CN112321095A - 一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置与方法，属于污水处理技术领域。包括进行一次生物反应区、磷氮转化区和二次生物反应区；所述二次生物反应区设置于一次生物反应区和磷氮转化区之间；所述一次生物反应区的底部设置有一次生物反应填料，所述二次生物反应区内设置有二次生物反应填料，所述二次生物反应区靠近一次生物反应区的一侧为第一滤层，所述二次生物反应区靠近磷氮转化区的一侧为第二滤层。该发明对池塘养殖污水中的氮磷去除效果明显，结合物理材料与生物手段进行去除，不会对水产生不良影响，所用物理材料来源广泛，可大量制备，浮水植物空心菜还有具有一定的经济价值。

Description

一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置与方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置与方法。

背景技术

近年来，高密度集约化水产养殖模式发展迅速，在带来较高养殖效益的同时，也导致了排污水营养化严重，直接排放至水体会引起水体富营养化，而进入污水处理厂进行处理又会大量提高成本，处理水产养殖污水已经成为一大难题。

水产养殖污水中氮磷、氨氮和亚硝态氮含量占比也比较高，但水产养殖污水与其他畜牧养殖的污水相比，它并没有那么多的悬浮物与残渣，氮磷含量也相对较少，这导致很多养殖基地选择将其直接排放进自然水体。淡水池塘养殖作为淡水养殖中一体化，专业化的手段，在沿海各地区广泛使用，但是其饵料的不完全利用会导致水体营养元素升高，从而影响受纳水体的环境，其中的氨氮平均浓度达到1.5mg/L，更高的可以达到40mg/L左右。

选择在排污口设置装置处理排污水中过多的氮磷，会使排污水进入水体后，不会引起恶劣影响。经检索，专利号为CN107055775A的发明专利“处理低碳氮比水产养殖废水的处理系统及处理方法”公开一种仅依靠微生物反应来进行废水处理的方法，可以有效地去除水体中的氮营养盐，但是对水体总磷、COD去除效果较为有限，其处理过后的废水仍无法直接排入受纳水体。

另外经检索，专利号为CN111233154A的发明专利“一种生物-生态组合式污水处理装置”该方案公开一种将好氧与缺氧单元结合的技术思路，并在后续设置了种植净水植物的生态单元的装置。但其拦截网采用了页岩陶粒、粉煤灰等传统滤料，导致其拦截效果较差，并存在杂质持续堆积堵塞进水口的问题，进而影响水体复氧，不利于提高透明度；其次其好氧池与缺氧池填料多为悬浮生物填料、海绵填料、PE；悬浮生物填料无法为微生物提供足够的碳源作为反应器提高微生物反应；后期生态池只种植了净水植物，去除氮磷效果并不明显。

发明内容

1.要解决的问题

本发明提出的是一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置与方法，旨在克服现有技术中水处理方法无法安全、有效地去除池塘养殖污水中氮磷、杂质的技术问题，提供一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置与方法；通过一次生物反应区、磷氮转化区和二次生物反应区的合理布置，安全、有效地提高池塘养殖污水洁净度。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置，包括进行一次生物反应区、磷氮转化区和二次生物反应区；所述二次生物反应区设置于一次生物反应区和磷氮转化区之间；所述一次生物反应区的底部设置有一次生物反应填料，所述二次生物反应区内设置有二次生物反应填料，所述二次生物反应区靠近一次生物反应区的一侧为第一滤层，所述二次生物反应区靠近磷氮转化区的一侧为第二滤层。

优选地，还包括预处理区，所述预处理区中含有微生物絮凝剂与混凝剂。

优选地，所述微生物絮凝剂包括具有高效絮凝性的蛋白质多糖生物大分子絮凝剂LF-Tou2；和/或所述混凝剂包括20-50mg/L的聚合氯化铝。

优选地，所述第一滤层为聚酰胺纤维材质，其厚度为2-4mm，第二滤层为活性炭纤维材质，其厚度为5-7mm。

优选地，所述一次生物反应填料包括以PHBV为主体的填料，二次生物反应填料包括以K3环形填料。

优选地，所述磷氮转化区包括藻类和空心菜，所述藻类包括浓度为6.5～8.0mg/L的蛋白核小球藻和浓度为0.5～1mg/L的斜生栅藻。

优选地，所述预处理区的长度L1为3～5m，所述一次生物反应区的长度L2为5～8m，所述二次生物反应区的长度L3为0.2～0.5m，所述磷氮转化区的长度L4为10～12m。

优选地，预处理区与一次生物反应区之间设置有滤板，所述滤板底部设有阻水区，阻水区的高度H3占所述滤板高度H4的1/3-2/3。底部的阻水区可以有效阻隔污水中的泥石流，避免污水流动时直接将滤板阻塞，当H3占H4的1/3-2/3时既能保证上部较为清澈的污水通过，也能阻隔泥石流，提升排污效率。

本发明的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水处理方法，利用上述任一项所述装置实现，污水先后通过预处理区、填料区、多孔滤网区和浮水植物区。

优选地，所述污水的水面高度H2与一次生物反应填料的高度H1之比为(1-1.5)：1，污水的流速为12～25m/h。在H2与H1之比为(1-1.5)：1能够有效使一次生物反应填料与污水充分接触，提升其利用率，保证了在污水流速为12～25m/h时充分脱氮，提升排污效率。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置，包括进行一次生物反应区、磷氮转化区和二次生物反应区，所述二次生物反应区设置于一次生物反应区和磷氮转化区之间，所述一次生物反应区的底部设置有一次生物反应填料，所述二次生物反应区内设置有二次生物反应填料，所述二次生物反应区靠近一次生物反应区的一侧为第一滤层，所述二次生物反应区靠近磷氮转化区的一侧为第二滤层；本发明通过设置二次生物反应区在一次生物反应区和磷氮转化区之间，当污水通过二次生物反应区时首先会被第一滤层缓冲降速，而缓存下来的污水会充分与一次生物反应区中的一次生物反应填料充分相互作用，而当污水进入二次生物反应区后会被第二滤层再次缓冲降速，滞留下来的污水会再与二次生物反应填料相互作用，使得污水经过两次缓冲降速，利用物理与生物结合的方式达到深层去除污水中氮元素的效果，大幅提升除氮效率，同时对于其它杂质具有较好的去除效果。

(2)本发明的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置，所述一次生物反应填料包括以PHBV为主体的填料，二次生物反应填料包括以K3环形填料；首先利用PHBV填料对污水中残留的悬浮杂质进行祛除，接着利用K3环形填料在水中形成的生物挂膜对污水中的细小杂质进一步地吸附去除，同时能够将污水中的硝态氮还原去除，在两层滤膜的缓冲作用下生物挂膜能够有效地对污水进行净化。

(3)本发明的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置，所述第一滤层为聚酰胺纤维材质，其厚度为2-4mm，第二滤层为活性炭纤维材质，其厚度为5-7mm；通过设计两层滤层的材质与厚度，使得污水先经过孔径较大、厚度较薄的第一滤层进行粗处理，再经过孔径较小、厚度较厚的第二滤层进行深度处理，污水得到了缓慢地降速，从而与一次生物反应填料或二次生物反应填料充分反应，避免了污水直接被孔径较小的第二滤层阻塞，影响后续排污工序的稳定进行。

(4)本发明的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置，所述预处理区的长度L1为3～5m，所述一次生物反应区的长度L2为5～8m，所述二次生物反应区的长度L3为0.2～0.5m，所述磷氮转化区的长度L4为10～12m，当污水经过各区域时能够有效与各区域中的填料或生物相互作用，保证了整个排污工序的进行速率，提升了排污效率。

(5)本发明的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置，小球藻在4～8.0mg/L时，对氨氮和亚硝态氮的去除率可达80％和75％以上，斜生栅藻在0.5～1mg/L时对亚硝态氮去除率达到80％以上，而空心菜对水中氮磷的去除也可以到达70％以上，并且具有一定的经济价值；除此之外，种植空心菜可以为摄食小球藻等的各类水生生物，提供栖息地与庇护所，有效避免了小球藻等过度增长。

附图说明

图1为本发明的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置俯视图；

图2为本发明的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置沿A-A面的剖视图。

图中：

100、预处理区；110、滤板；

200、一次生物反应区；211、一次生物反应填料；

300、二次生物反应区；301、第一滤层；302、第二滤层；303、二次生物反应填料；

400、磷氮转化区；

600、藻类；

700、空心菜。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴；除此之外，本发明的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的；本发明中提到的“多个”指代的数量是2个及2个以上。

实施例1

本实施例的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置，包括进行一次生物反应区200、磷氮转化区400和二次生物反应区300；所述二次生物反应区300设置于一次生物反应区200和磷氮转化区400之间；所述一次生物反应区200的底部设置有一次生物反应填料211，所述二次生物反应区300内设置有二次生物反应填料303，所述二次生物反应区300靠近一次生物反应区200的一侧为第一滤层301，所述二次生物反应区300靠近磷氮转化区400的一侧为第二滤层302。通过将二次生物反应区300设置于一次生物反应区200和磷氮转化区400之间，当污水通过二次生物反应区300时首先会被第一滤层301缓冲降速，而缓存下来的污水会充分与一次生物反应区200中的一次生物反应填料211充分相互作用，而当污水进入二次生物反应区300后会被第二滤层302再次缓冲降速，滞留下来的污水会再与二次生物反应填料303相互作用，使得污水经过两次缓冲降速，利用物理与生物结合的方式达到深层去除污水中氮元素的效果，大幅提升除氮效率。

在本实施例中，还包括预处理区100，在污水处理时可以向预处理区100内投加絮凝剂和助凝剂，预处理区100与一次生物反应区200之间设置有滤板110，所述滤板110可以阻挡污水中粒径较大的杂质，避免其堵塞第一滤层301和第二滤层302而导致排污效率降低；另外，所述预处理区100中还含有微生物絮凝剂与助凝剂，通过在预处理区100中投加微生物絮凝剂和助凝剂，先行对水中悬浮物进行处理，对水中的各种有毒物质进行沉降，有效提高水体透明度，有利于进一步改善后续的处理效果。

另外，所述第一滤层301为聚酰胺纤维材质，其厚度为2-4mm，第二滤层302为活性炭纤维材质，其厚度为5-7mm；通过将两层滤层的材质与厚度特定设置，使得污水先经过孔径较大、厚度较薄的第一滤层301进行粗处理，再经过孔径较小、厚度较厚的第二滤层302进行深度处理，使污水得到分级降速，进而污水可以与一次生物反应填料211、二次生物反应填料303充分反应，并且避免污水直接被孔径较小的第二滤层302阻塞而影响后续排污工序的稳定进行；除此之外，所述第二滤层302为ACF活性炭纤维多孔性材料，活性炭纤维含有大量微孔，具有较大的比表面积，可以通过物理吸附可以有效地去除色度、臭味，也可通过化学吸附去除二级出水中大多数有机污染物和无机物，能够极大地提高水体透明度。活性炭纤维材质可以利用其自身的多孔性质，一方面将污水中的细微物质进行吸附，另一方面可以降低污水的流速，将其在一次生物反应区200和二次生物反应区300中分别与一次生物反应填料211、二次生物反应填料303充分反应。

其中一次生物反应填料211在本实施例中为PHBV填料，在人工曝气情况下，PHBV作为碳源可增强微生物的硝化作用，在PHBV表面铵态氮的去除率可达90％，并且来源极为广泛，可以利用各种有机物为原料，如淀粉、废弃果蔬、食品工业废弃物等；而二次生物反应填料303在本实施例中为K3环形填料，利用K3环形填料在活性炭滤膜内部形成微生物挂膜，形成的生物挂膜可以对污水中的细小杂质进一步地吸附去除，同时能够将污水中的硝态氮还原去除。因此，在第一滤层301和第二滤层302两层滤膜的缓冲作用下生物挂膜能够有效地对污水进行净化，可以有效地去除水中营养盐，避免其浓度太高影响后续生物处理。

在本实施例中，所述滤板110底部设有阻水区，阻水区的高度H3占所述滤板110高度H4的1/3-2/3。底部的阻水区可以有效阻隔污水中的固体杂质，避免污水流动时直接将滤板110阻塞，当H3占H4的1/3-2/3时既能保证上部较为清澈的污水通过，也能阻隔固体杂质，提升排污效率；所述预处理区100的长度L1为3～5m，所述一次生物反应区200的长度L2为5～8m，所述二次生物反应区300的长度L3为0.2～0.5m，所述磷氮转化区400的长度L4为10～12m，当污水经过各区域时能够有效与各区域中的填料或生物相互作用，保证了整个排污工序的进行速率，提升了排污效率。

另外，所述磷氮转化区400包括藻类600和空心菜700，所述藻类600包括蛋白核小球藻和斜生栅藻，所述蛋白核小球藻的浓度为4.0～8.0mg/L，斜生栅藻浓度为0.5～1mg/L；小球藻在4.0～8.0mg/L时，对氨氮和亚硝态氮的去除率分别可达80％和75％以上，斜生栅藻在0.5～1mg/L时对亚硝态氮去除率可以达到80％以上，而空心菜700对水中氮磷的去除也可以到达70％以上，并且具有一定的经济价值；除此之外，种植空心菜可以为摄食小球藻等的各类水生生物，提供栖息地与庇护所，有效避免了小球藻等过度增长。

本实施例还提供一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水处理方法，利用以上所述的装置实现，污水先后通过预处理区100、填料区200、多孔滤网区300和浮水植物区400；所述污水的水面高度H2与一次生物反应填料211的高度H1之比为(1-1.5)：1，污水的流速为12～25m/h。在H2与H1之比为(1-1.5)：1能够有效使一次生物反应填料211与污水充分接触，提升其利用率，保证了在污水流速为12～25m/h时充分脱氮，提升排污效率。

为了进行测试，本实施例在某鲫鱼池塘养殖基地排水处将上述装置进行安放，池塘排水氨氮浓度可达4mg/L，提前在生物池种植空心菜，放置4mg/L小球藻与0.5mg/L斜生栅藻，在进水后添加微生物絮凝剂以及提前在反应池放置PHBV材料。具体过程：池塘排水进入预处理区100，水中有机物质、杂质等被絮凝，透明度大大提高随后污水进入一次生物反应区200中被微生物反应去除水中氮素，在通过二次生物反应区300后，水中大部分杂质、COD、氮磷浓度大幅降低，进入磷氮转化区400后，水中氮磷会被小球藻、空心菜等持续消耗，最后排污水水质能够达到国家水质标准四级标准。

实施例2

本实施例与实施例1的实施方式基本相同，其主要区别在于：在某河蟹池塘养殖基地湖进行安装放置，池塘排水氨氮浓度可达5mg/L，出水浑浊，提前在生物池种植空心菜，并放置5mg/L小球藻与0.75mg/L斜生栅藻，在进水后添加微生物絮凝剂、助凝剂，以及提前在一次生物反应区200中放置PHBV材料、二次生物反应区300中防止K3环形填料。具体过程：池塘排水进入预处理区100，水中杂质以及池塘底质等被絮凝沉淀，透明度提高明显，随后污水进入一次生物反应区200通过微生物去除氮磷营养盐，在通过二次生物反应区300时，又对水中含量丰富的有机质、悬浮物进行拦截，进入磷氮转化区400中的营养盐会被小球藻、空心菜等持续消耗，最后排污水水质达到受纳水体标准。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、(例如各个实施例之间的)组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例，而且本发明的各个实施例之间可以根据需要进行组合。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

Claims (10)

1.一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置，其特征在于，包括进行一次生物反应区(200)、磷氮转化区(400)和二次生物反应区(300)；所述二次生物反应区(300)设置于一次生物反应区(200)和磷氮转化区(400)之间；所述一次生物反应区(200)的底部设置有一次生物反应填料(211)，所述二次生物反应区(300)内设置有二次生物反应填料(303)，所述二次生物反应区(300)靠近一次生物反应区(200)的一侧为第一滤层(301)，所述二次生物反应区(300)靠近磷氮转化区(400)的一侧为第二滤层(302)。

2.根据权利要求1所述的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置，其特征在于，还包括预处理区(100)，所述预处理区(100)中含有微生物絮凝剂与混凝剂。

3.根据权利要求2所述的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置，其特征在于，所述微生物絮凝剂包括具有高效絮凝性的蛋白质多糖生物大分子絮凝剂LF-Tou2；

和/或所述混凝剂包括20-50mg/L的聚合氯化铝。

4.根据权利要求1所述的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置，其特征在于，所述第一滤层(301)为聚酰胺纤维材质，其厚度为2-4mm，第二滤层(302)为活性炭纤维材质，其厚度为5-7mm。

5.根据权利要求1所述的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置，其特征在于，所述一次生物反应填料(211)包括以PHBV为主体的填料，二次生物反应填料(303)包括以K3环形填料。

6.根据权利要求1所述的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置，其特征在于，所述磷氮转化区(400)包括藻类(600)和空心菜(700)，所述藻类(600)包括浓度为4.0～8.0mg/L的蛋白核小球藻和浓度为0.5～1mg/L的斜生栅藻。

7.根据权利要求2所述的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置，其特征在于，所述预处理区(100)的长度L1为3～5m，所述一次生物反应区(200)的长度L2为5～8m，所述二次生物反应区(300)的长度L3为0.2～0.5m，所述磷氮转化区(400)的长度L4为10～12m。

8.根据权利要求2所述的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水装置，其特征在于，预处理区(100)与一次生物反应区(200)之间设置有滤板(110)，所述滤板(110)底部设有阻水区，阻水区的高度H3占所述滤板(110)高度H4的1/3-2/3。

9.一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水处理方法，利用权利要求1～8任一项所述的装置实现，其特征在于，污水先后通过预处理区(100)、填料区(200)、多孔滤网区(300)和浮水植物区(400)。

10.根据权利要求9所述的一种物理与生物相结合处理池塘养殖污水处理方法，其特征在于，所述污水的水面高度H2与一次生物反应填料(211)的高度H1之比为(1-1.5)：1，污水的流速为12～25m/h。

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