CN117142708A - 一种水产养殖尾水高效除磷系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水产养殖尾水高效除磷系统及方法。所述系统包括依次连接的预处理设备、沉淀池、臭氧氧化设备、碳源补充设备、膜生物反应设备及生态塘；所述臭氧氧化设备包括臭氧氧化反应器、催化剂投加装置及臭氧发生器；所述生物膜反应系统包括膜生物反应器，所述膜生物反应器内设置有菌藻填料层及微纳米气泡发生器。本发明通过依次连接的预处理设备、沉淀池、臭氧氧化设备、碳源补充设备及膜生物反应设备对养殖尾水进行处理，对经过臭氧氧化处理后尾水及时补充碳源，微生物降解处理时通过微纳米气泡发生器进行曝气，促使尾水复氧，保证膜生物反应器内菌藻的好氧生化作用，从而实现高效脱氮除磷。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种水产养殖尾水高效除磷系统及方法。
背景技术
随着水产养殖业的快速发展，工厂化高密度水产养殖技术得到了广泛应用。与生活污水和工业废水相比，虽然水产养殖尾水中活性磷酸盐浓度较低，但大量的未经处理的水产养殖尾水的磷元素排入水环境中，可能导致受纳水体出现富营养化，对生态环境造成一定负面影响。
当前养殖尾水的净化与标准排放成为农业环境科学关注的热点。解决小规模池塘原位修复技术、连片池塘的规模尾水处理区的氮磷综合消减技术严重缺乏。现有养殖尾水净化技术中，单一的物理、化学或物理法往往存在污染物去除效率低下下，运行稳定性差，易产生二次污染等缺点，因此通过将物理、化学、生物法进行工艺组合；传统生物处理脱氮途径认为反硝化须在缺氧或厌氧环境下才能发生，然而水产养殖水体中DO一般保持在4～8mg/L，故在循环水产养殖过程中，水体中硝酸盐积累现象严重，硝酸盐积累量最高可达500mg/L以上。
现有水产养殖尾水处理技术存在以下缺陷：(1)往往未设置复氧或采用普通曝气，复氧效率难以满足系统稳定运行的需求，尾水脱氮除磷的效率不足，出水不能循环利用；(2)往往采用单一菌种进行生化除磷，受外部环境及功能菌群活性影响，对磷的去除稳定性不佳，使设备的运维成本高；(3)采用单一的化学方法除磷，往往容易发生二次污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种水产养殖尾水高效除磷系统及方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
第一方面，本发明提供的一种水产养殖尾水高效除磷系统包括依次连接的预处理设备、沉淀池、臭氧氧化设备、碳源补充设备、膜生物反应设备及生态塘；所述臭氧氧化设备包括臭氧氧化反应器、催化剂投加装置及臭氧发生器，所述臭氧反应器的顶部开设有催化剂入口及臭氧入口，所述催化剂投加装置内装有催化剂，所述催化剂投加装置的出药口与所述催化剂入口通过管道连接，所述臭氧发生器的臭氧输出端与所述臭氧入口通过管道连接；所述碳源补充设备包括碳源补充池、搅拌器及碳源投加装置，所述碳源投加装置用于向所述碳源补充池投放碳源；所述生物膜反应系统包括膜生物反应器，所述膜生物反应器内设置有菌藻填料层及微纳米气泡发生器，所述微纳米气泡发生器位于所述菌藻填料层的下方。
本发明将预处理设备、沉淀池、臭氧氧化设备、碳源补充设备及膜生物反应设备依次连接，养殖尾水经预处理设备预处理后进入沉淀池，在沉淀池内沉淀后，沉淀池的出水进入臭氧氧化反应器，在催化剂的作用下，养殖尾水中的有机污染物被臭氧氧化；臭氧氧化设备的出水进入碳源补充池，通过碳源投加装置向碳源补充池投放碳源，通过搅拌器进行搅拌，使碳源与养殖尾水混合均匀，补充的碳源可以保证后续膜生物反应设备中功能均匀发挥更好的生化降解作用，提升系统对尾水的脱氮除磷效果；补充碳源后的养殖尾水进入膜生物反应器，微纳米气泡发生器释放微纳米气泡，微纳米气泡能促使尾水复氧，保证菌藻的好氧生化作用，同时微纳米气泡在尾水中上升，上升过程中破裂而产生高能离子，高能离子与尾水中的污染物反应，从而进一步促进微生物的降解。
作为本发明的优选实施方式，所述预处理设备包括预处理池，所述预处理池内设置有过滤室，所述过滤室内设置有格栅，所述过滤室的底部设置有与所述预处理池连通的出水口，所述预处理池内设置有提升泵；所述沉淀池的一侧上部设置有进水口，所述沉淀池的一侧下部设置有出水口，所述提升泵的出水端通过管道与所述沉淀池的进水口连接。
在本发明中，养殖尾水经收集管网收集进入过滤室，通过格栅拦截，去除养殖尾水中大尺寸的悬浮污染物，经过格栅过滤后的养殖尾水流入预处理池并通过提升泵提升进入沉淀池。
作为本发明的优选实施方式，所述臭氧氧化反应器内设置有至少三个交错设置的隔板，所述隔板将所述臭氧氧化反应器的内部空间分隔成曲折的流道，所述臭氧氧化反应器的一侧上部设置有进水口，所述臭氧氧化反应器的另一侧设置有出水口，所述臭氧氧化反应器的进水口与所述沉淀池的出水口通过管道连接。本发明利用隔板将臭氧氧化反应器的内部空间分隔成曲折的流道，养殖尾水沿流道流动，使催化剂、臭氧及养殖尾水充分混合，有利于提高有机污染物的氧化分解效率。
进一步的，所述催化剂入口位于所述至少三个交错设置的隔板中首端隔板与所述臭氧氧化反应器的进水口之间。本发明将催化剂入口设置于所述臭氧氧化反应器的进水侧，催化剂进入臭氧氧化反应器后，随养殖尾水在臭氧氧化反应器内的流道流动过程中，通过臭氧发生器充入臭氧，使水中的污染物在催化剂的催化作用下与臭氧反应，大分子污染物经臭氧氧化成小分子污染物，有机氮经臭氧氧化成氨氮，有机磷经臭氧氧化成磷酸盐，有利于提升后续设备的养殖尾水处理效能。
作为本发明的优选实施方式，所述碳源补充池的进水口与所述臭氧氧化反应器的出水口连通，所述搅拌器包括驱动电机、搅拌机构及转轴，所述驱动电机设置于所述碳源补充池外，所述搅拌机构设置于所述碳源补充池内，所述转轴的一端与所述驱动电机的输出端连接，所述转轴的另一端与所述搅拌机构连接。
作为本发明的优选实施方式，所述膜生物反应器上设置有进水口及出水口，所述膜生物反应器的进水口与所述碳源补充池的出水口连通。
作为本发明的优选实施方式，所述菌藻填料层包括载体，所述载体负载有益生菌及藻类，所述益生菌包括芽孢杆菌和光合细菌中的至少一种。
进一步的，所述载体为生物炭载体，所述生物炭载体由木屑、椰壳及煤粉混合而成。所述木屑、椰壳及煤粉的重量比为木屑：椰壳：煤粉＝(1～3)：(2～5)：10。
与较常规高分子填料相比，所述生物炭载体的原料成本低，且原料易获得，在长期运行失效后，还可回收资源再利用；所述生物炭载体的比表面积大，能为菌藻提供充足的生长空间，有利于负载的菌剂与尾水中的污染物接触更充分，能有效解决现有技术中菌剂已流失及对污染物降解效率不足的问题。
进一步的，所述藻类包括小球藻和隐藻中的至少一种。小球藻和隐藻适应温度范围较广，其自身能维持较好的酶活性，代谢较强，能有效降解尾水中的有机污染物。
进一步的，所述菌藻填料层的厚度为100～150cm。
作为本发明的优选实施方式，所述生态塘的进水口与所述膜生物反应器的出水口通过管道连接，所述生态塘内设置有滤膜层及水生植物区，所述滤膜层位于所述水生植物区的下方，所述生态塘的进水口位于所述水生植物区下方。
在本发明中，经微生物降解后的养殖尾水进入生态塘，养殖尾水中的污染物经水生植物区的水生植物及其根系菌群降解后，经下方的滤膜层吸附除磷，确保出水的磷含量满足循环回用的要求。
进一步的，所述滤膜层的厚度为10～20cm。
进一步的，所述滤膜层由若干铁基MOF复合滤膜层叠而成，所述铁基MOF复合滤膜中铁基MOF材料的质量百分比为1～10％。所述铁基MOF复合滤膜对水中的磷酸盐具有良好的吸附性能，而且铁基MOF材料不会随水流失，稳定性好。
进一步的，所述生态塘的出水口与所述臭氧氧化反应器的进水口通过回流管道和回流泵连接。
进一步的，所述生态塘设置有出水管，所述出水管连接有循环渠，所述循环渠与养殖池塘连接。
第二方面，本发明提供的一种水产养殖尾水高效除磷方法，通过第一方面所述的水产养殖尾水高效除磷系统实施，所述水产养殖尾水高效除磷方法包括如下步骤：
S1、将养殖尾水输入预处理设备进行预处理；
S2、将经步骤S1处理后的尾水输入沉淀池进行沉淀处理；
S3、将经步骤S2处理后的尾水输入臭氧氧化反应器，同时投加催化剂，并输入臭氧，对进入臭氧氧化反应器的尾水进行臭氧氧化处理；
S4、经步骤S3处理后的尾水进入碳源补充池，补充碳源，搅拌处理；
S5、经步骤S4处理后的尾水进入膜生物反应器进行微生物降解处理，并同时进行曝气处理；
S6、经步骤S5处理后的尾水进入生态塘进行吸附降解处理。
作为本发明的优选实施方式，步骤S3中，所述臭氧氧化反应器的水力停留时间为15～30min，所述催化剂的投入量与所述尾水的体积之间的比值为0.5～1.0g/L，所述臭氧的流量为0.5～1.0g/L。
作为本发明的优选实施方式，步骤S4中，补充碳源至尾水中碳氮比为(4～6)：1。
作为本发明的优选实施方式，步骤S5中，曝气处理时曝气量为5～20m3/h。
作为本发明的优选实施方式，步骤S6之后还包括：将经步骤S6处理后的尾水回流入臭氧氧化反应器，回流比为(1～2)：1。
本发明所述回流比是指对于臭氧氧化反应器，经步骤S6处理后的尾水的回流量与经步骤S2处理后的尾水的输入量之间的比，回流量和输入量的单位均为L。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明将预处理设备、沉淀池、臭氧氧化设备、碳源补充设备及膜生物反应设备依次连接，养殖尾水经预处理设备预处理后进入沉淀池，在沉淀池内沉淀后，沉淀池的出水进入臭氧氧化反应器，养殖尾水中的有机污染物被臭氧氧化；臭氧氧化设备的出水进入碳源补充池补充碳源，补充碳源后的养殖尾水进入膜生物反应器，微纳米气泡发生器释放微纳米气泡，微纳米气泡能促使尾水复氧，保证菌藻的好氧生化作用，又能氧化尾水中的有机污染物，膜生物反应设备的出水进入生态塘进行进一步吸附降解，从而实现高效脱氮除磷。
附图说明
图1为本发明提供的水产养殖尾水高效除磷系统的结构示意图；
图2为本发明提供的水产养殖尾水高效除磷方法的流程图。
图中，1-预处理池，2-过滤室，3-格栅，4-提升泵，5-沉淀池，6-臭氧氧化反应器，7-隔板，8-催化剂投加装置，9-臭氧发生器，10-碳源补充池，11-搅拌器，12-碳源投加装置，13-膜生物反应器，14-菌藻填料层，15-微纳米气泡发生器，16-生态塘，17-滤膜层，18-水生植物区，19-养殖池塘。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
下述实施例中的铁基MOF复合滤膜具体制备方法如下：将铁基MOF材料加入含有N,N-二甲基乙酰胺(DMF)的烧杯中，室温条件下超声震荡10min，使得MOF粉末分散均匀。将烧杯转移至80℃恒温水浴中，在不断搅拌的条件下，匀速缓慢的加入聚偏氟乙烯(PVDF)粉末，将烧杯置于恒温加热磁力搅拌器中，80℃恒温水浴条件下搅拌12h，待其充分混合，最终获得流动性好且内部无未溶解颗粒的亮橙色均质铸膜液；制备好的铸膜液在室温条件下静置12h以去除气泡；缓慢的将脱泡处理后的铸膜液倾倒在平整的无纺布上，控制涂膜器刮刀的高度，得到厚度为300μm的膜片，在空气中挥发1min后迅速将膜片浸入纯水中进行固化。制膜完成后取出膜片，用大量纯水清洗膜表面，充分去除残留溶剂；复合滤膜常温下置于纯水中保存。
所述铁基MOF材料为采用下述方法制得：将还原铁粉(Fe)、均苯三甲酸、氢氟酸、硝酸和纯水按摩尔比1.0:0.67:2.0:0.6:277置于水热反应釜内，150℃水热反应12h，然后自然冷却至室温；将得到的材料从反应釜移至烧杯中，于80℃纯水中洗涤3h后进行过滤，将过滤后的材料置于60℃无水乙醇溶液中洗涤3h，过滤后置于烘箱中100℃下干燥12h，得到亮橙色的固体粉末物质即为铁基MOF材料。
实施例1
本实施例提供了一种水产养殖尾水高效除磷系统，其结构如图1所示。
水产养殖尾水高效除磷系统包括预处理设备、沉淀池5、臭氧氧化设备、碳源补充设备、膜生物反应设备、生态塘16。
具体的，预处理设备包括预处理池1，预处理池1内设置有过滤室2，过滤室2内设置有格栅3，过滤室2的底部设置有与预处理池1连通的出水口，预处理池1内设置有提升泵4。养殖尾水经收集管网收集进入过滤室2，通过格栅3拦截，去除养殖尾水中大尺寸的悬浮污染物，经过格栅3过滤后的养殖尾水流入预处理池1并通过提升泵提升进入沉淀池5。
具体的，沉淀池5的一侧上部设置有进水口，沉淀池5的一侧下部设置有出水口，提升泵4的出水端通过管道与沉淀池5的进水口连接，沉淀池5的底部设置有连通的沉淀料斗，进水沉淀后，沉淀沉积于底部的沉淀料斗，上部的尾水从出水口排出。
具体的，臭氧氧化设备包括臭氧氧化反应器6、催化剂投加装置8及臭氧发生器9，臭氧氧化反应器6内设置有至少三个交错设置的隔板7，任意相邻两个隔板7之间的间距为40～50cm，隔板7将臭氧氧化反应器6的内部空间分隔成曲折的流道。
臭氧氧化反应器6的一侧上部设置有进水口，臭氧氧化反应器6的另一侧设置有出水口，臭氧氧化反应器6的进水口与沉淀池5的出水口通过管道连接；臭氧反应器6的顶部开设有催化剂入口及臭氧入口，催化剂入口位于至少三个交错设置的隔板7中首端隔板7与臭氧氧化反应器6的进水口之间，催化剂投加装置8内装有催化剂，催化剂投加装置8的出药口与催化剂入口通过管道连接，臭氧发生器9的臭氧输出端与臭氧入口通过管道连接。催化剂入口设置于臭氧氧化反应器6的进水侧，催化剂随养殖尾水在臭氧氧化反应器6内的流道流动过程中，通过臭氧发生器9充入臭氧，使水中的污染物在催化剂的催化作用下与臭氧反应，大分子污染物经臭氧氧化成小分子污染物，有机氮经臭氧氧化成氨氮，有机磷经臭氧氧化成磷酸盐，有利于提升后续设备的养殖尾水处理效能。
具体的，碳源补充设备包括碳源补充池10、搅拌器11及碳源投加装置12，碳源补充池10的进水口与臭氧氧化反应器6的出水口连通，搅拌器11包括驱动电机、搅拌机构及转轴，驱动电机设置于碳源补充池10外，搅拌机构设置于碳源补充池10内，转轴的一端与驱动电机的输出端连接，转轴的另一端与搅拌机构连接；碳源投加装置12用于向碳源补充池10投放碳源。臭氧氧化设备的出水进入碳源补充池10，通过碳源投加装置12向碳源补充池10投放碳源，通过搅拌器11进行搅拌，使碳源与养殖尾水混合均匀，补充的碳源可以保证后续膜生物反应设备中功能均匀发挥更好的生化降解作用，提升系统对尾水的脱氮除磷效果。
具体的，生物膜反应系统包括膜生物反应器13，膜生物反应器13上设置有进水口及出水口，膜生物反应器13的进水口与碳源补充池10的出水口连通，膜生物反应器13内设置有菌藻填料层14及微纳米气泡发生器15，微纳米气泡发生器15位于菌藻填料层14的下方。
菌藻填料层14的厚度为100～150cm，菌藻填料层14中菌藻填料的制备方法为：
将芽孢杆菌菌粉、光合细菌浓缩液、藻液和无菌水混合配制成菌藻混合悬液，芽孢杆菌菌粉的质量与菌藻混合悬液的体积之间的比值为5～15g/L，光合细菌浓缩液与菌藻混合悬液的体积比值为0.005～0.015，藻液与菌藻混合悬液的体积比值为0.01～0.04；
将木屑、椰壳及煤粉按照木屑：椰壳：煤粉＝(1～3)：(2～5)：10的重量比混合，得到生物炭载体；
将生物炭载体高压灭菌后加入菌藻混合悬液中，生物炭载体与菌藻混合悬液的体积比为(1～5)g：200mL，调节pH值至6.8～7.2，在28～32℃、100～200r/min的条件下恒温振荡培养16～32h，静置后过滤，用无菌盐水清洗2～4次，得到固定化体；
将所得的固定化体加入质量浓度为1～5％的海藻酸钠溶液中，固定化体的质量与海藻酸钠溶液的体积之间比为1g：(10～30)mL，混合均匀后装入注射器中，逐滴滴入质量浓度为3～6％的氯化钙溶液中，海藻酸钠与氯化钙的摩尔比为1：(2～3)，滴加完毕后，静置交联3～8h，用无菌水淋洗过滤后，得到菌藻填料。
在本实施例中，所述藻液包括小球藻液和隐藻液中的至少一种，小球藻和隐藻适应温度范围较广，能维持较好的酶活性。
生物炭载体的比表面积大，能为菌藻提供充足的生长空间。补充碳源后的养殖尾水进入膜生物反应器13，微纳米气泡发生器15释放微纳米气泡，微纳米气泡能促使尾水复氧，保证菌藻的好氧生化作用，同时微纳米气泡在尾水中上升过程中破裂而产生高能离子，高能离子与尾水中的污染物反应，从而进一步促进微生物的降解。
具体的，生态塘16的进水口与膜生物反应器13的出水口通过管道连接，生态塘16内设置有滤膜层17及水生植物区18，滤膜层17位于水生植物区18的下方，生态塘16的进水口位于水生植物区18上方，经微生物降解后的养殖尾水进入生态塘16，养殖尾水中的污染物经水生植物区18的水生植物及其根系菌群降解后，经下方的滤膜层17吸附除磷，确保出水的磷含量满足循环回用的要求。
滤膜层17的厚度为10～20cm，滤膜层17由若干铁基MOF复合滤膜层叠而成，铁基MOF复合滤膜对水中的磷酸盐具有良好的吸附性能，而且铁基MOF材料不会随水流失，稳定性好。
具体的，生态塘16的出水口与臭氧氧化反应器6的进水口通过回流管道和回流泵(图中未示出)连接；生态塘16的出水口连接有出水管，经出水管排出的水进入循环渠，经循环渠进入养殖池塘19。
本实施例在各管道上设置有阀门，控制阀门的开度可以调节流体的流速。
实施例2
本实施例提供了一种水产养殖尾水高效除磷方法，通过水产养殖尾水高效除磷系统实施，本实施例所述系统与实施例1提供的水产养殖尾水高效除磷系统的区别在于：在本实施例中，任意相邻两个隔板8之间的间距为40cm，隔板8的数量为4个；所述菌藻填料层14的厚度为120cm；所述滤膜层17的厚度为15cm；所述铁基MOF复合滤膜中铁基MOF材料的质量百分比为3％；
本实施例在菌藻填料的制备方法中，生物炭载体中木屑、椰壳及煤粉的重量比为木屑：椰壳：煤粉＝2：3：10；芽孢杆菌菌粉来自于山东中科嘉忆公司的芽孢杆菌剂(枯草芽孢杆菌)；光合细菌浓缩液来自于河南南华千牧公司的光合细菌(液态沼泽红假单胞菌)；藻液来自于西安泽邦公司的藻液(蛋白核小球藻)；所述芽孢杆菌粉的重量与所述菌藻混合悬液的体积之间的比值为10g/L，所述光合细菌浓缩液与所述菌藻混合悬液之间的体积比值为0.01，藻液与菌藻混合悬液的体积比值为0.02，生物炭载体与菌藻混合悬液的体积比为3g：200mL；
将生物炭载体高压灭菌后加入菌藻混合悬液中，调节pH值至6.8～7.2，在30℃、150r/min的条件下恒温振荡培养24h，静置后过滤，用无菌盐水清洗3次，得到固定化体；
将所得的固定化体加入质量浓度为2％的海藻酸钠溶液中，固定化体的质量与海藻酸钠溶液的体积之间比为1g：20mL，混合均匀后装入注射器中，逐滴滴入质量浓度为5％的氯化钙溶液中，海藻酸钠与氯化钙的摩尔比为1：2，滴加完毕后，静置交联5h，用无菌水淋洗过滤后，得到菌藻填料。
所述水产养殖尾水高效除磷方法包括如下步骤：
S1、将养殖尾水输入过滤池2，经格栅3过滤后进入预处理池1；
S2、利用提升泵4将经步骤S1处理后的尾水输入沉淀池5，静置沉淀；
S3、将经步骤S2处理后的尾水输入臭氧氧化反应器6，利用催化剂投加装置8将催化剂投入臭氧氧化反应器6，利用臭氧发生器9向臭氧氧化反应器6输入臭氧，对尾水进行臭氧氧化处理；
S4、经步骤S3处理后的尾水进入碳源补充池10，利用碳源投加装置12向碳源补充池10；
S5、经步骤S4处理后的尾水进入膜生物反应器13进行微生物降解处理，并同时进行曝气处理；
S6、经步骤S5处理后的尾水进入生态塘进行吸附降解处理；
S7、检测经步骤S6处理后的尾水中磷元素含量；当磷元素含量未达到标准时，将经步骤S6处理后的尾水输入臭氧氧化反应器，回流比为1：1，继续进行步骤S3～步骤S6；当磷元素含量达到标准时，将经步骤S6处理后的尾水排入养殖池塘。
步骤S3中，臭氧氧化反应器的水力停留时间为20min，所述催化剂的投入量与所述尾水的体积之间的比值为0.5g/L，所述臭氧的流量为0.5g/L；
步骤S4中，补充碳源至尾水中碳氮比为(4～6)：1；
步骤S5中，曝气处理时曝气量为10m3/h。
实施例3
本实施例提供了一种水产养殖尾水高效除磷方法，本实施例与实施例2的不同之处在于，本实施例在菌藻填料的制备方法中，所述芽孢杆菌粉的重量与所述菌藻混合悬液的体积之间的比值为5g/L，所述光合细菌浓缩液与所述菌藻混合悬液之间的体积比值为0.005，藻液与菌藻混合悬液的体积比值为0.01。
实施例4
本实施例提供了一种水产养殖尾水高效除磷方法，本实施例与实施例2的不同之处在于，在本实施例中，所述芽孢杆菌粉的重量与所述菌藻混合悬液的体积之间的比值为15g/L，所述光合细菌浓缩液与所述菌藻混合悬液之间的体积比值为0.015，藻液与菌藻混合悬液的体积比值为0.03。
实施例5
本实施例提供了一种水产养殖尾水高效除磷方法，本实施例与实施例2的不同之处在于，在本实施例中，木屑、椰壳及煤粉的重量比为木屑：椰壳：煤粉＝1：5：10，生物炭载体的质量与菌藻混合悬液的体积比为1g：200mL；所述铁基MOF复合滤膜中铁基MOF材料的质量百分比为1％。
实施例6
本实施例提供了一种水产养殖尾水高效除磷方法，本实施例与实施例2的不同之处在于，在本实施例中，木屑、椰壳及煤粉的重量比为木屑：椰壳：煤粉＝3：2：10，生物炭载体的质量与菌藻混合悬液的体积的比为5g：200mL；所述铁基MOF复合滤膜中铁基MOF材料的质量百分比为10％。
实施例7
本实施例提供了一种水产养殖尾水高效除磷方法，本实施例与实施例2的不同之处在于，在本实施例中，步骤S3中，臭氧氧化反应器的水力停留时间为15min，所述催化剂的投入量与所述尾水的体积之间的比值为1.0g/L，所述臭氧的流量为1.0g/L；步骤S5中，曝气处理时曝气量为5m3/h。
实施例8
本实施例提供了一种水产养殖尾水高效除磷方法，本实施例与实施例2的不同之处在于，在本实施例中，步骤S3中，臭氧氧化反应器的水力停留时间为30min，所述催化剂的投入量与所述尾水的体积之间的比值为0.5g/L，所述臭氧的流量为1.0g/L；步骤S5中，曝气处理时曝气量为20m3/h。
对比例1
本对比例提供了一种水产养殖尾水除磷方法，本对比例与实施例2的不同之处在于，本对比例未采用光合细菌，在本对比例中，所述芽孢杆菌粉的重量与所述菌藻混合悬液的体积之间的比值为20g/L。
对比例2
本对比例提供了一种水产养殖尾水除磷方法，本对比例与实施例2的不同之处在于，本对比例未采用小球藻液，本对比例采用市售的舟形藻液。
对比例3
本对比例提供了一种水产养殖尾水除磷方法，本对比例与实施例2的不同之处在于，本对比例采用的复合滤膜中不含铁基MOF材料，本对比例采用等量的活性炭替换实施例2的铁基MOF材料。
效果例1
按照实施例2～8及对比例1～2的方法对同一养殖尾水进行处理，在处理前，检测养殖尾水中COD含量、氨氮含量及总磷含量，单程处理后检测生态塘的出水中COD含量、氨氮含量及总磷含量，并计算COD去除率、氨氮去除率及总磷去除率，结果如下表1所示。
表1
由表1可知，与单一菌种相比，本发明采用光合细菌和芽孢杆菌复配，能更好地降解水中的有机物；与舟形藻相比，本发明的菌藻填料层14所负载的小球藻适应温度范围更广，自身酶活性更高，代谢更好，从而使其通过自身代谢对有机物的降解效果更好；与含有活性炭的滤膜相比，本发明采用的铁基MOF滤膜具有更大的吸附容量，对磷的吸附效果更好。
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，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或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种水产养殖尾水高效除磷系统，其特征在于，包括依次连接的预处理设备、沉淀池、臭氧氧化设备、碳源补充设备、膜生物反应设备及生态塘；所述臭氧氧化设备包括臭氧氧化反应器、催化剂投加装置及臭氧发生器，所述臭氧反应器的顶部开设有催化剂入口及臭氧入口，所述催化剂投加装置内装有催化剂，所述催化剂投加装置的出药口与所述催化剂入口通过管道连接，所述臭氧发生器的臭氧输出端与所述臭氧入口通过管道连接；所述碳源补充设备包括碳源补充池、搅拌器及碳源投加装置，所述碳源投加装置用于向所述碳源补充池投放碳源；所述生物膜反应系统包括膜生物反应器，所述膜生物反应器内设置有菌藻填料层及微纳米气泡发生器，所述微纳米气泡发生器位于所述菌藻填料层的下方。
2.如权利要求1所述的水产养殖尾水高效除磷系统，其特征在于，所述臭氧氧化反应器内设置有至少三个交错设置的隔板，所述隔板将所述臭氧氧化反应器的内部空间分隔成曲折的流道。
3.如权利要求1所述的水产养殖尾水高效除磷系统，其特征在于，所述菌藻填料层包括载体，所述载体负载有益生菌及藻类，所述益生菌包括芽孢杆菌和光合细菌中的至少一种；所述藻类包括小球藻和隐藻中的至少一种。
4.如权利要求1所述的水产养殖尾水高效除磷系统，其特征在于，所述生态塘的进水口与所述膜生物反应器的出水口通过管道连接，所述生态塘内设置有滤膜层及水生植物区，所述滤膜层位于所述水生植物区的下方，所述生态塘的进水口位于所述水生植物区下方；所述滤膜层由若干铁基MOF复合滤膜层叠而成，所述铁基MOF复合滤膜中铁基MOF材料的质量百分比为1～10％。
5.如权利要求1所述的水产养殖尾水高效除磷系统，其特征在于，所述生态塘的出水口与所述臭氧氧化反应器的进水口通过回流管道和水泵连接。
6.一种水产养殖尾水高效除磷方法，其特征在于，通过如权利要求1～5中任一项所述的水产养殖尾水高效除磷系统实施。
7.如权利要求6所述的水产养殖尾水高效除磷方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将养殖尾水输入预处理设备进行预处理；
S2、将经步骤S1处理后的尾水输入沉淀池进行沉淀处理；
S3、将经步骤S2处理后的尾水输入臭氧氧化反应器，同时投加催化剂，并输入臭氧，对进入臭氧氧化反应器的尾水进行臭氧氧化处理；
S4、经步骤S3处理后的尾水进入碳源补充池，补充碳源，搅拌处理；
S5、经步骤S4处理后的尾水进入膜生物反应器进行微生物降解处理，并同时进行曝气处理；
S6、经步骤S5处理后的尾水进入生态塘进行吸附降解处理。
8.如权利要求6所述的水产养殖尾水高效除磷方法，其特征在于，步骤S3中，所述臭氧氧化反应器的水力停留时间为15～30min，所述催化剂的投入量与所述尾水的体积之间的比值为0.5～1.0g/L，所述臭氧的流量为0.5～1.0g/L。
9.如权利要求6所述的水产养殖尾水高效除磷方法，其特征在于，步骤S5中，曝气处理时曝气量为5～20m3/h。
10.如权利要求6所述的水产养殖尾水高效除磷方法，其特征在于，步骤S6之后还包括：将经步骤S6处理后的尾水回流入臭氧氧化反应器，回流比为(1～2)：1。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117342687A (zh) * | 2023-12-04 | 2024-01-05 | 广东绿日环境科技有限公司 | 一种基于物联网的养殖尾水生态治理方法 |
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2023
- 2023-09-20 CN CN202311216971.5A patent/CN117142708A/zh active Pending
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