸石通水层15上微量的硝化细菌再次发生硝化反应，进一步降低了水体的溶解氧浓度，为多介质土壤层反硝化反应创造缺氧条件；然后在缺氧条件下，硝化反应产生的硝酸盐与多介质土壤层上的反硝化细菌反应，将硝酸盐转化为氮气，完成反硝化反应，达到养殖污水脱氮的目的。首次使用厌氧池，需将反硝化细菌投放到厌氧池，并用密封膜密封厌氧池，密封膜可重复使用，以后再使用厌氧池时无需再投放反硝化细菌。
四)完成反硝化反应的水体采用抽水泵Ⅲ17抽进除磷池4，完成除磷反应，沉淀絮凝杂质被过滤隔墙Ⅱ18滞留在除磷池前部池槽，清水进入除磷池后部池槽，可供水产养殖再利用。
在本实施例中，更具体的方法为：所述步骤二)，启动曝气泵8进行间歇曝气，控制好氧池内溶解氧浓度2～3mg/L，维持该浓度1～2天后，终止曝气，水体再滞留好氧池2～3天，然后抽入厌氧池。曝气泵8在适度提高好氧池溶解氧浓度的同时，减少了电能消耗。所述步骤三)，控制厌氧池3内溶解氧浓度小于0.5mg/L，水体滞留厌氧池时间控制在2～4天，可使污水处理效果更好。
构成上述多介质土壤层的多介质土壤是由土壤、木炭、铁屑混合而成的，多介质土壤层是反硝化反应发生场所。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于多介质土壤渗滤技术的养殖污水处理系统，其特征在于，包括依次连接的沉淀过滤池、好氧池、厌氧池和除磷池，
所述沉淀过滤池采用过滤隔墙Ⅰ隔成前后两部分池槽，
在所述好氧池的底部设有承托层，在所述承托层上设有生物填料，在所述生物填料下方设有曝气管，所述曝气管与曝气泵连接，所述曝气泵安装在所述好氧池的外面，
所述沉淀过滤池的后部池槽通过水管Ⅰ与所述好氧池的顶部连接，在所述水管Ⅰ上设有抽水泵Ⅰ，
在所述厌氧池的底部设有出水砾石层，在所述厌氧池的顶端设有密封膜，在所述出水砾石层上设有沸石通水层，在所述沸石通水层中设有多介质土壤层，在所述多介质土壤层上设有进水砾石层，所述进水砾石层设置在所述厌氧池的顶部、所述密封膜的下方，
所述好氧池的底部通过水管Ⅱ与所述厌氧池的顶部连接，在所述水管Ⅱ上设有抽水泵Ⅱ，
所述除磷池采用过滤隔墙Ⅱ隔成前后两部分池槽，
所述除磷池的后部池槽通过水管Ⅲ与所述厌氧池的底部连接，在所述水管Ⅲ上设有抽水泵Ⅲ。
2.根据权利要求1所述的基于多介质土壤渗滤技术的养殖污水处理系统，其特征在于，所述过滤隔墙Ⅰ和所述过滤隔墙Ⅱ结构相同，均设有过水孔，在上游侧墙面贴附有土工布。
3.根据权利要求2所述的基于多介质土壤渗滤技术的养殖污水处理系统，其特征在于，所述土工布的等效孔径为0.07～0.2mm。
4.根据权利要求1所述的基于多介质土壤渗滤技术的养殖污水处理系统，其特征在于，所述沉淀过滤池、所述好氧池、所述厌氧池和所述除磷池均采用钢筋混凝土结构。
5.一种应用如权利要求1所述系统进行养殖污水处理方法，其特征在于，将硝化细菌投放到所述好氧池内的生物填料上，将反硝化细菌投放到所述厌氧池中，向所述除磷池内添加除磷剂，然后采用以下步骤进行处理：
一)使养殖污水进入沉淀过滤池进行沉淀过滤；
二)经沉淀过滤后的水体采用抽水泵Ⅰ抽进好氧池，启动曝气泵进行曝气，在有氧条件下，硝化细菌具有较高的活性，在生物填料上繁殖形成生物膜，水体中的氨氮被硝化细菌转化为亚硝酸盐，亚硝酸盐再被硝化细菌转化为硝酸盐，完成硝化反应，同时降低了水体溶解氧浓度；
三)完成硝化反应的水体采用抽水泵Ⅱ抽进厌氧池，水体中残余的氨氮与沸石通水层上的硝化细菌再次发生硝化反应，进一步降低了水体的溶解氧浓度；然后在缺氧条件下，硝酸盐与多介质土壤层上的反硝化细菌反应，将硝酸盐转化为氮气，完成反硝化反应；
四)完成反硝化反应的水体采用抽水泵Ⅲ抽进除磷池，完成除磷反应，沉淀絮凝杂质被过滤隔墙Ⅱ滞留在除磷池前部池槽，清水进入除磷池后部池槽，可供水产养殖再利用。
6.根据权利要求5所述的养殖污水处理方法，其特征在于，所述步骤二)，启动曝气泵进行间歇曝气，控制好氧池内溶解氧浓度2～3mg/L，维持该浓度1～2天后，终止曝气，水体再滞留好氧池2～3天。
7.根据权利要求5所述的养殖污水处理方法，其特征在于，所述步骤三)，控制厌氧池内溶解氧浓度小于0.5mg/L，水体滞留厌氧池时间控制在2～4天。
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