CN114506971A - 基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法，涉及污水处理技术领域，具体过程包括对养殖尾水依次进行沉淀集污及生物初降解处理、过滤处理、生物脱氮及有机物降解处理、蛋白分离及消毒处理和理化及营养因子的调节，得到达标水和不达标水。对达标水进行温度补偿得到养殖用水。使用经过预处理的海水与不达标水进行换热，得到养殖补偿用水。将释放热能后的不达标水进行沉淀降解后排出。对处理过程中产生的固体沉淀经进行回收，发酵成肥料。通过对养殖尾水的层层处理，保证了养殖用水的质量。将日光温室效应引入处理系统，采集利用太阳能、不达标水的热能以及固体废物，使养殖生产过程中的能源得到充分利用，并降低了环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法。
背景技术
水产养殖业为人类提供了优质的动物蛋白，在解决全球粮食问题中发挥着重要作用。我国水产品的养殖产量呈逐年增加的趋势，与此同时，含有大量残饵、粪便等有机污染物的养殖尾水排放引发的环境问题得到了广泛关注，水产养殖尾水治理越来越受重视。
现有的水产养殖尾水处理多采用室外沉淀池沉淀曝气和生物降解、生物吸收、积累和转化等生物能复方法，存在占地面积大，冬季尾水处理效果不理想，且养殖使用后的尾水也未得到充分回收利用等问题。即便是循环水养殖系统，也并未形成比较科学的节能环保、衔接紧密的闭环集成处理系统，养殖生产过程中的能源未得到充分利用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法，以解决上述问题。
基于上述目的，本发明提供了一种基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法，按如下步骤进行：
S1、对养殖尾水进行沉淀集污及生物初降解处理，得到一级尾水和第一固体废物；
S2、对一级尾水进行过滤处理，得到二级尾水和第二固体废物；
S3、对二级尾水进行生物脱氮及有机物降解处理，得到三级尾水和第三固体废物；
S4、对三级尾水进行蛋白分离及消毒处理，得到四级尾水和第四固体废物；
S5、调节四级尾水中的理化及营养因子，得到达标水和不达标水；对达标水进行温度补偿得到养殖用水；
S6、对第三固体废物和第四固体废物进行过滤，得到第五固体废物；将第一固体废物、第二固体废物和第五固体废物进行回收并发酵，得到肥料；
S7、引入外海水，对外海水进行预处理得到预处理海水，用预处理海水与不达标水进行换热，得到养殖补偿用水；将释放热能后的不达标水进行沉淀降解后排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过对养殖尾水进行逐级处理，实现对养殖尾水的杂质回收、有机物分解、脱氮、杀毒等，使处理后的养殖尾水符合养殖用水标准。同时，对尾水处理过程中产生的固体废物进行回收，发酵成肥料，用于农业生产，提高了固体废物的利用率，节能环保。并且，在不用消耗地下水的情况下，通过不达标水为预处理海水提供热能，使预处理海水达到符合养殖用水的标准，用于补偿养殖用水的消耗，通过低能耗、无污染的换热方法，解决水产养殖的水温控制问题，并使养殖尾水中的能源得到最大程度的回收利用。
进一步地，S1中沉淀集污及生物初降解处理按如下步骤进行：S1-1、在养殖尾水中投放滤食性生物，消化吸收养殖尾水中的悬浮有机质颗粒；S1-2、对S1-1处理后的养殖尾水进行沉淀，收集养殖尾水中的有机杂质；S1-3、对S1-2处理后的养殖尾水进行竖流沉淀。通过对养殖尾水进行沉淀集污及生物初降解处理，减少了水中的有机杂质、残饵粪便破损以及有机物质的溶融，有效降低污物水含量，克服污物的粘粘性，降低固化耗能。
进一步地，S2中过滤处理是指利用微滤机对一级尾水进行固液分离，收集一级尾水中的杂质。利用微滤机可将水中的固体颗粒及悬浮物等杂质分离收集，以便集中发酵再利用。
进一步地，S3中生物脱氮及有机物降解处理，按如下步骤进行：S3-1、向二级尾水中充入空气，并对二级尾水进行搅拌，通过空气中的氧气使二级尾水中的有机物以及微生物分解，将有机氮转化成氨态氮；S3-2、在S3-1处理后的二级尾水中填充好氧菌种，将S3-1处理后的二级尾水中的氨态氮和亚硝态氮转化成硝态氮；S3-3、在S3-2处理后的二级尾水中填充厌氧菌种，将硝态氮还原成氮气逸出；实现了养殖尾水中的脱氮和有机物降解。
进一步地，S4中蛋白分离及消毒处理，按如下步骤进行：S4-1、使用气浮分离方式去除三级尾水中的可溶性有机杂质，并增加三级尾水的溶氧量；S4-2、使用臭氧发生器杀灭三级尾水中的细菌、致病微生物和病毒。分解有机质及无机物。
进一步地，S5中调节四级尾水中的理化及营养因子，按如下步骤进行：S5-1、将四级尾水通入培养有水生植物的生态营养调节池中，通过水生植物吸收四级尾水中的氮和磷，并降解有毒重金属；S5-2、在S5-1处理后的四级尾水中投放有益生物菌调节四级尾水中理化及营养因子。
水生植物可以吸收水中的氮和磷，并去除降解汞、铅等有毒重金属，释放氧气，使水中保持溶氧。有益生物菌能够调节养殖尾水中理化及营养因子，优化水质环境，使水质达到海水养殖用水标准。
进一步地，S5中对达标水进行温度补偿得到养殖用水是指使用海水热源泵机组对达标水进行补偿加热或制冷至恒定水温，得到养殖用水，
养殖用水输入至养殖池进行循环利用。
进一步地，S7中对外海水进行预处理，是指对外海水进行沉淀过滤处理，之后使用紫外线对外海水进行消毒。
进一步地，S7中不达标水进行沉淀降解后排出，按如下步骤进行：S7-1、对释放热能后的不达标水进行沉淀，收集并排出悬浮物；S7-2、将S7-1处理后的不达标水进行暴晒，排出有害气体；S7-3、将排出有害气体后的不达标水通入移植扩培有日本沙蚕的第一处理池中，降解不达标水中的有机颗粒和油膜；S7-4、将S7-3处理后的不达标水通入移植扩培有螺赢蜚和青苔的第二处理池中，降解水中有机颗粒和富营养成分；S7-5、将S7-4处理后的不达标水通入引种有倒勾虾的第三处理池中，消耗不达标水中的藻类和有机碎屑。将换热后的不达标水进行沉淀降解后排出，避免了对环境的污染。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图1，对本发明进一步详细说明。
本发明提出的一种基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法，按如下步骤进行：
S1、对养殖尾水进行固体废物沉淀收集及水中生物初降解处理，去除养殖尾水中的杂质，使用生物降解水中的有机物含量，得到一级尾水和第一固体废物。
S1-1、养殖水产品后的尾水进入集污池，在集污池中投放梭鱼、斑鰶、罗非鱼等滤食性生物，消化吸收养殖尾水中的部分悬浮有机质颗粒。
S1-2、对S1-1处理后的养殖尾水进行沉淀，收集养殖尾水中的有机杂质，减少养殖尾水中的化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD），便于后续处理后的循环利用。
S1-3、将S1-2处理后的养殖尾水通入到竖流式沉淀池中进行沉淀，竖流沉淀减少尾水中残饵粪便破损，减少有机物质的溶融。经S1-3处理后，得到一级尾水。
S1-4、对收集处理过程中产生的污物进行减容处理，降低污物水含量，克服污物的粘粘性，降低固化耗能，得到第一固体废物。
S2、对一级尾水进行过滤处理，使杂质去除的更充分，得到二级尾水和第二固体废物。
S2中过滤处理是指一级尾水通过提水泵进入微滤机进行固液分离，收集一级尾水中的杂质。经过微滤机对养殖尾水进行过滤，将水中的固体颗粒及悬浮物等杂质分离收集，得到第二固体废物，以便集中发酵再利用。经S2处理后，得到二级尾水。
S3、对二级尾水进行生物脱氮及有机物降解处理，得到三级尾水和第三固体废物。
S3-1、二级尾水进入多孔填料曝气池，多孔填料曝气池为底部设置有曝气装置的多孔填料池。通过罗茨风机向二级尾水中充入空气，并对二级尾水进行搅拌，加速空气中氧气融入，使氧气与水中有机物、微生物充分接触。氧气与有机物接触后发生氧化分解反应，将有机氮转化成氨态氮。
S3-2、在S3-1处理后的二级尾水中填充适合海水的好氧菌种，通过硝化反应将S3-1处理后的二级尾水中的氨态氮、亚硝态氮等转化成硝态氮。
S3-3、S3-2处理后的二级尾水进入弹性填料池，弹性填料采用立体弹性填料等，填充厌氧菌种，厌氧菌种通过反硝化反应将硝态氮还原成氮气逸出，完成脱氮及有机物降解。经S3-3处理后得到三级尾水，在S3处理过程中产生的废物为第三固体废物。
S4、对三级尾水进行蛋白分离及消毒处理，得到四级尾水和第四固体废物。
S4-1、使用气浮分离方式撇除三级尾水中的可溶性有机杂质，并增加三级尾水的溶氧量。
S4-2、使用臭氧发生器释放初生态氧杀灭三级尾水中的细菌、致病微生物和病毒，分解有机质及无机物。
经S4-2处理后得到四级尾水，在S4处理过程中产生的废物为第四固体废物。
也可以选择使用蛋白质分离器一体化臭氧发生器，不仅能撇除三级尾水中的可溶性有机杂质，杀灭水中的细菌、致病微生物和病毒等，还能有效避免水中亚硝酸盐的污染。
S5、对四级尾水进行水质营养生态调节处理，得到达标水和不达标水。
S5-1、将四级尾水通入培养有水生植物的生态营养调节池中，例如螺旋藻、海带、龙须菜、水葫芦、香蒲、芦苇、水葱等，通过水生植物吸收四级尾水中的氮和磷，并降解汞、铅等有毒重金属。且水生植物可释放氧气，使水中保持溶氧。
S5-2、在S5-1处理后的四级尾水中投放有益生物菌调节四级尾水中理化及营养因子，例如光合细菌、芽孢杆菌、蛭弧菌等，优化水质环境，使水质达到海水养殖水质标准，得到达标水。但也有一部分水经过调节无法达到海水养殖水质标准，则作为不达标水。
经处理后得到的达标水的水质已经符合养殖用水标准，但是温度在处理过程中会升高或降低，需要对达标水的温度进行调节。
对达标水进行温度补偿，使用海水热源泵机组对达标水进行补偿加热或制冷至适宜水产品养殖的恒定水温，得到养殖用水，循环至养殖池继续使用。
S6、在生物脱氮及有机物降解处理和蛋白分离及消毒处理过程中产生的第三固体废物和第四固体废物需要再次进行过滤。使用提污泵将第三固体废物和第四固体废物输送至微滤机过滤，将固体颗粒物、悬浮物等杂质分离去除，得到第五固体废物。在沉淀集污及生物初降解处理中产生的第一固体废物不需要再次进行处理即可直接进行回收和发酵处理。将第一固体废物、第二固体废物和第五固体废物通过固废处理进行回收并发酵，得到肥料，用于农作物种植，提高了固体废物的利用率，降低环境污染，打造有机产业链。
S7、引入外海水至外海水处理系统，对外海水进行沉淀过滤预处理，去除外海水中的杂质。之后使用紫外线对外海水进行消毒，消灭外海水中的病毒等，得到预处理海水。用预处理海水与不达标水进行换热，将不达标水的热能传递给预处理海水，得到养殖补偿用水。充分利用不达标水的热能，使预处理海水达到养殖用水标准。养殖尾水循环利用过程中会产生损耗，需要进行养殖用水的补偿。对外海水进行处理后作为养殖用水传输至养殖池中，不需要消耗地下水就可完成对养殖用水的补偿。将释放热能后的不达标水通过三级沉淀降解进行沉淀降解后排出。
S7-1、对释放热能后的不达标水进行沉淀，收集并排出悬浮物。
S7-2、将S7-1处理后的不达标水进行暴晒，排出二氧化碳等有害气体。
S7-3、将排出有害气体后的不达标水通入移植扩培有日本沙蚕的第一处理池中，降解不达标水中的有机颗粒和油膜。
S7-4、将S7-3处理后的不达标水通入移植扩培有螺赢蜚和青苔的第二处理池中，降解水中有机颗粒和富营养成分。
S7-5、将S7-4处理后的不达标水通入引种有倒勾虾的第三处理池中，消耗不达标水中的藻类和有机碎屑。
将换热后的不达标水进行沉淀降解后排出，收集或降解水中的污物，避免了对环境的污染。
在进行S1至S5的处理过程中，在冬季，使所在系统内保持采光，避免遮挡，降低养殖尾水热量流失。在夏季，对系统进行遮挡，减少阳光的照射。使养殖尾水温度保持在与标准养殖用水相近的温度，减少后期对达标水的热量补偿，降低能耗。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、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 (9)
1.一种基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法，其特征在于，按如下步骤进行：
S1、对养殖尾水进行沉淀集污及生物初降解处理，得到一级尾水和第一固体废物；
S2、对一级尾水进行过滤处理，得到二级尾水和第二固体废物；
S3、对二级尾水进行生物脱氮及有机物降解处理，得到三级尾水和第三固体废物；
S4、对三级尾水进行蛋白分离及消毒处理，得到四级尾水和第四固体废物；
S5、调节四级尾水中的理化及营养因子，得到达标水和不达标水；对达标水进行温度补偿得到养殖用水；
S6、对第三固体废物和第四固体废物进行过滤，得到第五固体废物；将第一固体废物、第二固体废物和第五固体废物进行回收并发酵，得到肥料；
S7、引入外海水，对外海水进行预处理得到预处理海水，用预处理海水与不达标水进行换热，得到养殖补偿用水；将释放热能后的不达标水进行沉淀降解后排出。
2.根据权利要求1所述的基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法，其特征在于，S1中沉淀集污及生物初降解处理按如下步骤进行：
S1-1、在养殖尾水中投放滤食性生物，消化吸收养殖尾水中的悬浮有机质颗粒；
S1-2、对S1-1处理后的养殖尾水进行沉淀，收集养殖尾水中的有机杂质；
S1-3、对S1-2处理后的养殖尾水进行竖流沉淀。
3.根据权利要求1所述的基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法，其特征在于，S2中过滤处理是指利用微滤机对一级尾水进行固液分离，收集一级尾水中的杂质。
4.根据权利要求1所述的基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法，其特征在于，S3中生物脱氮及有机物降解处理，按如下步骤进行：
S3-1、向二级尾水中充入空气，并对二级尾水进行搅拌，通过空气中的氧气使二级尾水中的有机物以及微生物分解，将有机氮转化成氨态氮；
S3-2、在S3-1处理后的二级尾水中填充好氧菌种，将S3-1处理后的二级尾水中的氨态氮和亚硝态氮转化成硝态氮；
S3-3、在S3-2处理后的二级尾水中填充厌氧菌种，将硝态氮还原成氮气逸出。
5.根据权利要求1所述的基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法，其特征在于，S4中蛋白分离及消毒处理，按如下步骤进行：
S4-1、使用气浮分离方式去除三级尾水中的可溶性有机杂质，并增加三级尾水的溶氧量；
S4-2、使用臭氧发生器杀灭三级尾水中的细菌、致病微生物和病毒。
6.根据权利要求1所述的基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法，其特征在于，S5中调节四级尾水中的理化及营养因子，按如下步骤进行：
S5-1、将四级尾水通入培养有水生植物的生态营养调节池中，通过水生植物吸收四级尾水中的氮和磷，并降解有毒重金属；
S5-2、在S5-1处理后的四级尾水中投放有益生物菌调节四级尾水中理化及营养因子。
7.根据权利要求1所述的基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法，其特征在于，S5中对达标水进行温度补偿得到养殖用水是指使用海水热源泵机组对达标水进行补偿加热或制冷至恒定水温，得到养殖用水。
8.根据权利要求1所述的基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法，其特征在于，S7中对外海水进行预处理，是指对外海水进行沉淀过滤处理，之后使用紫外线对外海水进行消毒。
9.根据权利要求1所述的基于能源回收利用的水产养殖尾水处理方法，其特征在于，S7中不达标水进行沉淀降解后排出，按如下步骤进行：
S7-1、对释放热能后的不达标水进行沉淀，收集并排出悬浮物；
S7-2、将S7-1处理后的不达标水进行暴晒，排出有害气体；
S7-3、将排出有害气体后的不达标水通入移植扩培有日本沙蚕的第一处理池中，降解不达标水中的有机颗粒和油膜；
S7-4、将S7-3处理后的不达标水通入移植扩培有螺赢蜚和青苔的第二处理池中，降解水中有机颗粒和富营养成分；
S7-5、将S7-4处理后的不达标水通入引种有倒勾虾的第三处理池中，消耗不达标水中的藻类和有机碎屑。
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