CN113443722B - 一种高效药剂、制备工艺及其在水产养殖废水处理中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效药剂，以重量份为单位，包括以下原料：改性椰壳粉72～100份、腐熟豆粕42～46份、复合菌剂9～10份、虾青素3.2～4份、硅藻土5～9份、胡敏酸钠4～6份、木质素磺酸钠0.6～1份、大豆低聚肽粉0.3～0.5份、甲基丙烯酸十二烷基酯0.5～0.8份。所述的高效药剂是经过原料混合、粉碎、干燥等步骤制取的。本发明的高效药剂具有无毒性、安全、环保等优点，应用于处理水产养殖废水，COD去除率达94.9％以上，可大力推广应用。

Description

一种高效药剂、制备工艺及其在水产养殖废水处理中的应用
【技术领域】
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种高效药剂、制备工艺及其在水产养殖废水处理中的应用。
【背景技术】
国内大多数水产养殖采用的是塘、库等封闭性水域，水体自我净化能力远远低于水体富营养化速度，水域环境受到极大破坏，同一区域不能长期满足水产养殖可持续发展，采用大引大排的方式，既极大的消耗了水资源，而且由于饲料的施用、杀菌剂和消毒剂的使用、动植物尸体和动物粪便的积累，导致养殖水中的有机物、氮磷的大量积累，致使养殖水体恶化。根据研究发现饲料对池塘总输入氮磷的比例分别为76.08％和98.55％，而且长期喂养的饲料中抗生素使动物机体内产生抗药性的细菌，这些细菌对人畜均有不同的侵害，同时水产养殖的废水也对周边水域环境和生态环境造成了极大的危害。
【发明内容】
本发明提供一种高效药剂及其制备方法，以解决如何降低水产养殖废水中化学需氧量COD的实际技术问题。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种高效药剂，以重量份为单位，包括以下原料：改性椰壳粉72～100份、腐熟豆粕42～46份、复合菌剂9～10份、虾青素3.2～4份、硅藻土5～9份、胡敏酸钠4～6份、木质素磺酸钠0.6～1份、大豆低聚肽粉0.3～0.5份、甲基丙烯酸十二烷基酯0.5～0.8份。
进一步地，所述的高效药剂，以重量份为单位，包括以下原料：改性椰壳粉86份、腐熟豆粕45份、复合菌剂9.4份、虾青素3.8份、硅藻土8份、胡敏酸钠5份、木质素磺酸钠0.9份、大豆低聚肽粉0.4份、甲基丙烯酸十二烷基酯0.7份。
进一步地，所述的改性椰壳粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰壳粉加入到质量浓度为52％的硫酸中浸泡处理3.5h后去除用清水洗涤3次，再进行干燥；
(2)将干燥的椰壳粉加入到马弗炉中，在温度为300～440℃下煅烧1.5h，得到煅烧处理的椰壳粉；
(3)将煅烧处理的椰壳粉加入到含有质量浓度为4.2％的海藻酸钠与3.5％的衣康酸混合溶液中，在超声频率为26kHz下超声处理2h，过滤，得到滤渣，滤渣干燥，制得改性椰壳粉。
进一步地，所述的复合菌剂为沼泽红假单胞菌与植物乳酸杆菌按质量比为2:1的混合菌。
本发明还提供一种高效药剂的制备方法，包括以下步骤：将原料改性椰壳粉、腐熟豆粕、虾青素、复合菌、硅藻土、胡敏酸钠、木质素磺酸钠、大豆低聚肽粉、甲基丙烯酸十二烷基酯经过混合、粉碎、干燥，制得高效药剂。
本发明还提供一种根据权利要求5所述方法制备的高效药剂在水产养殖废水处理中的应用，包括以下步骤：
S1：将水产养殖废水曝气处理；
S2：向经步骤S1处理后的水产养殖废水中，加入高效药剂，同时继续对水产养殖废水曝气处理；
S3：过滤除去经步骤S2处理后水产养殖废水中固含物；
S4：向经步骤S3处理除去固含物后的水产养殖废水中，加入脱色剂，并搅拌处理；
S5：过滤除去经步骤S4处理后水产养殖废水中的固含物，完成水产养殖废水处理。
进一步地，步骤S1中将水产养殖废水曝气处理2.5～4h。
进一步地，步骤S2中所述高效药剂加入量为8.9～11.16kg/m3。
进一步地，步骤S4中所述脱色剂加入量为15.7～18.2kg/m3。
进一步地，所述的脱色剂由高岭土和活性炭按质量比1.3:1混合，并加入高岭土和活性炭总质量1/3的十二烷基苯磺酸钠，然后在2500rpm转速下球磨30min制得。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中的硅藻土、胡敏酸钠、木质素磺酸钠、大豆低聚肽粉、甲基丙烯酸十二烷基酯在制备高效药剂中起到了协同作用，协同降低了水产养殖废水中化学需氧量COD，这是因为：硅藻土具有较强的吸附能力，可以吸附水产养殖废水中溶解的氧，进行消化反硝化，加上硅藻土上有机物和微生物接触时间较长，能够实现有机物经生物氧化而分解，进而降低水产养殖废水中化学需氧量COD。胡敏酸钠可以吸附水产养殖废水中的重金属离子，胡敏酸钠和硅藻土吸附水产养殖废水中的污染物沉淀到底部，为微生物提供了极多的营养源，促进微生物繁殖，促进了有机物分解，进而降低水产养殖废水中化学需氧量COD。木质素磺酸钠添加到水产养殖废水中实现有机物和液体之间的表面张力减小，活化表面，另外木质素磺酸钠可以活化硅藻土，使得硅藻土的吸附能力更强，促进吸附水产养殖废水中溶解的氧，进而降低水产养殖废水中化学需氧量COD。大豆低聚肽粉具有肽类物质的良好特性，稳定性强且可溶于水，甲基丙烯酸十二烷基酯，其长烷基侧链具有极强的疏水性，可以通过与大豆低聚肽粉形成多交联点的多孔交联体，进而提高吸附水产养殖废水中溶解的氧，进而降低水产养殖废水中化学需氧量COD。因此，在硅藻土、胡敏酸钠、木质素磺酸钠、大豆低聚肽粉、甲基丙烯酸十二烷基酯协同作用下，协同降低了水产养殖废水中化学需氧量COD。
(2)采用本发明制得的高效药剂处理广西某罗非鱼水产养殖废水，COD≤21.12mg/L，去除率达94.9％以上，说明采用本发明制得的高效药剂可以有效降低水中的化学需氧量COD。
【具体实施方式】
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
所述的高效药剂，以重量份为单位，包括以下原料：改性椰壳粉72～100份、腐熟豆粕42～46份、复合菌剂9～10份、虾青素3.2～4份、硅藻土5～9份、胡敏酸钠4～6份、木质素磺酸钠0.6～1份、大豆低聚肽粉0.3～0.5份、甲基丙烯酸十二烷基酯0.5～0.8份；
所述的改性椰壳粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰壳粉加入到质量浓度为52％的硫酸中浸泡处理3.5h后去除用清水洗涤3次，再进行干燥；
(2)将干燥的椰壳粉加入到马弗炉中，在温度为300～440℃下煅烧1.5h，得到煅烧处理的椰壳粉；
(3)将煅烧处理的椰壳粉加入到含有质量浓度为4.2％的海藻酸钠与3.5％的衣康酸混合溶液中，在超声频率为26kHz下超声处理2h，过滤，得到滤渣，滤渣干燥，制得改性椰壳粉；
所述的复合菌剂为沼泽红假单胞菌与植物乳酸杆菌按质量比为2:1的混合菌；
所述的高效药剂的制备方法，包括以下步骤：将原料改性椰壳粉、腐熟豆粕、虾青素、复合菌、硅藻土、胡敏酸钠、木质素磺酸钠、大豆低聚肽粉、甲基丙烯酸十二烷基酯经过混合、粉碎、干燥，制得高效药剂；
所述的高效药剂在水产养殖废水处理中的应用，包括以下步骤：
S1：将水产养殖废水曝气处理2.5～4h；
S2：向经步骤S1处理后的水产养殖废水中，加入高效药剂，所述高效药剂加入量为8.9～11.16kg/m3，同时继续对水产养殖废水曝气处理12～15h；
S3：过滤除去经步骤S2处理后水产养殖废水中固含物；
S4：向经步骤S3处理除去固含物后的水产养殖废水中，加入脱色剂，并搅拌处理3～5h，其中脱色剂加入量为15.7～18.2kg/m3；
S5：过滤除去经步骤S4处理后水产养殖废水中的固含物，完成水产养殖废水处理；
所述的脱色剂由高岭土和活性炭按质量比1.3:1混合，并加入高岭土和活性炭总质量1/3的十二烷基苯磺酸钠，然后在2500rpm转速下球磨30min制得。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种高效药剂，以重量份为单位，包括以下原料：改性椰壳粉75份、腐熟豆粕42份、复合菌剂9份、虾青素3.3份、硅藻土6份、胡敏酸钠4份、木质素磺酸钠0.7份、大豆低聚肽粉0.3份、甲基丙烯酸十二烷基酯0.6份；
所述的改性椰壳粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰壳粉加入到质量浓度为52％的硫酸中浸泡处理3.5h后去除用清水洗涤3次，再进行干燥；
(2)将干燥的椰壳粉加入到马弗炉中，在温度为300～440℃下煅烧1.5h，得到煅烧处理的椰壳粉；
(3)将煅烧处理的椰壳粉加入到含有质量浓度为4.2％的海藻酸钠与3.5％的衣康酸混合溶液中，在超声频率为26kHz下超声处理2h，过滤，得到滤渣，滤渣干燥，制得改性椰壳粉；
所述的复合菌剂为沼泽红假单胞菌与植物乳酸杆菌按质量比为2:1的混合菌；
所述的高效药剂的制备方法，包括以下步骤：将原料改性椰壳粉、腐熟豆粕、虾青素、复合菌、硅藻土、胡敏酸钠、木质素磺酸钠、大豆低聚肽粉、甲基丙烯酸十二烷基酯经过混合、粉碎、干燥，制得高效药剂；
所述的高效药剂在水产养殖废水处理中的应用，包括以下步骤：
S1：将水产养殖废水曝气处理4h；
S2：向经步骤S1处理后的水产养殖废水中，加入高效药剂，所述高效药剂加入量为11.02kg/m3，同时继续对水产养殖废水曝气处理13h；
S3：过滤除去经步骤S2处理后水产养殖废水中固含物；
S4：向经步骤S3处理除去固含物后的水产养殖废水中，加入脱色剂，并搅拌处理5h，其中脱色剂加入量为17.9kg/m3；
S5：过滤除去经步骤S4处理后水产养殖废水中的固含物，完成水产养殖废水处理；
所述的脱色剂由高岭土和活性炭按质量比1.3:1混合，并加入高岭土和活性炭总质量1/3的十二烷基苯磺酸钠，然后在2500rpm转速下球磨30min制得。
实施例2
一种高效药剂，以重量份为单位，包括以下原料：改性椰壳粉86份、腐熟豆粕45份、复合菌剂9.4份、虾青素3.8份、硅藻土8份、胡敏酸钠5份、木质素磺酸钠0.9份、大豆低聚肽粉0.4份、甲基丙烯酸十二烷基酯0.7份；
所述的改性椰壳粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰壳粉加入到质量浓度为52％的硫酸中浸泡处理3.5h后去除用清水洗涤3次，再进行干燥；
(2)将干燥的椰壳粉加入到马弗炉中，在温度为300～440℃下煅烧1.5h，得到煅烧处理的椰壳粉；
(3)将煅烧处理的椰壳粉加入到含有质量浓度为4.2％的海藻酸钠与3.5％的衣康酸混合溶液中，在超声频率为26kHz下超声处理2h，过滤，得到滤渣，滤渣干燥，制得改性椰壳粉；
所述的复合菌剂为沼泽红假单胞菌与植物乳酸杆菌按质量比为2:1的混合菌；
所述的高效药剂的制备方法，包括以下步骤：将原料改性椰壳粉、腐熟豆粕、虾青素、复合菌、硅藻土、胡敏酸钠、木质素磺酸钠、大豆低聚肽粉、甲基丙烯酸十二烷基酯经过混合、粉碎、干燥，制得高效药剂；
所述的高效药剂在水产养殖废水处理中的应用，包括以下步骤：
S1：将水产养殖废水曝气处理3.5h；
S2：向经步骤S1处理后的水产养殖废水中，加入高效药剂，所述高效药剂加入量为10.3kg/m3，同时继续对水产养殖废水曝气处理14h；
S3：过滤除去经步骤S2处理后水产养殖废水中固含物；
S4：向经步骤S3处理除去固含物后的水产养殖废水中，加入脱色剂，并搅拌处理4h，其中脱色剂加入量为16.8kg/m3；
S5：过滤除去经步骤S4处理后水产养殖废水中的固含物，完成水产养殖废水处理；
所述的脱色剂由高岭土和活性炭按质量比1.3:1混合，并加入高岭土和活性炭总质量1/3的十二烷基苯磺酸钠，然后在2500rpm转速下球磨30min制得。
实施例3
一种高效药剂，以重量份为单位，包括以下原料：改性椰壳粉97份、腐熟豆粕46份、复合菌剂10份、虾青素4份、硅藻土9份、胡敏酸钠5份、木质素磺酸钠1份、大豆低聚肽粉0.5份、甲基丙烯酸十二烷基酯0.8份；
所述的改性椰壳粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰壳粉加入到质量浓度为52％的硫酸中浸泡处理3.5h后去除用清水洗涤3次，再进行干燥；
(2)将干燥的椰壳粉加入到马弗炉中，在温度为300～440℃下煅烧1.5h，得到煅烧处理的椰壳粉；
(3)将煅烧处理的椰壳粉加入到含有质量浓度为4.2％的海藻酸钠与3.5％的衣康酸混合溶液中，在超声频率为26kHz下超声处理2h，过滤，得到滤渣，滤渣干燥，制得改性椰壳粉；
所述的复合菌剂为沼泽红假单胞菌与植物乳酸杆菌按质量比为2:1的混合菌；
所述的高效药剂的制备方法，包括以下步骤：将原料改性椰壳粉、腐熟豆粕、虾青素、复合菌、硅藻土、胡敏酸钠、木质素磺酸钠、大豆低聚肽粉、甲基丙烯酸十二烷基酯经过混合、粉碎、干燥，制得高效药剂；
所述的高效药剂在水产养殖废水处理中的应用，包括以下步骤：
S1：将水产养殖废水曝气处理3h；
S2：向经步骤S1处理后的水产养殖废水中，加入高效药剂，所述高效药剂加入量为9kg/m3，同时继续对水产养殖废水曝气处理13h；
S3：过滤除去经步骤S2处理后水产养殖废水中固含物；
S4：向经步骤S3处理除去固含物后的水产养殖废水中，加入脱色剂，并搅拌处理4h，其中脱色剂加入量为16kg/m3；
S5：过滤除去经步骤S4处理后水产养殖废水中的固含物，完成水产养殖废水处理；
所述的脱色剂由高岭土和活性炭按质量比1.3:1混合，并加入高岭土和活性炭总质量1/3的十二烷基苯磺酸钠，然后在2500rpm转速下球磨30min制得。
对比例1
与实施例2的制备高效药剂方法基本相同，唯有不同的是制备高效药剂的原料中缺少硅藻土、胡敏酸钠、木质素磺酸钠、大豆低聚肽粉、甲基丙烯酸十二烷基酯。
对比例2
与实施例2的制备高效药剂方法基本相同，唯有不同的是制备高效药剂的原料中缺少硅藻土。
对比例3
与实施例2的制备高效药剂方法基本相同，唯有不同的是制备高效药剂的原料中缺少胡敏酸钠。
对比例4
与实施例2的制备高效药剂方法基本相同，唯有不同的是制备高效药剂的原料中缺少木质素磺酸钠。
对比例5
与实施例2的制备高效药剂方法基本相同，唯有不同的是制备高效药剂的原料中缺少大豆低聚肽粉。
对比例6
与实施例2的制备高效药剂方法基本相同，唯有不同的是制备高效药剂的原料中缺少甲基丙烯酸十二烷基酯。
采用实施例1～3和对比例1～6制得的高效药剂处理广西某罗非鱼水产养殖废水，处理完毕后检测其净化效果，采用化学需氧量COD表示，结果如下表所示，其中该罗非鱼水产养殖废水处理前经检测化学需氧量COD为412.70mg/L。
Figure GDA0003830426670000111
Figure GDA0003830426670000121
由上表可知：(1)由实施例1～3的化学需氧量COD数据可见，采用本发明制得的高效药剂处理广西某罗非鱼水产养殖废水，COD≤21.12mg/L，COD去除率达94.9％以上，说明采用本发明制得的高效药剂可以有效降低水中的化学需氧量COD。
(2)由实施例2和对比例1～6的化学需氧量COD数据，可以计算得出硅藻土、胡敏酸钠、木质素磺酸钠、大豆低聚肽粉、甲基丙烯酸十二烷基酯一起使用时产生的化学需氧量COD的效果值比硅藻土、胡敏酸钠、木质素磺酸钠、大豆低聚肽粉、甲基丙烯酸十二烷基酯分别单独使用时叠加产生的化学需氧量COD的效果值提高的百分数＝15.6％，该值大于10％，说明了硅藻土、胡敏酸钠、木质素磺酸钠、大豆低聚肽粉、甲基丙烯酸十二烷基酯在制备高效药剂中起到了协同作用，协同降低了水产养殖废水中化学需氧量COD，这是因为：
硅藻土具有较强的吸附能力，可以吸附罗非鱼水产养殖废水中溶解的氧，进行消化反硝化，加上硅藻土上有机物和微生物接触时间较长，能够实现有机物经生物氧化而分解，进而降低罗非鱼水产养殖废水中化学需氧量COD。胡敏酸钠可以吸附罗非鱼水产养殖废水中的重金属离子，胡敏酸钠和硅藻土吸附罗非鱼水产养殖废水中的污染物沉淀到底部，为微生物提供了极多的营养源，促进微生物繁殖，促进了有机物分解，进而降低罗非鱼水产养殖废水中化学需氧量COD。木质素磺酸钠添加到罗非鱼水产养殖废水中实现有机物和液体之间的表面张力减小，活化表面，另外木质素磺酸钠可以活化硅藻土，使得硅藻土的吸附能力更强，促进吸附罗非鱼水产养殖废水中溶解的氧，进而降低罗非鱼水产养殖废水中化学需氧量COD。大豆低聚肽粉具有肽类物质的良好特性，稳定性强且可溶于水，甲基丙烯酸十二烷基酯，其长烷基侧链具有极强的疏水性，可以通过与大豆低聚肽粉形成多交联点的多孔交联体，进而提高吸附罗非鱼水产养殖废水中溶解的氧，进而降低罗非鱼水产养殖废水中化学需氧量COD。因此，在硅藻土、胡敏酸钠、木质素磺酸钠、大豆低聚肽粉、甲基丙烯酸十二烷基酯协同作用下，协同降低了罗非鱼水产养殖废水中化学需氧量COD。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种高效药剂，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：改性椰壳粉72～100份、腐熟豆粕42～46份、复合菌剂9～10份、虾青素3.2～4份、硅藻土5～9份、胡敏酸钠4～6份、木质素磺酸钠0.6～1份、大豆低聚肽粉0.3～0.5份、甲基丙烯酸十二烷基酯0.5～0.8份；
所述的改性椰壳粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰壳粉加入到质量浓度为52％的硫酸中浸泡处理3.5h后去除用清水洗涤3次，再进行干燥；
(2)将干燥的椰壳粉加入到马弗炉中，在温度为300～440℃下煅烧1.5h，得到煅烧处理的椰壳粉；
(3)将煅烧处理的椰壳粉加入到含有质量浓度为4.2％的海藻酸钠与3.5％的衣康酸混合溶液中，在超声频率为26kHz下超声处理2h，过滤，得到滤渣，滤渣干燥，制得改性椰壳粉。
2.根据权利要求1所述的高效药剂，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：改性椰壳粉86份、腐熟豆粕45份、复合菌剂9.4份、虾青素3.8份、硅藻土8份、胡敏酸钠5份、木质素磺酸钠0.9份、大豆低聚肽粉0.4份、甲基丙烯酸十二烷基酯0.7份。
3.根据权利要求1或2所述的高效药剂，其特征在于，所述的复合菌剂为沼泽红假单胞菌与植物乳酸杆菌按质量比为2:1的混合菌。
4.一种根据权利要求1所述的高效药剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将原料改性椰壳粉、腐熟豆粕、虾青素、复合菌、硅藻土、胡敏酸钠、木质素磺酸钠、大豆低聚肽粉、甲基丙烯酸十二烷基酯经过混合、粉碎、干燥，制得高效药剂。
5.一种根据权利要求4所述方法制备的高效药剂在水产养殖废水处理中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将水产养殖废水曝气处理；
S2：向经步骤S1处理后的水产养殖废水中，加入高效药剂，同时继续对水产养殖废水曝气处理；
S3：过滤除去经步骤S2处理后水产养殖废水中固含物；
S4：向经步骤S3处理除去固含物后的水产养殖废水中，加入脱色剂，并搅拌处理；
S5：过滤除去经步骤S4处理后水产养殖废水中的固含物，完成水产养殖废水处理。
6.根据权利要求5所述的高效药剂在水产养殖废水处理中的应用，其特征在于，步骤S1中将水产养殖废水曝气处理2.5～4h。
7.根据权利要求5所述的高效药剂在水产养殖废水处理中的应用，其特征在于，步骤S2中所述高效药剂加入量为8.9～11.16kg/m3。
8.根据权利要求5所述的高效药剂在水产养殖废水处理中的应用，其特征在于，步骤S4中所述脱色剂加入量为15.7～18.2kg/m3。
9.根据权利要求8所述的高效药剂在水产养殖废水处理中的应用，其特征在于，所述的脱色剂由高岭土和活性炭按质量比1.3:1混合，并加入高岭土和活性炭总质量1/3的十二烷基苯磺酸钠，然后在2500rpm转速下球磨30min制得。
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