CN112978888A - 一种处理水产养殖尾水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水产养殖尾水处理技术领域，具体涉及一种处理水产养殖尾水的方法。所述方法包括以下步骤：将小球藻液和壳聚糖混合，静置后得到小球藻絮凝物；将小球藻絮凝物接种到锦纶膜上，得到小球藻锦纶膜；将小球藻锦纶膜固定在养殖尾水处理装置内水深2/5～3/5处，净化处理水产养殖尾水。在本发明中，壳聚糖大分子内含有活泼的羟基和氨基，具有较强的化学反应能力和很好的吸附能力，将小球藻絮凝后接种到锦纶材料膜上，在膜上进行培养，不仅使净化后的小球藻采收方便，而且降低了采收成本，避免对净化后的尾水造成二次污染。

Description

一种处理水产养殖尾水的方法
技术领域
本发明涉及水产养殖尾水处理技术领域，特别是涉及一种处理水产养殖尾水的方法。
背景技术
水产养殖尾水主要包括粪便和残留饵料，属高浓度有机尾水，含有大量环链有机化合物(高浓度COD)、叠氮类无机化合物(尿酸)和氨氮、悬浮物等，这些物质无论是进入水体(如排入地面水体或渗入地下水体)，还是其中的一些物质释放进入大气，他们都会直接的或间接地对动、植物产生严重的危害，破坏生态环境。尾水中还含有大量的病原微生物，将通过水体或通过水生动植物进行扩散传播,危害人畜健康。为了做到经济效益、社会效益和环境效益的三者有机结合，使企业走可持续发展的道路，必须对其尾水进行有效的治理。
小球藻是绿藻门的单细胞藻类，具有分布广泛，生长速度快，易于培养等特点，对富含氮磷的养殖尾水具有明显的净化效果；小球藻利用光能和尾水中的氮、磷合成自身物质并快速增殖，达到去除尾水中氮、磷的效果。
虽然小球藻净化尾水效果较好，但是，净化结束后小球藻的采收困难较大，即使加入小球藻絮凝剂也无法实现小球藻完全回收，不仅增加了采收成本，而且可能会对净化后的尾水造成二次污染。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种处理水产养殖尾水的方法。采用本发明提供的方法不仅使净化后的小球藻采收方便，而且降低了采收成本。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种处理水产养殖尾水的方法，包括以下步骤：
将小球藻液和壳聚糖混合，静置后得到小球藻絮凝物；
将小球藻絮凝物接种到锦纶膜上，得到小球藻锦纶膜；
将小球藻锦纶膜固定在养殖尾水处理装置内水深2/5～3/5处，净化处理水产养殖尾水。
优选的，所述小球藻锦纶膜面积与水产养殖尾水的体积比为1m2:(0.8～1.5)m3。
优选的，在进行净化处理时，所述养殖尾水在所述养殖尾水处理装置内的停留时间为12～14h。
优选的，所述接种的量为30～50g/m2。
优选的，所述锦纶膜的孔径包括380T。
优选的，所述净化处理水产养殖尾水时，温度为22～28℃，光照强度为3500～6000LUX。
优选的，所述小球藻液中小球藻的浓度为(3～5)×107个/mL；
所述壳聚糖与小球藻液的质量体积比为5～10mg:1L。
优选的，所述混合的方式包括搅拌，所述搅拌的频率为60rpm，搅拌的时间为10～15min。
优选的，所述小球藻锦纶膜在净化水产养殖尾水后还包括回收处理；
所述回收处理的时机为：当所述小球藻锦纶膜上的小球藻达到150～200g/m2时，进行所述回收处理。
优选的，所述回收处理包括刮下所述小球藻锦纶膜上的小球藻，锦纶膜继续接种小球藻絮凝物。
有益效果：
本发明提供了一种处理水产养殖尾水的方法，包括以下步骤：将小球藻液和壳聚糖混合，静置后得到小球藻絮凝物；将小球藻絮凝物接种到锦纶膜上，得到小球藻锦纶膜；将小球藻锦纶膜固定在养殖尾水处理装置内水深1/2处，净化处理水产养殖尾水。本发明利用壳聚糖大分子中有活泼的羟基和氨基，具有较强的化学反应能力和很好的吸附能力，将小球藻絮凝后接种到锦纶材料膜上，在膜上进行培养，避免了小球藻在养殖尾水中后期的收获困难，不仅使净化后的小球藻采收方便，而且降低了采收成本。
同时，本发明投资小，运行简单，与传统的处理尾水的方法相比，不仅保护了环境，而且节约了能源，经济效益高。
附图说明
图1为本发明实施例中处理水产养殖尾水的方法的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种处理水产养殖尾水的方法，包括以下步骤：
将小球藻液和壳聚糖混合，静置后得到小球藻絮凝物；
将小球藻絮凝物接种到锦纶膜上，得到小球藻锦纶膜；
将小球藻锦纶膜固定在养殖尾水处理装置内水深1/2处，净化处理水产养殖尾水。
本发明将小球藻液和壳聚糖混合，静置后得到小球藻絮凝物。所述混合前，本发明优选还包括将所述小球藻液的pH值调至6.0；所述调节小球藻液pH值的试剂优选包括醋酸。本发明对所述醋酸的来源及浓度没有特殊限定，采用本领域技术人员所熟知的市售商品即可。本发明利用醋酸将小球藻液调节至适宜的pH，不仅有利于后续壳聚糖的溶解，而且可以促进小球藻与壳聚糖的絮凝作用，从而使小球藻更好的絮凝。
在本发明中，所述小球藻液中小球藻的浓度优选为(3～5)×107个/mL，更优选为(3.5～4.5)×107个/mL，最优选为4×107个/mL；所述壳聚糖与小球藻液的质量体积比优选为5～10mg:1L，更优选为6～9mg:1L，最优选为7.5mg:1L。本发明对所述小球藻液的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员所熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述混合的方式优选包括搅拌，所述搅拌的时间优选为10～15min，更优选为12～14min，最优选为13min；所述搅拌的频率优选为60rpm；所述静置的时间优选为6h。本发明对所述搅拌的方法没有特殊限定，采用本领域技术人员所熟知的搅拌设备进行搅拌即可。本发明通过将适宜数量的小球藻和适宜质量的壳聚糖混合并搅拌，静置后，使得小球藻更好的絮凝，从而使后续小球藻絮凝物更好的接种到锦纶膜上。
得到小球藻絮凝物后，本发明将小球藻絮凝物接种到锦纶膜上，得到小球藻锦纶膜。在本发明中，所述接种的量优选为30～50g/m2，更优选为35～45g/m2，最优选为40g/m2；所述锦纶膜的孔径优选为380T。本发明优选采用抽滤的方式将小球藻吸附到锦纶膜上，完成所述接种。本发明对所述抽滤的方法并没有特殊限定，采用本领域技术人员所熟知的抽滤设备进行抽滤即可。本发明通过在适宜孔径的锦纶膜上接种适宜数量的小球藻，不仅可以使小球藻更好地接种到锦纶膜上，而且可以使小球藻更好的增殖和净化尾水；同时小球藻增殖到一定程度后，可以刮下小球藻锦纶膜上的小球藻，锦纶膜继续接种小球藻絮凝物，提高了锦纶膜的利用率，降低了处理尾水的成本。
得到小球藻锦纶膜后，将小球藻锦纶膜固定在养殖尾水处理装置内水深2/5～3/5处，净化处理水产养殖尾水。在本发明中，在进行净化处理时，所述养殖尾水在所述养殖尾水处理装置内的停留时间为12～14h，更优选为13h；水产养殖尾水的流速优选为1.5～2.5L/min，进一步优选为1.75～2.25L/min，最优选为2L/min；pH优选为8～9；温度优选为22～28℃，进一步优选为24～26℃，最优选为25℃；本发明对净化处理水产养殖尾水时光照的强度和光暗时间并没有特殊限定，利用自然光照即可，优选的光照强度为为3500～6000LUX，进一步优选为3800～5000LUX，最优选为4000LUX；光暗时间比优选为12h:12h。本发明通过在适宜的水力停留时间内净化水产养殖尾水，并调整净化尾水时的温度和光照强度，不仅可以使水产养殖尾水净化更充分，而且可以使小球藻生长发育更好。
在本发明中，所述小球藻锦纶膜面积与水产养殖尾水的体积比优选为1m2:(0.8～1.5)m3，更优选为1m2:(0.9～1.2)m3；最优选为1m2:1m3。本发明通过在适宜的小球藻锦纶膜面积与水产养殖尾水的体积比内净化水产养殖尾水，不仅可以使水产养殖尾水净化更充分，而且可以节约净化成本。
本发明实施例中优选采用如图1所示的装置处理所述养殖尾水；所述装置优选包括进水口和出水口；所述小球藻锦纶膜优选固定在泡沫板上，并将泡沫板固定在养殖尾水处理装置内水深2/5～3/5处；更优选为固定在养殖尾水处理装置内水深1/2处。本发明通过将小球藻锦纶膜固定在适宜的位置出，可以使小球藻在净化尾水时获取最佳的光照强度，从而使小球藻生长发育更好，进而使水产养殖尾水净化更充分。
本发明利用壳聚糖大分子中有活泼的羟基和氨基，具有较强的化学反应能力和很好的吸附能力，将小球藻絮凝后接种到锦纶材料膜上，在膜上进行培养，避免了小球藻在养殖尾水中后期的收获困难，不仅使净化后的小球藻采收方便，而且降低了采收成本，避免了对净化后的尾水造成二次污染；通过采用本发明的方法处理养殖尾水，使得氨氮去除率可达到85％以上，总氮去除率可达到80％，总磷去除率可达到99％，且小球藻处理养殖尾水8～10天即可收获。同时，本发明投资小，运行简单，与传统的处理尾水的方法相比，不仅保护了环境，而且节约了能源，经济效益高。
在本发明中，小球藻锦纶膜在净化水产养殖尾水后优选还包括回收处理；当所述小球藻锦纶膜上的小球藻达到150～200g/m2时，进行所述回收处理；所述回收处理优选包括刮下所述小球藻锦纶膜上的小球藻，锦纶膜继续接种小球藻絮凝物，更优选包括刮下部分所述小球藻锦纶膜上的小球藻，得到含有小球藻的锦纶膜继续净化养殖尾水；所得小球藻优选作为活体饵料或饲料原料。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种处理水产养殖尾水的方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种处理水产养殖尾水的方法，由以下步骤组成：
(1)小球藻液培养
采用BG11海水培养基培养小球藻，在光暗比为12h:12h，温度为25℃，光照强度4500LUX的条件下培养10天，得到小球藻液。
(2)小球藻接种
取步骤(1)中得到的小球藻液(浓度4×107个/ml)，先用醋酸调节小球藻液的pH为6.0，按7.5mg/L在藻液中加入壳聚糖，用搅拌棍按60rpm搅拌13min；然后静置6h絮凝，过滤得到小球藻絮凝物和净化的水。
(3)用抽滤机将小球藻絮凝物接种到锦纶材料膜(孔径为380T，接种量为40g/m2)上，得到小球藻锦纶膜。
(4)尾水净化
用试纸测定尾水的pH值，根据实际测定的pH加入NaOH调节尾水的pH值为8～9；将小球藻锦纶膜固定在泡沫板上，并将泡沫板固定到处理反应器底部水深1/2处(图1)。
所述净化过程中，尾水的水力停留时间为13h，尾水进水和出水流速均为2L/min，处理尾水时，设置光照强度为4000LUX，光暗比12h：12h，温度25℃。
小球藻在第8天收获，此时净化后的尾水中几乎没有小球藻存留，极少量悬浮不会对水质造成影响，同时小球藻锦纶膜上的小球藻达到200g/m2，取下小球藻锦纶膜，用刮刀将小球藻从锦纶膜上刮下，锦纶膜继续接种小球藻絮凝物，所得小球藻作为饲料生产原料。
测定不同时间处理反应器中尾水的氨氮、总氮和总磷含量，其中总磷测量方法为GB/T 11893-1989钼酸铵分光光度法，总氮测量方法为GB/T 11894-1989碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，氨氮测量方法为GB/T 11894-1989纳氏试剂比色法，测定结果见表1。
表1不同处理时间的氨氮、总氮和总磷含量
Figure BDA0003013315370000061
实施例2
一种处理水产养殖尾水的方法，由以下步骤组成：
(1)小球藻液培养
采用BG11海水培养基培养小球藻，在光暗比为12h:12h，温度为25℃，光照强度4500LUX的条件下培养10天，得到小球藻液。
(2)小球藻接种
取步骤(1)中得到的小球藻液(浓度3×107个/ml)，先用醋酸调节小球藻液的pH为6.0，按6mg/L在藻液中加入壳聚糖，用搅拌棍按60rpm搅拌10min；然后静置6h絮凝，过滤得到小球藻絮凝物和净化的水。
(3)用抽滤机将小球藻絮凝物接种到锦纶材料膜(孔径为380T，接种量为30g/m2)上，得到小球藻锦纶膜。
(4)尾水净化
用试纸测定尾水的pH值，根据实际测定的pH加入NaOH调节尾水的pH值为8～9；将小球藻锦纶膜固定在泡沫板上，并将泡沫板固定到处理反应器底部水深1/2处(图1)。
所述净化过程中，尾水的水力停留时间为13h，尾水进水和出水流速均为1.75L/min，处理尾水时，设置光照强度为3500LUX，光暗比12h：12h，温度25℃。
小球藻在第8天收获，此时净化后的尾水中几乎没有小球藻存留，极少量悬浮不会对水质造成影响，同时小球藻锦纶膜上的小球藻达到180g/m2，取下小球藻锦纶膜，用刮刀将小球藻从锦纶膜上刮下，锦纶膜继续接种小球藻絮凝物，所得小球藻作为饲料生产原料。
测定不同时间处理反应器中尾水的氨氮、总氮和总磷含量，其中总磷测量方法为GB/T 11893-1989钼酸铵分光光度法，总氮测量方法为GB/T 11894-1989碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，氨氮测量方法为GB/T 11894-1989纳氏试剂比色法，测定结果见表2。
表2不同处理时间的氨氮、总氮和总磷含量
Figure BDA0003013315370000071
Figure BDA0003013315370000081
实施例3
一种处理水产养殖尾水的方法，由以下步骤组成：
(1)小球藻液培养
采用BG11海水培养基培养小球藻，在光暗比为12h:12h，温度为25℃，光照强度4500LUX的条件下培养10天，得到小球藻液。
(2)小球藻接种
取步骤(1)中得到的小球藻液(浓度5×107个/ml)，先用醋酸调节小球藻液的pH为6.0，按9mg/L在藻液中加入壳聚糖，用搅拌棍按60rpm搅拌15min；然后静置6h絮凝，过滤得到小球藻絮凝物和净化的水。
(3)用抽滤机将小球藻絮凝物接种到锦纶材料膜(孔径为380T，接种量为50g/m2)上，得到小球藻锦纶膜。
(4)尾水净化
用试纸测定尾水的pH值，根据实际测定的pH加入NaOH调节尾水的pH值为8～9；将小球藻锦纶膜固定在泡沫板上，并将泡沫板固定到处理反应器底部水深1/2处(图1)。
所述净化过程中，尾水的水力停留时间为13h，尾水进水和出水流速均为2.5L/min，处理尾水时，设置光照强度为6000LUX，光暗比12h：12h，温度25℃。
小球藻在第8天收获，此时净化后的尾水中几乎没有小球藻存留，极少量悬浮不会对水质造成影响，同时小球藻锦纶膜上的小球藻达到185g/m2，取下小球藻锦纶膜，用刮刀将小球藻从锦纶膜上刮下，锦纶膜继续接种小球藻絮凝物，所得小球藻作为饲料生产原料。
测定不同时间处理反应器中尾水的氨氮、总氮和总磷含量，其中总磷测量方法为GB/T 11893-1989钼酸铵分光光度法，总氮测量方法为GB/T 11894-1989碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，氨氮测量方法为GB/T 11894-1989纳氏试剂比色法，测定结果见表3。
表3不同处理时间的氨氮、总氮和总磷含量
Figure BDA0003013315370000091
对比例1
一种处理水产养殖尾水的方法，由以下步骤组成：
(1)小球藻液培养
采用BG11海水培养基培养小球藻，在光暗比为12h:12h，温度为25℃，光照强度4500LUX的条件下培养10天，得到小球藻液。
(2)小球藻放入处理反应器
取与实施例1相同质量浓度的小球藻接种在需要处理的尾水中。
(3)尾水净化
所述净化过程中，尾水的水力停留时间为13h，尾水进水和出水流速均为2L/min，处理尾水时，设置光照强度为4000LUX，光暗比12h：12h，温度25℃。
测定不同时间处理反应器中尾水的氨氮、总氮和总磷含量，其中总磷测量方法为GB/T 11893-1989钼酸铵分光光度法，总氮测量方法为GB/T 11894-1989碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，氨氮测量方法为GB/T 11894-1989纳氏试剂比色法，测定结果见表4。
表4不同处理时间的氨氮、总氮和总磷含量
Figure BDA0003013315370000092
Figure BDA0003013315370000101
由表1和表4可以看出，虽然对比例1处理方法与实施例1的处理方法在氨氮、总氮和总磷去除效果接近，但对比例1的处理方法会使已经净化完的养殖尾水里面还有大量小球藻存留，可影响净化后尾水的回收利用，如水质变化和影响养殖生物；同时传统的管式高速离心法回收养殖尾水中的小球藻，需要专门的离心机设备，成本较高，回收效率仅在90％左右，并不能完全回收；而用化学药品或者生物絮凝方法回收养殖尾水中的小球藻，需要额外添加絮凝剂在水中，会造成净化尾水的二次污染；本发明的处理尾水的方法不仅在氨氮、总氮和总磷去除效果优于对比例1，同时小球藻回收方便，回收率在99％以上，不影响净化后尾水的回收利用。
综上所述，本发明的方法不仅对于养殖尾水净化效果好，其中氨氮去除率达到79％～85％，总氮去除率为70％～80％，总磷去除率为93％～99％，而且增殖后的小球藻采收方便，降低了采收成本，同时避免了对净化后的尾水造成二次污染。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种处理水产养殖尾水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将小球藻液和壳聚糖混合，静置后得到小球藻絮凝物；
将小球藻絮凝物接种到锦纶膜上，得到小球藻锦纶膜；
将小球藻锦纶膜固定在养殖尾水处理装置内水深2/5～3/5处，净化处理水产养殖尾水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述小球藻锦纶膜面积与水产养殖尾水的体积比为1m2:(0.8～1.5)m3。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行净化处理时，所述养殖尾水在所述养殖尾水处理装置内的停留时间为12～14h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接种的量为30～50g/m2。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锦纶膜的孔径包括380T。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述净化处理水产养殖尾水时，温度为22～28℃，光照强度为3500～6000LUX。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述小球藻液中小球藻的浓度为(3～5)×107个/mL；
所述壳聚糖与小球藻液的质量体积比为5～10mg:1L。
8.根据权利要1所述的方法，其特征在于，所述混合的方式包括搅拌，所述搅拌的频率为60rpm，搅拌的时间为10～15min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述小球藻锦纶膜在净化水产养殖尾水后还包括回收处理；
所述回收处理的时机为：当所述小球藻锦纶膜上的小球藻达到150～200g/m2时，进行所述回收处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述回收处理包括刮下所述小球藻锦纶膜上的小球藻，锦纶膜继续接种小球藻絮凝物。
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