CN116813074A - 一种基于mabr强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于养殖尾水处理技术领域,具体涉及一种基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺。该工艺包括自前往后依次连接的沉淀区、第一过滤区、MABR生物膜净化区,第二过滤区以及生态净化区,该工艺包括以下流程:水产养殖尾水排放依次进入沉淀区‑‑‑‑第一过滤区‑‑‑‑MABR生物膜净化区‑‑‑‑第二过滤区‑‑‑‑生态净化区进行处理,最后在确保尾水满足排放限值后,通过排水口达标排放。本发明优化了传统“三池两坝”治理工艺中占地面积大、处理效率低、抗冲击负荷低等问题;通过降低工艺运行过程中的电耗和碳源投加量以及增加尾水处理效率来降低运行成本;通过减少传统工艺对占地面积的需求从而节约土地成本。
Description
技术领域
本发明属于养殖尾水处理技术领域,具体涉及一种基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺。
背景技术
随着我国现代化建设的全面推进,各行各业都处在高质量、持续发展的关键时期,在我国水产养殖行业规模化、标准化、生态化发展的大背景下,科学、高效地处理水产养殖尾水,提升水环境质量重点断面区域管理水平,推动区域水质整体改善,对行业发展和生态系统保护有着重要的意义。水产养殖尾水中的主要污染物有氨氮、亚硝酸盐、有机物、磷及污损生物。水产养殖尾水若得不到及时有效处理,不仅会使养殖水域环境恶化,而且会导致鱼类、虾蟹类等暴发疾病甚至大面积死亡,直接导致养殖产品质量和产量下降。同时考虑水环境保护和地方环保监管要求,养殖尾水需要经过处理后达标外排。
水产养殖尾水,具有水质波动较大、尾水盐度较高的特点,传统“三池两坝”技术在同等水质水量条件下,存在以下缺点:(1)传统三池两坝工艺占地面积需要达到养殖区域的6%-10%,永久性占用养殖区域治理,造成投资成本增加。(2)曝气池采用传统曝气方式,气泡大,氧气利用效率低,即使采用进口高端曝气器(如德国瑞好),在曝气池中,氧气利用率也仅有15%,利用率低也造成了曝气量需要增大,能耗较高,造成运行成本增加。(3)采用传统市政污水处理厂广泛采用的曝气盘或管式曝气器,寿命短,国产产品一般2-3年就需要更换,进口高端产品一般也只能稳定运行5年左右。曝气膜片价格较高、更换不便,设备维护成本增加。(4)对总氮去除效率要求较高的养殖尾水,传统“三池两坝”可能需要添加一定的辅助药剂,增大了运营成本,且对处理后尾水的回用和排放形成制约。(5)调试周期长、耐冲击较差。需要比较久的调试周期。并且在水质波动较大的情况下,处理稳定性也有一定的影响,运维调试成本增加。
因此,亟需一种水产养殖尾水处理优化工艺来替代传统“三池两坝”治理工艺。
发明内容
基于上述问题,本发明的目的在于提供一种基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺。和现有技术相比,本发明优化了传统“三池两坝”治理工艺中占地面积大、处理效率低、抗冲击负荷低等问题。本发明可以通过降低工艺运行过程中的电耗和碳源投加量以及增加尾水处理效率来降低运行成本;通过减少传统工艺对占地面积的需求从而节约土地成本。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案。
本发明的一个实施例提供了一种基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺,包括自前往后依次连接的沉淀区、第一过滤区、MABR生物膜净化区,第二过滤区以及生态净化区,该工艺包括以下步骤:
S1:水产养殖尾水排放进入沉淀区,以除去其中的小部分悬浮物和COD,产生第一尾水;
S2:上述第一尾水经过第一过滤区,截留部分悬浮物后产生第二尾水;
S3:随后第二尾水进入MABR生物膜净化区,净化所述第二尾水中的大部分COD,同时消减部分的总氮、总磷指标,产生第三尾水;
S4:所述第三尾水再次经过第二过滤区过滤截留悬浮物后产生第四尾水;
S5:所述第四尾水进入生态净化区,进一步消减第四尾水中的悬浮物、COD,同时经过长时间的生态系统净化,产生第五尾水,在确保第五尾水满足《池塘养殖尾水排放标准》(DB32/4043-2021)二级标准后,通过排水口达标排放。
根据本发明上述一个实施例提供的一种基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺,所述沉淀区包括沉淀池和/或生态沟渠,所述沉淀池占尾水处理设施总面积的40-50%,所述生态沟渠占尾水处理设施总面积的30-50%。
根据本发明上述一个实施例提供的一种基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺,所述沉淀池内设有由导流坝形成的“之”字型挡水结构,所述“之”字型挡水设施是由导流坝交错设置在沉淀池中,使水流沿着导流坝形成“之”型流向;以及占沉淀池面积50以上的种植区,所述种植区包括狐尾藻、金鱼藻、沮草、芦苇、菖蒲。
根据本发明上述一个实施例提供的一种基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺,所述第一过滤区包括过滤坝和/或生物毛刷;所述过滤坝内填充有滤料,所述滤料包括火山石、陶粒、碎石、棕片以及活性炭;所述生物毛刷为一种以不锈钢丝为芯,以PP毛为材质的刷子。
根据本发明上述一个实施例提供的一种基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺,所述MABR生物膜净化区由多个MABR生物膜组直接放置在净化区,垂直于水流方向布置而成,所述MABR生物膜净化区占尾水处理设施总面积的3%-5%。
根据本发明上述一个实施例提供的一种基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺,所述第二过滤区包括过滤坝和/或生物毛刷;所述过滤坝内填充有滤料,所述滤料包括火山石、陶粒、碎石、棕片以及活性炭;所述生物毛刷为一种以不锈钢丝为芯,以PP毛为材质的刷子。
根据本发明上述一个实施例提供的一种基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺,所述生态净化区占尾水处理设施总面积的40-50%,其中种植有水生植物以及滤食性水生动物,所述水生植物包括沉水植物、挺水植物以及浮叶植物,所述水生动物包括鲢鳙鱼、螺蛳以及河蚌。
与现有技术比,本发明取得的有益效果主要包括以下几点:
(1)本发明所使用的MABR膜为中空纤维膜,为无气泡曝气,氧气利用效率大幅度提升,即使和进口高端曝气膜片相比,也可使氧利用率提升50%以上,大幅降低曝气量,减少曝气池面积,故曝气能耗较低。
(2)本发明的尾水治理工艺使用寿命长,MABR膜产品可运行10年以上,稳定运行时间远高于进口高端曝气膜片,且为模块化组件,更换便利、迅速。
(3)本发明所使用的MABR膜生物反应器不需添加任何药剂,日常维护也较简单,运行成本低。
(4)由于曝气方式变化,MABR膜生物反应器,会附着大量的硝化菌、亚硝化菌、反硝化菌,脱氮效果好。即使进一步提升排水标准,也可以通过调整工况方式,提升脱氮效率。
(5)耐盐性强。MABR膜表面可附着微生物群落,增加曝气池内污泥浓度,提升尾水处理效率。
(6)MABR膜生物反应器表面较容易附着各种微生物群落,易于微生物的快速生长,并且不易脱落,故调试周期短、见效快、耐水质冲击能力强,并可适用于多种水质条件和工作环境。
本发明是一种经过工程实践应用证明,非常低碳节能、长久高效、生态安全的养殖尾水领域治理的新工艺新方法。具有非常广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的尾水治理工艺流程图;
图2为本发明另一种实施方式的尾水治理工艺流程图;
图3为本发明沉淀池的结构示意图。
实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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。
实施例1:一种基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺,包括自前往后依次连接的沉淀区、第一过滤区、MABR生物膜净化区,第二过滤区以及生态净化区,该工艺包括以下步骤:
S1:水产养殖尾水排放进入沉淀区,以除去其中的小部分悬浮物和COD,产生第一尾水;
S2:上述第一尾水经过第一过滤区,截留部分悬浮物后产生第二尾水;
S3:随后第二尾水进入MABR生物膜净化区,净化所述第二尾水中的大部分COD,同时消减部分的总氮、总磷指标,产生第三尾水;
S4:所述第三尾水再次经过第二过滤区过滤截留悬浮物后产生第四尾水;
S5:所述第四尾水进入生态净化区,进一步消减第四尾水中的悬浮物、COD,同时经过长时间的生态系统净化,产生第五尾水,在确保第五尾水满足《池塘养殖尾水排放标准》(DB32/4043-2021)二级标准后,通过排水口达标排放。
其中,沉淀区包括沉淀池和/或生态沟渠,沉淀池占尾水处理设施总面积的40-50%,生态沟渠占尾水处理设施总面积的30-50%。当无生态沟渠或者生态沟渠较小时,需要同时设置沉淀池(对应于附图1);当生态沟渠满足停留时间,以生态沟渠作为预沉淀区,此时不需要额外设置沉淀池(对应于附图2)。生态沟渠通过加宽和挖深等方式,提高排水渠道的排水功能,水产养殖尾水排放进入生态沟渠,利用生态沟渠的停留和水生植物的净化作用,除去小部分的悬浮物和COD。沉淀池内设有由导流坝形成的“之”字型挡水结构,使水体中悬浮物沉淀至池底。该“之”字型挡水设施是由导流坝交错设置在沉淀池中,使水流沿着导流坝形成“之”型流向(如图3所示)。养殖尾水进入沉淀池后,须滞留一定时间,使水体中悬浮物沉淀。同时在沉淀池中种植挺水植物或设置水生植物浮床,优先选择本土水生植物的原则进行水生植物的筛选,盐分高的养殖尾水选择耐盐性沉水植物包括但不限于狐尾藻、金鱼藻、沮草等,耐盐性挺水植物包括但不限于芦苇、菖蒲等;植物类的覆盖面积占沉淀池面积的50%以上,以吸收利用水体中可能残留的大量营养物质。
第一过滤区包括过滤坝和/或生物毛刷。过滤坝采用塘底加固、砖混结构围成,其中填充大小不一的滤料,滤料选择火山石、陶粒、碎石、棕片和活性炭等,以进一步滤去水体中悬浮物,随后进入MABR生物膜净化区。生物毛刷是一种以不锈钢丝为芯,以PP毛为材质的刷子。尾水经过生物毛刷,利用其过滤作用,能截留部分悬浮物后,如多投的鱼食、鱼类排出的粪便等,随后进入MABR生物膜净化区。
MABR生物膜净化区由多个MABR生物膜组直接放置于净化区,垂直于水流方向布置而成,MABR生物膜净化区占尾水处理设施总面积的3%-5%。MABR生物膜技术中的主要功能层是附着生长在曝气膜表面的生物膜,主要由微生物及胞外多聚物组成,包含细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物等。由于微生物附着生长,水力停留时间和生物停留时间可实现独立控制,生物膜上的微生物不会随水流流失,污泥停留时间(SRT)理论上可被认为无限长,这为生长世代时间较长、增殖速度较慢的微生物,如硝化菌、反硝化菌、聚磷菌以及厌氧氨氧化菌等提供了生长和富集的可能,为MABR生物膜技术实现除磷脱氮创造了条件。同时,MABR生物膜的分层结构能够创造好氧过程和厌氧过程的同时出现,为单一反应器内实现同时硝化反硝化过程提供了可能。利用MABR生物膜中细菌、真菌和其他微生物的生陈代谢作用,氧化分解大分子有机物转化为自身生长的营养物质,从而达到生化降解的目的,净化尾水中的大部分COD,同时消减部分的总氮、总磷指标。本实施例中MABR生物膜采用市场上销售的HMM2A-Ⅶ成品膜块,模块长2140mm,宽210mm,膜丝有效长度2000mm,膜丝内径300~450mm,外径700-800mm。
第二过滤区包括过滤坝和/或生物毛刷。过滤坝采用塘底加固、砖混结构围成,其中填充大小不一的滤料,滤料选择火山石、陶粒、碎石、棕片和活性炭等。生物毛刷是一种以不锈钢丝为芯,以PP毛为材质的刷子。经过MABR生物膜净化区的尾水再次经过过滤坝或生物毛刷过滤截留悬浮物后进入生态净化区。生态净化区占尾水处理设施总面积的40-50%。通过种植沉水、挺水、浮叶等各类水生植物,以继续吸收利用水体中残留的氮磷等营养盐;通过在生物净化池中放养少量鲢鳙鱼、螺蛳及河蚌等滤食性水生动物,以滤食水体中的浮游动植物。利用生态净化区中水生动植物的自净能力进一步消减悬浮物、COD。经过长时间的生态系统净化,确保尾水满足排放限值后,通过排水口达标排放或者进入养殖池塘回用。
实施例2江苏省沿海开发(东台)有限公司条南养殖区尾水治理项目:本实施例中以江苏省沿海开发(东台)有限公司条南养殖区为试验对象,采用本发明的工艺进行试验。该养殖区养殖池塘净面积15256亩,片区养殖尾水年排放总量为1846万m3/年。排水高峰期集中在11月~次年4月,排水高峰期最大日均排放量为10.26万m3/日。
本项目利用生物生态的方法,尾水治理工艺路线主要包括:生态沟渠→过滤设施→MABR生物膜净化段→过滤设施→生态系统净化段→排口疏浚→达标排放。
其中MABR 生物膜净化段分为四个区域,分别为1号净化区、2号净化区、3号净化区及客水净化区。净化区长分别为300m、450m、340m、200m,水深1-2m,各MABR生物膜净化区都对应配备一套曝气系统,MABR膜净化区具体设计见表1。1号、3号净化区前后设置过滤坝,在2号区净化区前后段设置生物毛刷区,生物毛刷净化区面积约234 m2;客水净化区前后段设置生物毛刷区,生物毛刷净化区面积276m2。
表1 MABR膜净化区设计
MABR生物膜反应器技术应用于生物膜净化段,可以降解水体中的有机污染物,同时实现脱氮除磷,提升和保持养殖尾水治理后的水质效果。
MABR膜系统安装调试一个月后,MABR生物膜净化段治理前后效果对比结果见表2-5所示。
表2 客水区治理前后水质对比
表3 1号区治理前后水质对比
表4 2号区治理前后水质对比
表5 3号区治理前后水质对比
根据上述数据显示,运行一个月后各项主要指标均已达到《池塘养殖尾水排放标准》(DB32/4043-2021)海水受纳水域养殖尾水二级标准。
本发明未详述之处,均为本领域技术人员的公知技术。
最后所要说明的是:以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改和等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺,包括自前往后依次连接的沉淀区、第一过滤区、MABR生物膜净化区,第二过滤区以及生态净化区,其特征在于,该工艺包括以下步骤:
S1:水产养殖尾水排放进入沉淀区,以除去其中的小部分悬浮物和COD,产生第一尾水;
S2:上述第一尾水经过第一过滤区,截留部分悬浮物后产生第二尾水;
S3:随后第二尾水进入MABR生物膜净化区,净化所述第二尾水中的大部分COD,同时消减部分的总氮、总磷指标,产生第三尾水;
S4:所述第三尾水再次经过第二过滤区过滤截留悬浮物后产生第四尾水;
S5:所述第四尾水进入生态净化区,进一步消减第四尾水中的悬浮物、COD,同时经过长时间的生态系统净化,产生第五尾水,在确保第五尾水满足《池塘养殖尾水排放标准》(DB32/4043-2021)二级标准后,通过排水口达标排放。
2.根据权利要求1所述的基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺,其特征在于,所述沉淀区包括沉淀池和/或生态沟渠,所述沉淀池占尾水处理设施总面积的40-50%,所述生态沟渠占尾水处理设施总面积的30-50%。
3.根据权利要求2所述的基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺,其特征在于,所述沉淀池内设有由导流坝形成的“之”字型挡水结构,所述“之”字型挡水设施是由导流坝交错设置在沉淀池中,使水流沿着导流坝形成“之”型流向;以及占沉淀池面积50以上的种植区,所述种植区包括狐尾藻、金鱼藻、沮草、芦苇、菖蒲。
4.根据权利要求1所述的基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺,其特征在于,所述第一过滤区包括过滤坝和/或生物毛刷;所述过滤坝内填充有滤料,所述滤料包括火山石、陶粒、碎石、棕片以及活性炭;所述生物毛刷为一种以不锈钢丝为芯,以PP毛为材质的刷子。
5.根据权利要求1所述的基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺,其特征在于,所述MABR生物膜净化区由多个MABR生物膜组直接放置在净化区,垂直于水流方向布置而成,所述MABR生物膜净化区占尾水处理设施总面积的3%-5%。
6.根据权利要求1所述的基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺,其特征在于,所述第二过滤区包括过滤坝和/或生物毛刷;所述过滤坝内填充有滤料,所述滤料包括火山石、陶粒、碎石、棕片以及活性炭;所述生物毛刷为一种以不锈钢丝为芯,以PP毛为材质的刷子。
7.根据权利要求1所述的基于MABR强化型三池两坝的水产养殖尾水治理工艺,其特征在于,所述生态净化区占尾水处理设施总面积的40-50%,其中种植有水生植物以及滤食性水生动物,所述水生植物包括沉水植物、挺水植物以及浮叶植物,所述水生动物包括鲢鳙鱼、螺蛳以及河蚌。
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