CN116768341A - 一种海水养殖尾水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种海水养殖尾水的处理方法，包括以下步骤：步骤一：将尾水通过复合絮凝剂进行沉淀后，过滤得到预处理海水；步骤二：将预处理海水排入复合微藻养殖池中进行二次净化处理6～8天后，通过纳米过滤膜过滤即可；其中，复合絮凝剂包括以下重量份数的原料：硅藻土30～45份、粉煤灰20～35份、聚合氯化铝35～45份、鳄嘴花提取物18～25份、灯笼草提取物20～30份、辣蓼提取物18～30份、海藻酸钠20～35份、改性β‑环糊精16～26份、纳米纤维素14～22份。本发明利用复合絮凝剂、复合微藻以及过滤膜对养殖废水进行处理，能够有效减少废水中的污染物含量，提高海水养殖废水的排放标准，处理效果好。
Description
技术领域
本发明涉及养殖水净化技术领域，特别涉及一种海水养殖尾水的处理方法。
背景技术
海水养殖是在滩涂、浅海等海域利用流水养殖、池塘养殖、网箱养殖等方式进行人工养殖动物或植物海产品的生产方式，是目前我国重要的水产养殖方式。在养殖过程中需要耗费大量的水资源，其后果是会造成尾水，如果这些尾水处理不当，那么会产生大量的污染物排放，对环境造成了严重的污染和负担。海水养殖尾水主要的污染物渠道来源主要是动物粪便、养殖饵料、化学药品、鱼类粘液等。目前饲养鱼类主要是采用合成的饵料，这些合成的饵料中只有少许的氮、磷化合物能够被鱼类吸收和利用，其余的基本上形成可污染物汇集到海水养殖尾水中。近年来，由于养殖业规模不断扩大，导致海水的污染问题越来越严重。目前对海水养殖尾水进行处理的方法主要有物理法、化学法和生物法、生态法等，以及将集中方法联合在一起使用。在处理过程中还存在处理过程中产生有毒有害物质，处理过程复杂，处理效率低下，处理效果差等问题。
发明内容
鉴于此，本发明提出一种海水养殖尾水的处理方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种海水养殖尾水的处理方法，包括以下步骤：
步骤一：将尾水通过复合絮凝剂进行沉淀后，过滤得到预处理海水；
步骤二：将预处理海水排入复合微藻养殖池中进行二次净化处理6～8天后，通过纳米过滤膜过滤即可；
所述复合絮凝剂包括以下重量份数的原料：硅藻土30～45份、粉煤灰20～35份、聚合氯化铝35～45份、鳄嘴花提取物18～25份、灯笼草提取物20～30份、辣蓼提取物18～30份、海藻酸钠20～35份、改性β-环糊精16～26份、纳米纤维素14～22份。
进一步的，所述复合絮凝剂的投放量为120～140mg/L；所述所述纳米过滤膜为陶瓷过滤膜，过滤膜孔径为100nm～1000nm。
进一步的，所述复合微藻养殖池中养殖复合微藻，所述复合微藻包括小球藻、螺旋藻和栅藻；所述复合微藻的养殖细胞密度为1.0～4.0×105个/mL；所述小球藻、螺旋藻和栅藻的养殖细胞密度比为6～8:3～6:1。
进一步的，所述复合絮凝剂的制备方法为：
(一)：分别将硅藻土、粉煤灰进行高温煅烧处理得到预处理粉料；
(二)：将鳄嘴花提取物、灯笼草提取物、辣蓼提取物加入水中搅拌混匀配成混合提取物溶液；将海藻酸钠加入水中搅拌混匀得到海藻酸钠溶液；将混合提取物溶液、海藻酸钠溶液和纳米纤维素搅拌混匀，得到预处理混合料；
(三)：将上述(二)得到的预处理混合料加入上述(一)得到的预处理粉料中搅拌混匀后高压浸渍处理，再加入聚合氯化铝、改性β-环糊精、纳米纤维素搅拌混匀，烘干，粉碎，即得到复合絮凝剂。
进一步的，上述(一)中，所述高温煅烧温度为800～1200℃、时间为60～120min。
进一步的，上述(二)中，所述混合提取物溶液的质量浓度为60～80％；所述海藻酸钠溶液的质量浓度为10～15％。
进一步的，上述(二)中，所述搅拌转速为400～700r/min，温度为30～60℃，时间为15～30min。
进一步的，上述(三)中，所述高压浸渍的压力为15～40MPa、时间为60～90min。
进一步的，所述改性β-环糊精的制备方法为：将甜菜果胶溶液加到羧甲基-β-环糊精溶液中混合均匀，然后缓慢滴加质量浓度为20～30％的戊二醛溶液，在60～75℃下搅拌反应60～90min后过滤，将滤饼用蒸馏水洗涤3～5次至中性，再经过烘干、粉碎，即得到改性改性β-环糊精。
进一步的，所述羧甲基-β-环糊精与甜菜果胶质量比为3～5:1；所述羧甲基-β-环糊精溶液制备过程为：将羧甲基-β-环糊精加入蒸馏水中配置成质量浓度为20～30％的羧甲基-β-环糊精溶液；所述甜菜果胶溶液制备过程为：将甜菜果胶加入蒸馏水搅拌均匀中配置成质量浓度为10～15％的甜菜果胶溶液。
进一步的，所述聚合氯化铝的中性程度n＝1～5。
进一步的，所述鳄嘴花提取物的制备方法为：将鳄嘴花粉碎后，加入鳄嘴花重量8～10倍的水混合后进行煎煮后过滤，将滤渣再加入其重量的3～5倍的水进行煎煮，重复2～3次后合并滤液，浓缩到含水量50～60％，即得到鳄嘴花提取物。
进一步的，所述灯笼草提取物的制备方法为：将灯笼草粉碎后，加入笼草粉重量6～8倍的水混合后进行煎煮后过滤，将滤渣再加入其重量的3～4倍的水进行煎煮，重复2～3次后合并滤液，浓缩到含水量50～60％，即得到鳄嘴花提取物。
进一步的，所述辣蓼提取物的制备方法为：将辣蓼粉碎后，加入辣蓼重量6～8倍的水混合后进行煎煮后过滤，将滤渣再加入其重量的3～4倍的水进行煎煮，重复2～3次后合并滤液，浓缩到含水量50～60％，即得到辣蓼提取物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明利用复合絮凝剂、复合微藻以及过滤膜对养殖废水进行处理，能够有效减少废水中的污染物含量，提高海水养殖废水的排放标准，处理效果好。在处理过程中，首先采用复合絮凝剂可以对废水中动物粪便、养殖饵料、氨氮等污染物进行吸附沉淀，并且絮凝剂在沉降污染物的同时还可以对废水进行杀菌处理，提高净化效果。经过复合絮凝剂处理后的预处理海水排到含有复合微藻的养殖池中进行二次净化处理，在复合微藻的作用下，可以进一步对废水中还残留的氨氮、磷以及其他营养元素进行净化处理，提高废水净化效果。另外，经过养殖后的复合微藻含有丰富的蛋白质、碳水化合物、维生素等物质，后续还可以将复合藻类加工利用制备成动物饲料、饵料等，能提高资源的利用率，降低净化成本。
2、本发明的复合絮凝剂在制备过程中，将硅藻土和粉煤灰进行高温煅烧后可以提高硅藻土和粉煤灰的孔隙率和孔隙率的结构稳定性，在后期与鳄嘴花提取物、灯笼草提取物、辣蓼提取物、海藻酸钠高压浸渍过程中，可以有效提高鳄嘴花提取物等活性物质在硅藻土和粉煤灰中的留存率，促进后期废水处理过程中吸附性能以及杀菌效果，提高处理效率。
3、在制备改性β-环糊精的过程中，将甜菜果胶与羧甲基-β-环糊精进行交联改性，在提高β-环糊精的稳定性的同时，还可以提高其吸附效果，同时也能够起到一定的杀菌作用。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明的复合微藻中的小球藻(Chlorella sp.)、螺旋藻(Spirulina sp.)和栅藻(Scenede-smus sp.)来源于上海光语生物科技有限公司。
实施例1
本实施例的复合絮凝剂包括以下重量份数的原料：硅藻土40份、粉煤灰25份、聚合氯化铝42份、鳄嘴花提取物20份、灯笼草提取物25份、辣蓼提取物22份、海藻酸钠30份、改性β-环糊精18份、纳米纤维素16份；
该复合絮凝剂的制备方法为：
(一)：分别将硅藻土、粉煤灰在温度为1100℃进行高温煅烧处理100min得到预处理粉料；
(二)：将鳄嘴花提取物、灯笼草提取物、辣蓼提取物加入水中搅拌混匀配成质量浓度为70％的混合提取物溶液；将海藻酸钠加入水中搅拌混匀得到质量浓度为12％的海藻酸钠溶液；将混合提取物溶液、海藻酸钠溶液和纳米纤维素搅拌混匀，得到预处理混合料；
(三)：将上述(二)得到的预处理混合料加入上述(一)得到的预处理粉料中在转速为500r/min、温度为40℃条件下搅拌混匀25min，然后在压力为25MPa下进行高压浸渍处理70min，再加入聚合氯化铝、改性β-环糊精、纳米纤维素在转速为500r/min、温度为50℃条件下搅拌混匀20min，烘干，粉碎，即得到复合絮凝剂。
本实施例的海水养殖尾水的处理方法，包括以下步骤：
步骤一：将尾水通过复合絮凝剂进行沉淀后，过滤得到预处理海水；其中，复合絮凝剂的投放量为140mg/L；
步骤二：将预处理海水排入养殖复合微藻的养殖池中进行二次净化处理7天后，通过孔径为100nm～1000nm的纳米陶瓷过滤膜过滤即可；其中，复合微藻的养殖细胞密度为2.0×105个/mL，复合微藻由殖细胞密度比为6:4:1的小球藻、螺旋藻和栅藻组成。
实施例2
本实施例的复合絮凝剂包括以下重量份数的原料：硅藻土30～45份、粉煤灰20～35份、聚合氯化铝35～45份、鳄嘴花提取物18～25份、灯笼草提取物20～30份、辣蓼提取物18～30份、海藻酸钠20～35份、改性β-环糊精16～26份、纳米纤维素14～22份；
该复合絮凝剂的制备方法为：
(一)：分别将硅藻土、粉煤灰在温度为1200℃进行高温煅烧处理120min得到预处理粉料；
(二)：将鳄嘴花提取物、灯笼草提取物、辣蓼提取物加入水中搅拌混匀配成质量浓度为80％的混合提取物溶液；将海藻酸钠加入水中搅拌混匀得到质量浓度为15％的海藻酸钠溶液；将混合提取物溶液、海藻酸钠溶液和纳米纤维素搅拌混匀，得到预处理混合料；
(三)：将上述(二)得到的预处理混合料加入上述(一)得到的预处理粉料中在转速为700r/min、温度为60℃条件下搅拌混匀30min，然后在压力为40MPa下进行高压浸渍处理90min，再加入聚合氯化铝、改性β-环糊精、纳米纤维素在转速为700r/min、温度为60℃条件下搅拌混匀30min，烘干，粉碎，即得到复合絮凝剂。
本实施例的海水养殖尾水的处理方法，包括以下步骤：
步骤一：将尾水通过复合絮凝剂进行沉淀后，过滤得到预处理海水；其中，复合絮凝剂的投放量为140mg/L；
步骤二：将预处理海水排入养殖复合微藻的养殖池中进行二次净化处理8天后，通过孔径为100nm～1000nm的纳米陶瓷过滤膜过滤即可；其中，复合微藻的养殖细胞密度为1.0×105个/mL，复合微藻由养殖细胞密度比为8:6:1的小球藻、螺旋藻和栅藻组成。
实施例3
本实施例的复合絮凝剂包括以下重量份数的原料：硅藻土30份、粉煤灰20份、聚合氯化铝35份、鳄嘴花提取物18份、灯笼草提取物20份、辣蓼提取物18份、海藻酸钠20份、改性β-环糊精16份、纳米纤维素14份；
该复合絮凝剂的制备方法为：
(一)：分别将硅藻土、粉煤灰在温度为800℃进行高温煅烧处理60min得到预处理粉料；
(二)：将鳄嘴花提取物、灯笼草提取物、辣蓼提取物加入水中搅拌混匀配成质量浓度为60％的混合提取物溶液；将海藻酸钠加入水中搅拌混匀得到质量浓度为10％的海藻酸钠溶液；将混合提取物溶液、海藻酸钠溶液和纳米纤维素搅拌混匀，得到预处理混合料；
(三)：将上述(二)得到的预处理混合料加入上述(一)得到的预处理粉料中在转速为400r/min、温度为30℃条件下搅拌混匀15min，然后在压力为15MPa下进行高压浸渍处理60min，再加入聚合氯化铝、改性β-环糊精、纳米纤维素在转速为400r/min、温度为30℃条件下搅拌混匀15min，烘干，粉碎，即得到复合絮凝剂。
本实施例的海水养殖尾水的处理方法，包括以下步骤：
步骤一：将尾水通过复合絮凝剂进行沉淀后，过滤得到预处理海水；其中，复合絮凝剂的投放量为130mg/L；
步骤二：将预处理海水排入养殖复合微藻的养殖池中进行二次净化处理6天后，通过孔径为100nm～1000nm的纳米陶瓷过滤膜过滤即可；其中，复合微藻的养殖细胞密度为3.0×105个/mL，复合微藻由养殖细胞密度比为6:3:1的小球藻、螺旋藻和栅藻组成。
所述改性β-环糊精的制备方法为：按照质量比为4:1取羧甲基-β-环糊精与甜菜果胶，将羧甲基-β-环糊精加入蒸馏水中配置成质量浓度为25％的羧甲基-β-环糊精溶液，将甜菜果胶加入蒸馏水搅拌均匀中配置成质量浓度为12％的甜菜果胶溶液；将甜菜果胶溶液加到羧甲基-β-环糊精溶液中混合均匀，然后缓慢滴加质量浓度为26％的戊二醛溶液，在70℃下搅拌反应80min后过滤，将滤饼用蒸馏水洗涤4次至中性，再经过烘干、粉碎，即得到改性改性β-环糊精。
实施例4
本实施例的复合絮凝剂包括以下重量份数的原料：硅藻土32份、粉煤灰30份、聚合氯化铝38份、鳄嘴花提取物22份、灯笼草提取物28份、辣蓼提取物26份、海藻酸钠25份、改性β-环糊精24份、纳米纤维素20份；
该复合絮凝剂的制备方法为：
(一)：分别将硅藻土、粉煤灰在温度为1000℃进行高温煅烧处理90min得到预处理粉料；
(二)：将鳄嘴花提取物、灯笼草提取物、辣蓼提取物加入水中搅拌混匀配成质量浓度为65％的混合提取物溶液；将海藻酸钠加入水中搅拌混匀得到质量浓度为14％的海藻酸钠溶液；将混合提取物溶液、海藻酸钠溶液和纳米纤维素搅拌混匀，得到预处理混合料；
(三)：将上述(二)得到的预处理混合料加入上述(一)得到的预处理粉料中在转速为600r/min、温度为50℃条件下搅拌混匀20min，然后在压力为30MPa下进行高压浸渍处理80min，再加入聚合氯化铝、改性β-环糊精、纳米纤维素在转速为450r/min、温度为40℃条件下搅拌混匀25min，烘干，粉碎，即得到复合絮凝剂。
本实施例的海水养殖尾水的处理方法，包括以下步骤：
步骤一：将尾水通过复合絮凝剂进行沉淀后，过滤得到预处理海水；其中，复合絮凝剂的投放量为120mg/L；
步骤二：将预处理海水排入养殖复合微藻的养殖池中进行二次净化处理7天后，通过孔径为100nm～1000nm的纳米陶瓷过滤膜过滤即可；其中，复合微藻的养殖细胞密度为4.0×105个/mL，复合微藻由殖细胞密度比为7:5:1的小球藻、螺旋藻和栅藻组成。
所述改性β-环糊精的制备方法为：按照质量比为3:1取羧甲基-β-环糊精与甜菜果胶，将羧甲基-β-环糊精加入蒸馏水中配置成质量浓度为28％的羧甲基-β-环糊精溶液，将甜菜果胶加入蒸馏水搅拌均匀中配置成质量浓度为14％的甜菜果胶溶液；将甜菜果胶溶液加到羧甲基-β-环糊精溶液中混合均匀，然后缓慢滴加质量浓度为22％的戊二醛溶液，在65℃下搅拌反应70min后过滤，将滤饼用蒸馏水洗涤5次至中性，再经过烘干、粉碎，即得到改性改性β-环糊精。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，复合絮凝剂制备方式不相同。
本对比例的复合絮凝剂包括以下重量份数的原料：硅藻土40份、粉煤灰25份、聚合氯化铝42份、鳄嘴花提取物20份、灯笼草提取物25份、辣蓼提取物22份、海藻酸钠30份、改性β-环糊精18份、纳米纤维素16份；
该复合絮凝剂的制备方法为：将硅藻土、粉煤灰、聚合氯化铝、海藻酸钠、改性β-环糊精、纳米纤维素、鳄嘴花提取物、灯笼草提取物、辣蓼提取物在转速为500r/min、温度为50℃条件下搅拌混匀20min，烘干，粉碎，即得到复合絮凝剂。
本对比例的海水养殖尾水的处理方法，包括以下步骤：
步骤一：将尾水通过复合絮凝剂进行沉淀后，过滤得到预处理海水；其中，复合絮凝剂的投放量为140mg/L；
步骤二：将预处理海水排入养殖复合微藻的养殖池中进行二次净化处理7天后，通过孔径为100nm～1000nm的纳米陶瓷过滤膜过滤即可；其中，复合微藻的养殖细胞密度为2.0×105个/mL，复合微藻由殖细胞密度比为6:4:1的小球藻、螺旋藻和栅藻组成。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，复合絮凝剂中只含有硅藻土40份和聚合氯化铝42份混合而成。
本对比例的海水养殖尾水的处理方法，包括以下步骤：
步骤一：将尾水通过复合絮凝剂进行沉淀后，过滤得到预处理海水；其中，复合絮凝剂的投放量为140mg/L；
步骤二：将预处理海水排入养殖复合微藻的养殖池中进行二次净化处理7天后，通过孔径为100nm～1000nm的纳米陶瓷过滤膜过滤即可；其中，复合微藻的养殖密度为0.3g/L，复合微藻由质量比为6:4:1的小球藻、螺旋藻和栅藻组成。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于，缺少采用絮凝剂处理的过程。
本对比例的海水养殖尾水的处理方法，具体过程为：将预处理海水排入养殖复合微藻的养殖池中进行二次净化处理7天后，通过孔径为100nm～1000nm的纳米陶瓷过滤膜过滤即可；其中，复合微藻的养殖细胞密度为2.0×105个/mL，复合微藻由殖细胞密度比为6:4:1的小球藻、螺旋藻和栅藻组成。
将经过本发明实施例1～4以及对比例1～3的方法对海水养殖废水进行处理，并测定处理前后的废水相应的指标含量，计算相应的去除率。
去除率(％)＝(M0-M1)/M0×100％，其中，M0为原海水养殖废水中总氮、总磷、氨氮、悬浮物的含量，M1为经过处理后的废水中总氮、总磷、氨氮、悬浮物的含量。
总氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，氨氮采用纳氏试剂分光光度法，总磷采用过硫酸钾消解钼酸盐分光光度法，水质悬浮物采用重量法。抑菌效率＝(S0-S1)/S0×100％，其中S0、S1分别表示将处理前后的废水进行菌种培养后测定残留菌落数。
废水处理试验情况如下表1所示。
上述结果表明，实施例1～4采用本发明的处理方法对海水养殖产生的废水能够得到有效的净化，特别是在经过本发明的絮凝剂以及复合微藻的联合作用下处理效果较优。而对比例1～3在未采用本申请的絮凝剂以及采用不同的制备方式制备得到的絮凝剂进行处理的废水，在对污染物去除以及对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等进行杀菌处理方面，效果较差。本发明发方法能够有效提高处理效率，并且在处理过程中还能够起到杀菌作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种海水养殖尾水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将尾水通过复合絮凝剂进行沉淀后，过滤得到预处理海水；
步骤二：将预处理海水排入复合微藻养殖池中进行二次净化处理6～8天后，通过纳米过滤膜过滤即可；
所述复合絮凝剂包括以下重量份数的原料：硅藻土30～45份、粉煤灰20～35份、聚合氯化铝35～45份、鳄嘴花提取物18～25份、灯笼草提取物20～30份、辣蓼提取物18～30份、海藻酸钠20～35份、改性β-环糊精16～26份、纳米纤维素14～22份。
2.根据权利要求1所述的海水养殖尾水的处理方法，其特征在于，所述复合絮凝剂的投放量为120～140mg/L；所述所述纳米过滤膜为陶瓷过滤膜，过滤膜孔径为100nm～1000nm。
3.根据权利要求1所述的海水养殖尾水的处理方法，其特征在于，所述复合微藻养殖池中养殖复合微藻，所述复合微藻包括小球藻、螺旋藻和栅藻；所述复合微藻的养殖细胞密度为1.0～4.0×105个/mL；所述小球藻、螺旋藻和栅藻的养殖细胞密度比为6～8:3～6:1。
4.根据权利要求1所述的海水养殖尾水的处理方法，其特征在于，所述复合絮凝剂的制备方法为：
(一)：分别将硅藻土、粉煤灰进行高温煅烧处理得到预处理粉料；
(二)：将鳄嘴花提取物、灯笼草提取物、辣蓼提取物加入水中搅拌混匀配成混合提取物溶液；将海藻酸钠加入水中搅拌混匀得到海藻酸钠溶液；将混合提取物溶液、海藻酸钠溶液和纳米纤维素搅拌混匀，得到预处理混合料；
(三)：将上述(二)得到的预处理混合料加入上述(一)得到的预处理粉料中搅拌混匀后高压浸渍处理，再加入聚合氯化铝、改性β-环糊精、纳米纤维素搅拌混匀，烘干，粉碎，即得到复合絮凝剂。
5.根据权利要求4所述的海水养殖尾水的处理方法，其特征在于，上述(一)中，所述高温煅烧温度为800～1200℃、时间为60～120min。
6.根据权利要求4所述的海水养殖尾水的处理方法，其特征在于，上述(二)中，所述混合提取物溶液的质量浓度为60～80％；所述海藻酸钠溶液的质量浓度为10～15％。
7.根据权利要求4所述的海水养殖尾水的处理方法，其特征在于，上述(二)中，所述搅拌转速为400～700r/min，温度为30～60℃，时间为15～30min。
8.根据权利要求4所述的海水养殖尾水的处理方法，其特征在于，上述(三)中，所述高压浸渍的压力为15～40MPa、时间为60～90min。
9.根据权利要求4所述的海水养殖尾水的处理方法，其特征在于，所述改性β-环糊精的制备方法为：将甜菜果胶溶液加到羧甲基-β-环糊精溶液中混合均匀，然后缓慢滴加质量浓度为20～30％的戊二醛溶液，在60～75℃下搅拌反应60～90min后过滤，将滤饼用蒸馏水洗涤3～5次至中性，再经过烘干、粉碎，即得到改性改性β-环糊精。
10.根据权利要求9所述的海水养殖尾水的处理方法，其特征在于，所述羧甲基-β-环糊精与甜菜果胶质量比为3～5:1；所述羧甲基-β-环糊精溶液制备过程为：将羧甲基-β-环糊精加入蒸馏水中配置成质量浓度为20～30％的羧甲基-β-环糊精溶液；所述甜菜果胶溶液制备过程为：将甜菜果胶加入蒸馏水搅拌均匀中配置成质量浓度为10～15％的甜菜果胶溶液。
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