CN115286112A

CN115286112A - 一种基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法

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Publication number: CN115286112A
Application number: CN202210735309.XA
Authority: CN
Inventors: 叶劲涛; 江茂旺; 杨婧怡; 涂伟涛; 余佳文; 蒋霞敏
Original assignee: Ningbo University
Current assignee: Ningbo University
Priority date: 2022-06-27
Filing date: 2022-06-27
Publication date: 2022-11-04

Abstract

本发明提供了一种基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法，包括以下步骤：S1:修枝：选取健康的海马齿洗净，将海马齿自根部向上2个茎节的分枝截去，将处理后的海马齿浸泡于饱和次氯酸钙溶液中消毒清洗后备用；S2:移植：将步骤S1处理后的海马齿移栽至浮床，将海马齿植株固定在所述浮床上，确保截去的2个茎节浸没在水中，浮床包括从上到下叠放的带孔PP塑料板与xps挤塑板，xps挤塑板上开设有多个孔洞，海马齿植株固定在所述孔洞中，且多个孔洞之间的间隔为15‑20cm；S3:净化：养殖废水经沉淀、曝气、过滤处理后，再将步骤S2处理后的浮床置于室外废水池，进行养殖废水净化，将净化后的废水排出；为海水养殖废水提供了一种新的、经济效率高的净化技术。

Description

一种基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法

技术领域

本发明涉及养殖废水处理领域，具体而言，涉及一种基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法。

背景技术

海水养殖业已成为全世界范围内重要的优质蛋白来源，但是随着水产养殖中高密度化、集约化和规模化发展，养殖密度往往超出水体的养殖容量，投喂饲料中75％-80％的氮未被利用，导致海洋中的“赤潮、绿潮”等藻类的爆发更加频繁，破坏了水生生态系统的平衡，更甚者是对渔业资源的灾难性摧毁。在当今“五水共治”的大背景下，要保护海洋环境，减少水产养殖的自身污染，就要提倡“养殖废水零排放、循环水养殖”，因此对水产养殖废水的治理已迫在眉睫。目前，国内外主要采用物理、化学和生物方法来修复养殖废水，但大多数废水处理方法无法满足海水养殖用水要求，部分技术所需设备昂贵、操作复杂、维护处理成本高，不利于商品化发展。因此，急需寻找一种经济效率高、新的净化海水养殖废水技术。

水生植物因其具有生长快、根系发达、抑制浮游植物和微藻生长等特点，通过植物根系的吸收、固定、富集或降解受污染的水体，在以富营养化为主体的养殖废水治理中得到了广泛研究与应用。CN107434303A的中国发明专利，公开了一种富营养化水产养殖废水的处理方法，利用铜铁-凹凸棒石吸附剂、活性多肽、植物提取液、生物酶、填料在30-32℃温度下均匀搅拌混合后净化养殖废水，具有净化养殖废水快优点，但存在工序复杂、原材料多、成本高及条件苛刻等，不利于规模化养殖废水净化处理。目前生态浮床技术是一种行之有效的新型生态环境修复方法，具有低成本、易操作、便管理、环保高效的特点。然而，由于海水盐度高，可选用于养殖水体修复的浮床植物的种类少，目前研究较多的耐盐植物有海马齿(Sesuvium portulacastrum L.)、碱蓬(Suaeda glauca B.)和北美海蓬子(Salicorniabigelovii Torr.)；较其他两种植物，海马齿茎多分支、节节生根、根长20～50cm，生长速度快、水质净化效率高，更适于高密度养殖水体净化修复。在实际应用方面，海马齿能够净化养殖废水，如罗非鱼养殖水缸、石斑鱼工厂化养殖车间、泥蚶实验池塘、对虾养殖池塘、混养池塘等。

因此，亟需出现一种海马齿浮床技术应用水产养殖废水处理技术，从而拓宽其净化富营养化养殖废水应用范围，实现更高的生态和经济价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决目前常规废水处理方法操作复杂、维护处理成本高，净化效率低的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法，包括以下步骤：

S1:修枝：选取健康的海马齿洗净，将所述海马齿茎段自根部向上2个茎节的分枝截去，将处理后的海马齿浸泡于饱和次氯酸钙溶液中消毒清洗后备用；

S2:移植：将步骤S1处理后的海马齿移栽至浮床，将海马齿植株固定在所述浮床上，确保截去的2个茎节浸没在水中，茎结处新芽和根系会生成。，所述浮床包括从上到下叠放的带孔PP塑料板与xps挤塑板，所述xps挤塑板上开设有多个孔洞，所述海马齿植株固定在所述孔洞中，且多个所述孔洞之间的间隔为15-20cm；

S3:净化：养殖废水经沉淀、曝气、过滤处理后，再将步骤S2处理后的浮床置于室外废水池，所述浮床的面积为所述废水池面积的一半，进行养殖废水净化，将净化后的废水排出。

作为优选的方案，所述步骤S1中，所述健康的海马齿为植株主干长度达50cm以上且长势均匀的海马齿。

作为优选的方案，所述步骤S1中，所述海马齿自根部向上2个茎节的分枝截去的操作具体包括：将所述海马齿自根部向上2个茎节的分枝截去，且保留所述分枝0.5cm的枝干，供新芽和根系生成。

作为优选的方案，所述步骤S1中，所述消毒清洗具体包括:将海马齿植株的根部以及截去2个茎节部分浸泡于饱和次氯酸钙溶液中消毒5～7min，之后通过自然海水清洗3次后备用。

作为优选的方案，所述步骤S2中，所述带孔PP塑料板与所述xps挤塑板通过扎带固定，xps挤塑板起固定和保护植株作用，同时xps挤塑板可反射阳光，延缓PP塑料板老化。

作为优选的方案，所述步骤S2中，多个所述孔洞等间距地设置在所述xps挤塑板上。

作为优选的方案，所述步骤S2中，所述带孔PP塑料板的开孔与所述xps挤塑板的孔洞孔径相等且位置对应，且所述开孔的孔径为10～15mm。

作为优选的方案，所述步骤S3中，还包括对所述浮床放置前/后的废水池水质检测的步骤，具体包括：在所述浮床放置前的废水和净化养殖后的废水分别进行水中悬浮物、化学需氧量、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、活性磷、总磷和总氮数据检测。

作为优选的方案，所述步骤S3中，所述净化养殖后的废水的检测包括以下步骤：在浮床放置至废水后的每五天对所述废水进行所述水质检测，待所述废水水质达到海水水质标准第三类后排放。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.本发明一种基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法耐盐、净化效率高，对环境的影响小，不会对环境造成二次污染；

2.本发明一种基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法成本低、操作简单、便于管理、可多年连续使用、规模化应用前景广；

3.本发明一种基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法所提供的方法处理养殖废水效率高，在第25天，SS去除率达66％以上，COD去除率达86％以上，NO₃ ^--N去除率达85％以上，NO₂ ^--N去除率达86％以上，NH₄ ⁺-N去除率达91％以上，PO₄ ^3--P去除率达90％以上，TP去除率达91％以上，TN去除率达84％以上；能够达到海水水质标准(GB/T 3097-1997)Ⅳ类水标准，能有效的减轻养殖废水的富营养化程度，为海水养殖废水提供了一种新的、经济效率高的净化技术。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法，具体包括以下步骤：

S2:移植：将步骤S1处理后的海马齿移栽至浮床，将海马齿植株固定在所述浮床上，确保截去的2个茎节浸没在水中，所述浮床包括从上到下叠放的带孔PP塑料板与xps挤塑板，所述xps挤塑板上开设有多个孔洞，所述海马齿植株固定在所述孔洞中，且多个所述孔洞之间的间隔为15-20cm；

所述步骤S3中，还包括水质检测的步骤，具体包括：在所述浮床放置前的废水和净化养殖后的废水分别进行水中悬浮物、化学需氧量、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、活性磷、总磷和总氮数据检测，所述净化养殖后的废水的检测包括以下步骤：在浮床放置至废水后的每五天对所述废水进行所述水质检测，待所述废水水质达到海水水质标准第三类后排放。

在优选的实施方式中，所述步骤S1中，所述海马齿为生长旺盛、长势均匀、且植株主干长度达50cm以上的海马齿蜘植株；

在优选的实施方式中，所述步骤S1中，所述海马齿自根部向上截去2个茎节的分枝，且被截去的2个茎节保留0.5cm枝干，供新芽和根系生成；

在优选的实施方式中，所述步骤S1中，所述消毒清洗包括以下步骤：植株根部和截去2茎节部分浸泡于饱和Ca(ClO)₂溶液中消毒5～7min，自然海水清洗备用；

在优选的实施方式中，所述步骤S2中，所述海马齿浮床由带孔PP塑料板和xps挤塑板组成；优选地，所述带孔PP塑料板类似于插秧板，且所述xps挤塑板的孔径与PP塑料板的孔径大小一致，且数量相等，位置相对应；更优选地，PP塑料板孔径大小为10～15mm；

在优选的实施方式中，所述步骤S2中，所述海马齿浮床的PP塑料板在下，xps挤塑板紧贴PP塑料板，浮床用扎带或者尼龙绳固定；优选地，植株均匀分布、固定于浮床，xps挤塑板起固定和保护植株作用，同时xps挤塑板可反射阳光，延缓PP塑料板老化；

在优选的实施方式中，所述步骤S2中，所述海马齿浮床上的两植株间的距离为15-20cm，且需确保截去的2个茎节与根部浸没在水中，茎结处新芽和根系会生成；

在优选的实施方式中，所述步骤S3中，所述养殖废水先经沉淀池沉淀；优选地，沉淀后的水流经河道曝气，曝气后的废水再经过滤池过滤，最后流入废水池进行净化；再优选地，将栽有植株的浮床置于废水池，废水池规格为(7m长×4m宽×1.6m高)；

在优选的实施方式中，所述步骤S3中，所述浮床尽量填满废水处理池，从而减少阳光照射水体可有效抑制浮游植物生长；优选地，废水池备有底充气(气石和气管)，放置密度0.5个/m²，可加快富营养盐的去除速率。

在优选的实施方式中，所述步骤S3水质检测步骤中，所述废水中SS、COD、NO₃ ^--N、NO₂ ^--N、NH₄ ⁺-N、PO₄ ^3--P、TP和TN等营养盐采用国家标准方法测定；并且在通过取海马齿加入前、后养殖废水的测定，从而检测去除的效果。

在优选的实施方式中，所述步骤S3水质检测步骤中，所述测定养殖废水营养盐浓度，处理的第5天、第10天、第15天、第20天和第25天测定上述水质指标，评估海马齿植株净化效率；优选地，检测养殖废水质量达到海水水质标准第三类再排放。

在优选的实施方式中，所述步骤S3水质检测步骤中，每25天作为一个检测周期，持续3个周期，以此评估海马齿植株连续净化养殖废水效果。

以下结合具体的应用、使用场景、具体数据对本发明上述方案进行解释与说明：

实施例1.本实施例的养殖废水为对虾养殖废水，实施地点为浙江象山来发水产育苗场，其中，海马齿浮床净化处理养殖废水时间为5月30日至8月20日，所述对虾养殖废水中盐度为25.3～26.6‰，温度27.6～30.8℃，溶解氧为4.5～5.3mg/L，pH为7.2～7.6，富营养因子SS含量为180～220mg/L、COD含量为250～320mg/L、NO₃ ^--N含量为10.4～13.6mg/L、NO₂ ^--N含量为4.7～6.6mg/L、NH₄ ⁺-N含量为7.2～13.5mg/L、PO₄ ^3--P含量为5.3～7.1mg/L、TP含量为7.3～10.2mg/L，TN含量为21.6～32.7mg/L。本实施例的基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法详细操作如下：

S1：修枝：洗净海马齿，自根部向上2个茎节的分枝截去，植株根部和截去2茎节部分浸泡于饱和次氯酸钙(Ca(ClO)₂)溶液中消毒，清洗备用。

上述用于修枝的海马齿生长旺盛、长势均匀、且植株主干长度达50cm以上；

上述修枝海马齿自根部向上截去2个茎节的分枝，2茎节截去时留0.5cm枝干，供新芽和根系生成；

上述植株根部和截去2茎节部分浸泡于饱和Ca(ClO)₂溶液中消毒5～7min，自然海水清洗3次备用。

S2：移植：将消毒处理的海马齿移栽至浮床，植株均匀分布、固定于浮床，两植株间隔15-20cm，确保截去的2茎节浸没在水中。

上述海马齿浮床由带孔PP塑料板和xps挤塑板组成，所选的PP塑料板带孔类似插秧板，将xps挤塑板打孔，孔径应与PP塑料板孔径大小相当，PP塑料板孔径大小为10～15mm；

上述海马齿浮床结构为PP塑料板在下，xps挤塑板紧贴PP塑料板，浮床用尼龙绳固定；

上述消毒处理的植株均匀分布、固定于浮床上，xps挤塑板起固定和保护植株作用；

上述海马齿浮床上的两植株间的距离为15cm，同时确保截去的2茎节浸没在水中，茎结处会生成新芽和根系。

S3：净化：养殖废水经沉淀、曝气、过滤处理后，再将栽有植株的浮床置于室外废水池净化养殖废水，所述浮床的面积为所述废水池面积的一半，净化处理分为两个阶段(夏季和秋季)，废水池规格为(7m长×4m宽×1.6m高)。

上述养殖废水先经沉淀池沉淀，沉淀后的水流经河道曝气，曝气后的废水再经过滤池过滤，最后流入废水池；

上述海马齿浮床移至废水池，海马齿浮床尽量填满废水处理池，减少阳光照射水体可有效抑制浮游植物生长；

上述废水池应备有底充气(气石和气管)装置，放置密度0.5个/m²，可加快富营养盐的去除速率。

水质检测：采用国家标准方法测定处理前、后养殖废水中悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、活性磷(PO₄ ^3--P)、氨氮(NO₂ ^--N)、总氮(TN)和总磷(TP)，评估海马齿植株净化效果。

上述养殖废水中富营养因子：SS(GB/T 11901-89)、COD(GB/T11914-89)、NO₃ ^--N(GB12763.4-2007)、NO₂ ^--N(GB 7493-1987)、NH₄ ⁺-N(GB/T 12763.4-2007)、PO₄ ^3--P(GB/T12763.4-2007)、TP(GB/T 11894-89)和TN(GB/T 11893-89)采用国家标准方法测定；

上述应检测海马齿处理前、后养殖废水中的富营养因子，测定引入海马齿浮床的净化效果；

上述检测养殖废水富营养因子，应在海马齿浮床的处理的第5天、第10天、第15天、第20天和第25天测定，以此评估海马齿植株净化速率；

上述检测养殖废水质量达到海水水质标准(GB/T 3097-1997)Ⅳ类再排放。

上述检测检测养殖废水富营养因子每25天一个周期，对虾养殖期共检测3个周期。

采用该实施例1的具体方法对养殖废水净化，3个周期富营养因子在处理第5天、第10天、第15天、第20天和第25天数据见表1所示，第25天在SS去除率达68％以上，COD去除率达86％以上，NO₃ ^--N去除率达85％以上，NO₂ ^--N去除率达86％以上，NH₄ ⁺-N去除率达92％以上，PO₄ ^3--P去除率达95％以上，NO₂ ^--N去除率达84％以上，TP去除率达92％以上，TN去除率达84％以上。通过以上的方法操作，养殖废水净化后达到海水水质标准(GB/T 3097-1997)Ⅳ类水标准，可为海水养殖废水提供一种新的、高效的净化技术。

表1.海马齿浮床3个净化周期富营养因子变化及去除率

注：悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、硝态氮(NO₃ ^--N)、亚硝态氮(NO₂ ^--N)、氨氮(NH₄ ⁺-N)、活性磷(PO₄ ^3--P)、总磷(TP)和总氮(TN)，表2同。

实施例2.本实施例的养殖废水为对虾养殖废水，实施地点为浙江象山来发水产育苗场，其中，海马齿浮床净化处理养殖废水时间为9月10日至11月30日，所述对虾养殖废水中盐度为24.1～25.2‰，温度24.2～27.9℃，溶解氧为4.6～4.9mg/L，pH为7.4～7.8，富营养因子SS含量为202～243mg/L、COD含量为237～307mg/L、NO₃ ^--N含量为10.5～14.6mg/L、NO₂ ^--N含量为3.8～6.5mg/L、NH₄ ⁺-N含量为7.2～12.8mg/L、PO₄ ^3--P含量为4.1～6.5mg/L、TP含量为6.3～8.9mg/L，TN含量为19.4～28.8mg/L。本实施例的基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法详细操作如下：

S1：修枝：洗净海马齿，自根部向上3个茎节的分枝截去，植株根部和截去3茎节部分浸泡于饱和次氯酸钙(Ca(ClO)₂)溶液中消毒，清洗备用。

上述修枝海马齿自根部向上截去3个茎节的分枝，3茎节截去时留0.5cm枝干，供新芽和根系生成；

上述植株根部和截去2茎节部分浸泡于饱和Ca(ClO)₂溶液中消毒8～10min，自然海水浸泡5min，再清洗3次备用。

S2：移植：将消毒处理的海马齿移栽至浮床，植株均匀分布、固定于浮床，两植株间隔15cm，确保截去的3茎节浸没在水中。

上述海马齿浮床由带孔PP塑料板和xps挤塑板组成，所选的PP塑料板带孔类似插秧板，将xps挤塑板打孔，孔径应与PP塑料板孔径大小相当，PP塑料板孔径大小为15～20mm；

上述消毒处理的植株均匀分布、固定于浮床上；

上述海马齿浮床上的两植株间的距离为15cm，同时确保截去的3茎节浸没在水中。

S3：净化：养殖废水经沉淀、曝气处理后，再将栽有植株的浮床置于室外废水池净化养殖废水，废水池规格为(7m长×4m宽×1.6m高)。

上述养殖废水先经沉淀池沉淀，沉淀后的水流经河道曝气，曝气后的废水再流入废水池；

上述废水池应备有底充气(气石和气管)装置，放置密度1个/m²。

水质检测：采用国家标准方法测定处理前、后养殖废水中SS、COD、PO₄ ^3--P、NO₂ ^--N、TN和TP，以此评估海马齿植株净化效果。

上述养殖废水中富营养因子：SS、COD、NO₃ ^--N、NO₂ ^--N、NH₄ ⁺-N、PO₄ ^3--P、TP和TN采用国家标准方法测定；

上述应检测海马齿处理前、后养殖废水中的富营养因子，测定海马齿浮床的净化效果；

上述检测养殖废水富营养因子，应在海马齿浮床的处理的第5天、第10天、第15天、第20天和第25天，以此评估海马齿植株净化速率；

上述检测养殖废水质量达到海水水质标准Ⅳ类再排放。

采用该实施例2的具体方法对养殖废水净化，3个周期富营养因子在处理第5天、第10天、第15天、第20天和第25天数据见表2，第25天在SS去除率达66％以上，COD去除率达87％以上，NO₃ ^--N去除率达88％以上，NO₂ ^--N去除率达88％以上，NH₄ ⁺-N去除率达91％以上，PO₄ ^3--P去除率达89％以上，TP去除率达90％以上，TN去除率达85％以上。通过以上的方法操作，养殖废水净化后达到海水水质标准(GB/T 3097-1997)Ⅳ类水标准，可为海水养殖废水提供一种新的、高效的净化技术。

表2.海马齿浮床3个净化周期富营养因子变化及去除率

通过以上两组具体实施例的测试也进一步地说明了，本发明一种基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法能有效的减轻养殖废水的富营养化程度，为海水养殖废水提供一种新的、经济效率高的净化技术，可拓宽其净化富营养化养殖废水应用范围，从而实现更高的生态和经济价值。

以上对本发明所提供的水产养殖废水的处理方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1:修枝：选取株龄一年以上、健康的海马齿，将所述海马齿茎段自根部向上2个茎节的分枝截去，将处理后的海马齿浸泡于饱和次氯酸钙溶液中消毒清洗后备用；

S2:移植：将所述步骤S1处理后的所述海马齿移栽至浮床，将所述海马齿固定在所述浮床上，确保截去的所述2个茎节浸没在水中，所述浮床包括从上到下叠放的带孔PP塑料板与xps挤塑板，所述xps挤塑板上开设有多个孔洞，所述海马齿植株固定在所述孔洞中，且多个所述孔洞之间的间隔为15-20cm；

S3:净化：将需净化的养殖废水经沉淀、曝气、过滤处理后，再将步骤S2处理后的浮床置于室外废水池，所述浮床的面积为所述废水池面积的一半，进行养殖废水净化，将净化后的废水排出。

2.根据权利要求1所述的基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述健康的海马齿为植株主干长度达50cm以上且长势均匀的海马齿。

3.根据权利要求1所述的基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述海马齿自根部向上2个茎节的分枝截去的操作具体包括：将所述海马齿自根部向上2个茎节的分枝截去，且保留所述分枝0.5cm的枝干，供新芽和根系生成。

4.根据权利要求1所述的基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述消毒清洗具体包括:将海马齿植株的根部以及截去2个茎节部分浸泡于饱和次氯酸钙溶液中消毒5～7min，之后通过自然海水清洗3次后备用。

5.根据权利要求1所述的基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述带孔PP塑料板与所述xps挤塑板通过扎带固定。

6.根据权利要求1所述的基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法，其特征在于：所述步骤S2中，多个所述孔洞等间距地设置在所述xps挤塑板上。

7.根据权利要求6所述的基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述带孔PP塑料板的开孔与所述xps挤塑板的孔洞孔径相等且位置对应，且所述开孔的孔径为10～15mm。

8.根据权利要求1所述的基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法，其特征在于：所述步骤S3中，还包括对所述浮床放置前/后的废水池进行水质检测的步骤，具体包括：在所述浮床放置前的废水和净化养殖后的废水分别进行水中悬浮物、化学需氧量、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、活性磷、总磷和总氮数据检测。

9.根据权利要求8所述的基于海马齿浮床技术净化养殖废水处理的方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述净化养殖后的废水的检测包括以下步骤：在浮床放置至废水后的每五天对所述废水进行所述水质检测，待所述废水水质达到海水水质标准第三类后排放。