CN112919745A - 一种水产养殖废水的生态处理装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理技术领域，公开了一种水产养殖废水的生态处理装置，包括调节池和复合垂直潜流人工湿地，复合垂直潜流人工湿地由上行、下行流垂直潜流人工湿地组成；复合垂直潜流人工湿地由上至下依次包括水生植物层、腐殖酸改性铁矿渣填料层、细碎石层、火山岩层、粗碎石层；上行流垂直潜流人工湿地还包括上行流湿地布水管；下行流垂直潜流人工湿地还包括下行流湿地布水管和集水管。本发明还提出了一种水产养殖废水的生态处理工艺。本发明采用调节池、复合人工湿地和腐殖酸改性铁矿渣填料的组合工艺，结合微生物法和化学吸附法两种技术，可有效削减水产养殖废水中的营养物质及残留抗生素，达到提升养殖废水水质的目的。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种水产养殖废水的生态处理装置及工艺。
背景技术
随着我国经济结构的调整，农业结构也在不断发展与调整中。集约化水产养殖迅速发展。尽管养殖业的发展为提高我国城乡居民生活水平做出了巨大的贡献，但是养殖业废水的肆意排放也造成我国新的环境污染问题，而且由以前的点源发展成为面源污染，是农村主要面源污染之一。
中国是水产养殖大国，水产养殖业都朝向集约化、精细化养殖方向发展，其中淡水养殖以池塘养殖业为主，因人口数量剧增及生活水平提高导致水产品需求量日益增加，淡水养殖业问题也日益严重，主要体现在养殖密度不断加大，养殖环境恶化加剧，养殖病害增多，抗生素滥用影响水产品品质及水体质量，养殖水体污染加剧，总氮总磷等营养素增多。
水产养殖废水中含有大量致病菌、有毒有害物质，肆意排放可严重污染江河湖泊水体并导致水体富营养化，同时致使水生动植物死亡，使得水体黑臭。水产养殖废水不仅会降低地表水中溶解氧、造成氮化合物的累积，同时部分废水渗入地下，污染地下水。不仅如此，水产养殖废水还含有大量抗生素类污染物，直接排入水体，对水生动植物的生长状态造成一定影响进而进一步危害人体健康，同时还浪费大量的水资源。所以，寻求一种高效且经济的水产养殖废水处理工艺对实现水产养殖业的可持续发展以及生态环境文明具有重要的意义。
目前，已有针对水产养殖废水的相关处理工艺，其主要处理对象为水产废水中的有机物、氮、磷等营养因子，但研究过程中忽略了抗生素类污染物，因此，处理效果好、运行费用低、操作管理方便、污染指标去除全面、环境友好的水产废水处理方法还有待于进一步研究与开发。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的缺陷，提供一种水产养殖废水的处理装置及工艺，可有效削减水产养殖废水中的营养物质及残留抗生素，达到提升养殖废水水质的目的。本发明采用“调节池+复合人工湿地+腐殖酸改性铁矿渣填料”组合工艺，充分结合了微生物法和化学吸附法两种技术，提供了一种水产养殖废水的处理新工艺，不仅采用微生物膜法对污染物质进行氧化分解，同时利用化学吸附法实现污染物的迁移转化。同时腐殖酸和铁矿渣均在自然环境中广泛存在，易于制备，价格低廉。这种处理工艺具有施工、运行和维护费用低，便于操作，污染指标去除全面等优点，因而在水产养殖废水治理领域应用的前景较为广阔。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种水产养殖废水的生态处理装置，包括复合垂直潜流人工湿地，所述复合垂直潜流人工湿地由并排设置的上行流垂直潜流人工湿地和下行流垂直潜流人工湿地组成，所述上行流垂直潜流人工湿地和下行流垂直潜流人工湿地之间设有连接池，所述连接池内设有穿孔花墙；
所述上行流垂直潜流人工湿地的上游依次设有进水渠和调节池，所述调节池与进水渠之间设有三角堰；
所述下行流垂直潜流人工湿地的下游设有出水渠；
所述复合垂直潜流人工湿地由上至下依次包括水生植物层、腐殖酸改性铁矿渣填料层、细碎石层、火山岩层、粗碎石层；
所述上行流垂直潜流人工湿地还包括上行流湿地布水管，所述上行流湿地布水管设置在粗碎石层的下方，上行流湿地布水管与进水渠相连通；
所述下行流垂直潜流人工湿地还包括下行流湿地布水管和集水管，所述下行流湿地布水管设置在水生植物层的下方，并与所述连接池相连通，所述集水管设置在粗碎石层的下方，并与所述出水渠相连通。
进一步的，所述复合垂直潜流人工湿地内，腐殖酸改性铁矿渣填料层、细碎石层、火山岩层、粗碎石层的厚度比为1：2：2：1。
进一步的，所述下行流湿地布水管和上行流湿地布水管沿长度方向阵列设有多个布水支管，所述布水支管上等距设有多个出水孔。
进一步的，所述集水管沿长度方向阵列设有多个集水支管，所述集水支管上等距设有多个集水孔。
本发明还提供了一种水产养殖废水的生态处理的工艺，包括如下步骤：
1)将水产养殖废水通过污水泵泵入调节池进行预处理，通过自然沉淀初步去除废水中的大颗粒物质；
2)初步沉淀后废水通过三角堰均匀布水后进入进水渠内；
3)废水通过进水渠进入复合垂直潜流人工湿地，由上行流湿地布水管引入至上行流垂直潜流人工湿地，并自下而上渗透溢出进入连接池，初步完成废水内污染物的降解吸附；
4)初步降解吸附后的废水经过穿孔花墙，由下行流湿地布水管引入至下行流垂直潜流人工湿地，并自上而下渗透流出，完成对废水内污染物的降解吸附；
5)下行流垂直潜流人工湿地通过集水管将净化后的废水收集至出水渠，水产养殖废水处理完毕，出水可供水产养殖继续使用。
进一步的，所述步骤2)中，复合垂直潜流人工湿地内的水生植物层为耐污性强、根系发达的植物，其种植密度不低于16株/平方米。
进一步的，所述步骤2)中，复合垂直潜流人工湿地内，腐殖酸改性铁矿渣填料层、细碎石层、火山岩层、粗碎石层的粒径规格分别为1-2cm、2-3cm、4-5cm、5-10cm。
进一步的，水产养殖废水治理的时间为1～3天。
本发明提出的一种水产养殖废水的生态处理装置及工艺，有益效果在于：
(1)、该种水产养殖废水处理工艺对水产养殖产生的废水进行深度处理，处理后的废水可重复利用，节省水资源，降低污染的同时也降低成本，首先通过设置调节池将养殖废水内包含的漂浮物和大颗粒不可溶杂质进行初步拦截，再通过设置有腐殖酸改性铁矿渣填料配合碎石及火山岩吸附降解污染物以及部分有害物质，并且腐殖酸以及铁矿渣自然环境中大量存在，使得成本大幅度降低，净化后的水可再次利用。
(2)、采用化学吸附耦合微生物除污方式，除污效果更佳，稳定性更好，也能保证冬季处理效果；增大污染物去除负荷，填料从粒径大小到性能均进行多方筛选及试验，选取的填料具有较高比表面积，生物量比常规的人工湿地填料高，能吸收、吸附、截留废水中污染物，为各类微生物生长、繁殖提供良好的着生、附着或穴居条件，最终形成具有很强净化活性功能的“生物膜”；腐殖酸改性铁矿渣填料对污染物表现出极强的亲和力，例如表面通过专性吸附作用和静电作用与污染物形成单齿单核鳌合以及双齿双核鳌合两种配位体，从而达到去除污染物的目的；采用的火山岩填料呈碱性且具有较强的PH缓冲能力，更适宜微生物的生长。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明关于水产养殖废水的生态处理装置的内部结构示意图；
图2是本发明关于水产养殖废水的生态处理装置的顶面俯视结构示意图；
图3是本发明关于水产养殖废水的生态处理装置的底面仰视结构示意图；
图中标记为：1、调节池，2、三角堰，3、进水渠，4、腐殖酸改性铁矿渣填料层，5、细碎石层，6、穿孔花墙，7、下行流湿地布水管，8、水生植物层，9、出水渠，10、上行流湿地布水管，11、布水支管，12、粗碎石层，13、火山岩层，14、集水管，15、出水孔，16、集水支管，17、集水孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
现结合说明书附图，详细说明本发明的结构特点。
参见图1，一种水产养殖废水的生态处理装置，包括调节池1和复合垂直潜流人工湿地，复合垂直潜流人工湿地由并排设置的上行流垂直潜流人工湿地和下行流垂直潜流人工湿地组成，上行流垂直潜流人工湿地和下行流垂直潜流人工湿地之间设有连接池，连接池内设有穿孔花墙6，上行流垂直潜流人工湿地、下行流垂直潜流人工湿地和连接池的液位处于同一水面上。
参见图1，上行流垂直潜流人工湿地的上游依次设有进水渠3和调节池1，调节池1进行废水的预处理，主要通过自然沉淀初步去除废水中的大颗粒物质，调节池1与进水渠3之间设有三角堰2，调节池1的液位高于复合垂直潜流人工湿地的液位，以便三角堰2将调节池1内的废水均布至进水渠3内。
参见图1，下行流垂直潜流人工湿地的下游设有出水渠9，出水渠9用于收集净化后的废水，再次送至水产养殖，可供水产养殖继续使用。
参见图1，复合垂直潜流人工湿地由上至下依次包括水生植物层8、腐殖酸改性铁矿渣填料层4、细碎石层5、火山岩层13、粗碎石层12，复合垂直潜流人工湿地内，腐殖酸改性铁矿渣填料层4、细碎石层5、火山岩层13、粗碎石层12的厚度比为1：2：2：1。
参见图1-2，上行流垂直潜流人工湿地还包括上行流湿地布水管10，上行流湿地布水管10沿长度方向阵列设有多个布水支管11，布水支管11上等距设有多个出水孔15，上行流湿地布水管10设置在粗碎石层12的下方，上行流湿地布水管10与进水渠3相连通，上行流湿地布水管10上的布水支管11将废水均匀分布至上行流垂直潜流人工湿地的底部，使废水自下而上穿过上行流垂直潜流人工湿地进行污染物降解吸附。
参见图1-3，下行流垂直潜流人工湿地还包括下行流湿地布水管7和集水管14，下行流湿地布水管7沿长度方向阵列设有多个布水支管11，布水支管11上等距设有多个出水孔15，集水管14沿长度方向阵列设有多个集水支管16，集水支管16上等距设有多个集水孔17，下行流湿地布水管7设置在水生植物层8的下方，并与连接池相连通，集水管14设置在粗碎石层12的下方，并与出水渠9相连通，下行流湿地布水管7上的布水支管11将废水均匀分布至下行流垂直潜流人工湿地的顶部，使废水自上而下穿过上行流垂直潜流人工湿地进行污染物降解吸附。
本发明还提出了一种水产养殖废水的生态处理的工艺，水产养殖废水治理的时间为1～3天，包括如下步骤：
1)、将水产养殖废水通过污水泵泵入调节池1进行预处理，通过自然沉淀初步去除废水中的大颗粒物质。
2)、初步沉淀后废水通过三角堰2均匀布水后进入进水渠3内。
3)、废水通过进水渠3进入复合垂直潜流人工湿地，由上行流湿地布水管10引入至上行流垂直潜流人工湿地，并自下而上渗透溢出进入连接池，初步完成废水内污染物的降解吸附，复合垂直潜流人工湿地内的水生植物层8为耐污性强、根系发达的植物，其种植密度应为64株/平方米，复合垂直潜流人工湿地内，腐殖酸改性铁矿渣填料层4、细碎石层5、火山岩层13、粗碎石层12的粒径规格分别为1-2cm、2-3cm、4-5cm、5-10cm。
4)、初步降解吸附后的废水经过穿孔花墙6，由下行流湿地布水管7引入至下行流垂直潜流人工湿地，并自上而下渗透流出，完成对废水内污染物的降解吸附；
5)、下行流垂直潜流人工湿地通过集水管14将净化后的废水收集至出水渠9，水产养殖废水处理完毕，出水可供水产养殖继续使用。实施例1：对某养鱼废水进行处理
实施例1
对某养鱼废水进行处理，提出一种水产养殖废水的生态处理工艺，结合图1-3，它包括调节池1、三角堰2、进水渠3、腐殖酸改性铁矿渣填料层4、细碎石层5、穿孔花墙5、水生植物层8、出水渠9、上行流湿地布水管10、上行流湿地布水管10的布水支管11、下行流湿地布水管7、下行流湿地布水管7的布水支管11、粗碎石层12、火山岩层13、集水管14、集水支管16、出水孔15。在本实施例的复合垂直潜流人工湿地中，水生植物种植密度为64株/m2，水生植物为空心菜。腐殖酸改性铁矿渣、细碎石、火山岩以及粗碎石四种填料比例为1:2:2:1。腐殖酸改性铁矿渣填料层、细碎石层、火山岩层、粗碎石层的规格分别为1cm、2cm、4cm、5cm。具体步骤为：将养鱼废水通过污水泵泵入调节池1，进行预处理，初步沉淀后废水通过三角堰2实现均匀布水后进入复合垂直潜流人工湿地，经过一系列微生物和吸附反应，对污染物进行降解吸附，净化后的废水收集至出水渠9，至此，水产养殖废水处理完毕，出水可供水产养殖继续使用。本实施例治理的时间为3天。养鱼废水经过处理之后，出水满足《淡水池塘养殖水排放要求》中一级标准，CODMn始终低于15mg/L，悬浮物低于50mg/L，总磷低于0.5mg/L，总氮低于3.0mg/L，磺胺甲噁唑去除率大于80％，氟甲砜霉素去除率大于70％。
实施例2
对某养虾废水进行处理，本对比实施例2对象为某养虾废水，除水生植物及治理时间外其他条件与实施例1相同。
具体的，在本实施例的复合垂直潜流人工湿地中，水生植物种植密度为16株/m2，水生植物为美人蕉和常绿鸢尾。腐殖酸改性铁矿渣、细碎石、火山岩以及粗碎石四种填料比例为1:2:2:1。复合垂直潜流人工湿地内，腐殖酸改性铁矿渣填料层、细碎石层、火山岩层、粗碎石层的规格分别为1cm、2cm、4cm、5cm。具体步骤为：将养鱼废水通过污水泵泵入调节池1，进行预处理，初步沉淀后废水通过三角堰2实现均匀布水后进入复合垂直潜流人工湿地，经过一系列微生物和吸附反应，对污染物进行降解吸附，净化后的废水收集至出水渠9，至此，水产养殖废水处理完毕，出水可供水产养殖继续使用。本实施例治理的时间为1天。养虾废水经过处理之后，出水满足《淡水池塘养殖水排放要求》中二级标准，CODMn始终低于25mg/L，悬浮物低于100mg/L，总磷低于1.0mg/L，总氮低于5.0mg/L，磺胺甲噁唑去除率大于65％，氟甲砜霉素去除率大50％。
本发明适用于各种淡水水产养殖废水。根据上述实施例中所述的水产养殖废水的生态处理工艺采用化学吸附耦合微生物除污方式，除污效果更佳，稳定性更好，也能保证冬季处理效果；增大污染物去除负荷，填料从粒径大小到性能均进行多方筛选及试验，选取的填料具有较高比表面积，生物量比常规的人工湿地填料高，能吸收、吸附、截留废水中污染物，为各类微生物生长、繁殖提供良好的着生、附着或穴居条件，最终形成具有很强净化活性功能的“生物膜”；腐殖酸改性铁矿渣填料对污染物表现出极强的亲和力，例如表面通过专性吸附作用和静电作用与污染物形成单齿单核鳌合以及双齿双核鳌合两种配位体，从而达到去除污染物的目的；采用的火山岩填料呈碱性且具有较强的PH缓冲能力，更适宜微生物的生长。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (8)
1.一种水产养殖废水的生态处理装置，包括复合垂直潜流人工湿地，其特征在于，所述复合垂直潜流人工湿地由并排设置的上行流垂直潜流人工湿地和下行流垂直潜流人工湿地组成，所述上行流垂直潜流人工湿地和下行流垂直潜流人工湿地之间设有连接池，所述连接池内设有穿孔花墙(6)；
所述上行流垂直潜流人工湿地的上游依次设有进水渠(3)和调节池(1)，所述调节池(1)与进水渠(3)之间设有三角堰(2)；
所述下行流垂直潜流人工湿地的下游设有出水渠(9)；
所述复合垂直潜流人工湿地由上至下依次包括水生植物层(8)、腐殖酸改性铁矿渣填料层(4)、细碎石层(5)、火山岩层(13)、粗碎石层(12)；
所述上行流垂直潜流人工湿地还包括上行流湿地布水管(10)，所述上行流湿地布水管(10)设置在粗碎石层(12)的下方，上行流湿地布水管(10)与进水渠(3)相连通；
所述下行流垂直潜流人工湿地还包括下行流湿地布水管(7)和集水管(14)，所述下行流湿地布水管(7)设置在水生植物层(8)的下方，并与所述连接池相连通，所述集水管(14)设置在粗碎石层(12)的下方，并与所述出水渠(9)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种水产养殖废水的生态处理装置，其特征在于，所述复合垂直潜流人工湿地内，腐殖酸改性铁矿渣填料层(4)、细碎石层(5)、火山岩层(13)、粗碎石层(12)的厚度比为1：2：2：1。
3.根据权利要求1所述的一种水产养殖废水的生态处理装置，其特征在于，所述下行流湿地布水管(7)和上行流湿地布水管(10)沿长度方向阵列设有多个布水支管(11)，所述布水支管(11)上等距设有多个出水孔(15)。
4.根据权利要求1所述的一种水产养殖废水的生态处理装置，其特征在于，所述集水管(14)沿长度方向阵列设有多个集水支管(16)，所述集水支管(16)上等距设有多个集水孔(17)。
5.一种水产养殖废水的生态处理的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)将水产养殖废水通过污水泵泵入调节池(1)进行预处理，通过自然沉淀初步去除废水中的大颗粒物质；
2)初步沉淀后废水通过三角堰(2)均匀布水后进入进水渠(3)内；
3)废水通过进水渠(3)进入复合垂直潜流人工湿地，由上行流湿地布水管(10)引入至上行流垂直潜流人工湿地，并自下而上渗透溢出进入连接池，初步完成废水内污染物的降解吸附；
4)初步降解吸附后的废水经过穿孔花墙(6)，由下行流湿地布水管(7)引入至下行流垂直潜流人工湿地，并自上而下渗透流出，完成对废水内污染物的降解吸附；
5)下行流垂直潜流人工湿地通过集水管(14)将净化后的废水收集至出水渠(9)，水产养殖废水处理完毕，出水可供水产养殖继续使用。
6.根据权利要求5所述的一种水产养殖废水的生态处理的工艺，其特征在于，所述步骤2)中，复合垂直潜流人工湿地内的水生植物层(8)为耐污性强、根系发达的植物，其种植密度不低于16株/平方米。
7.根据权利要求5所述的一种水产养殖废水的生态处理的工艺，其特征在于，所述步骤2)中，复合垂直潜流人工湿地内，腐殖酸改性铁矿渣填料层(4)、细碎石层(5)、火山岩层(13)、粗碎石层(12)的粒径规格分别为1-2cm、2-3cm、4-5cm、5-10cm。
8.根据权利要求5所述的一种水产养殖废水的生态处理的工艺，其特征在于，水产养殖废水治理的时间为1～3天。
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| CN113880372A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-01-04 | 北京广诚环境科技有限公司 | 一种生活污水人工湿地处理系统及施工工艺 |
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|---|---|---|---|---|
| CN204281416U (zh) * | 2014-11-05 | 2015-04-22 | 沃邦（天津）科技有限公司 | 一种用于海水养殖废水处理的人工湿地系统 |
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