CN219807849U - 一种磷超标养殖尾水的处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及一种磷超标养殖尾水的处理系统。该处理系统，包括依次连通的第一沉淀池和第二沉淀池，所述第一沉淀池和第二沉淀池中均设有生态浮床，所述第二沉淀池中设有生物炭。该处理系统耦合沉淀池、生态浮床和生物炭，不使用化学除磷剂，避免化学污泥处置及二次污染问题。

Description

一种磷超标养殖尾水的处理系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及一种磷超标养殖尾水的处理系统。

背景技术

近年来，我国水产养殖业发展取得了显著成绩，为保障优质蛋白供给、降低天然水域水生生物资源利用强度、促进渔业产业兴旺和渔民生活富裕做出了突出贡献。然而，水产养殖尾水超标排放问题日益凸出，严重制约该行业的绿色、可持续、健康发展。同时，工厂化、高密度养殖正逐渐成为水产养殖业主流模式，也加大了养殖尾水高效处理的需求。养殖尾水中的主要污染物包括有机物、氮、磷等。其中，磷超标是养殖尾水难以达标排放的关键因素，高效除磷是养殖尾水治理的重点与难点。养殖尾水中的磷主要来源于未被食用的饲料及生物排泄物等，若未经妥善处理排入受纳水体，将造成水体磷污染，引发富营养化等环境事件。

当前，养殖尾水除磷主要采用人工湿地和混凝沉淀池。但是，人工湿地存在着占地面积大、除磷效果有限、湿地基质容易堵塞、维护困难的问题。许多水产养殖场因土地面积有限而无法应用人工湿地除磷。

混凝沉淀池虽然除磷效果较好，处理的尾水中磷浓度一般可以低至0.1mg P/L，但该法也存在以下突出问题：(1)聚合氯化铝(PAC)、硫酸铁、氯化铁等除磷剂的使用率不高，需过量投加才能保证除磷效果；并且产生的化学沉淀物沉降性能较差，一般需配合助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)使用，造成处理成本高。(2)化学污泥产量大，且在处理池中淤积，形成内源磷污染，造成除磷效果不稳定；并且化学污泥属固废需妥善处置，处置费用增加了尾水处理成本。(3)处理的尾水中残留大量Al、Fe等金属元素且pH值较高，对受纳水体生态系统具有毒害作用。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种磷超标养殖尾水的处理系统，该系统能有效去除养殖尾水中的磷，又能避免使用除磷剂导致的化学污泥及二次污染问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种磷超标养殖尾水的处理系统，包括依次连通的第一沉淀池和第二沉淀池，所述第一沉淀池和第二沉淀池中均设有生态浮床，所述第二沉淀池中设有生物炭。

其中，所述第一沉淀池和第二沉淀池的池底为V形池底并设有排泥口，池底面和水平面夹角α为10～20°。

其中，所述第一沉淀池的出水口与第二沉淀池的进水口连通。

其中，所述第二沉淀池内设有搅拌装置。

其中，所述生态浮床漂浮在第一沉淀池和第二沉淀池的水面上；所述生态浮床由多个板状浮体拼接而成，每个所述板状浮体上分布着种有植物的种植槽。

其中，所述浮体的材质为聚乙烯。

其中，所述生态浮床上种植的植物为美人蕉、海马齿、凤眼莲和空心菜中的至少一种。

其中，所述植物的种植密度为500～2000g/m²，种植时植物株高为10～25cm。

其中，所述改性生物炭为经过海水改性的杉木生物炭。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的磷超标养殖尾水的处理系统，通过耦合沉淀池、生态浮床和生物炭，有效去除养殖尾水中的磷，实现尾水达标排放；该处理系统以生物炭吸附为核心除磷结构，不使用化学除磷剂，避免了传统混凝沉淀技术存在的运行成本高、化学污泥二次污染、出水金属含量高等问题。

附图说明

图1所示为本实用新型的具体实施方式的处理系统的结构示意图；

标号说明：1、第一沉淀池；2、第二沉淀池；3、生态浮床；31、植物；4、排泥口；5、生物炭；6、搅拌装置。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型最关键的构思在于：耦合沉淀池、生态浮床和生物炭，不使用化学除磷剂，避免化学污泥处置及二次污染问题。

请参照图1所示，本实用新型的一种磷超标养殖尾水的处理系统，包括依次连通的第一沉淀池和第二沉淀池，第一沉淀池和第二沉淀池中均设有生态浮床，第二沉淀池中设有生物炭。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供磷超标养殖尾水的处理系统，耦合沉淀池、生态浮床和生物炭。以生物炭吸附为核心除磷结构，不使用化学除磷剂，既能有效去除养殖尾水中的磷，实现尾水达标排放，又能避免传统除磷剂使用导致的化学污泥处置及二次污染问题。以生态浮床作为除磷的辅助手段，利用植物生长过程中对磷的吸收，使部分磷从尾水中转移到植物体内，经过两次生态浮床的目的是利用植物吸附，进一步降低尾水中磷的浓度。

本实用新型产生的污泥包括残余饵料、粪便和旧生物炭。残余饵料、粪便经过适当处理、消杀细菌后可作为农用肥料。生物炭是一种被广泛认可的土壤改良剂，吸附磷之后的旧生物炭依然可用于土壤改良，同时还可为土壤提供磷元素，实现尾水中磷的回收再利用。避免了传统混凝沉淀装置中存在的化学污泥处置费用高的问题。

进一步地，第一沉淀池和第二沉淀池的池底为V形池底并设有排泥口，池底面和水平面夹角α为10～20°。

从上述描述可知，池底为V形池底有利于沉淀物的清理。

进一步地，第一沉淀池的出水口与第二沉淀池的进水口连通。

进一步地，第二沉淀池内设有搅拌装置。

从上述描述可知，搅拌装置使得生物炭与尾水充分混合，提高生物炭的吸附量，减少成本。

进一步地，生态浮床漂浮在第一沉淀池和第二沉淀池的水面上；生态浮床由多个板状浮体拼接而成，每个板状浮体上分布着种有植物的种植槽。

从上述描述可知，生物浮床中的植物在生长过程中对磷的吸收，使部分磷从尾水中转移到植物体内，辅助除磷。

进一步地，浮体的材质为聚乙烯。

进一步地，生态浮床上种植的植物为美人蕉、海马齿、凤眼莲和空心菜中的至少一种。

优选地，生态浮床上种植的植物为海马齿和空心菜。

从上述描述可知，生态浮床上种植的植物为美人蕉、海马齿、凤眼莲和空心菜中的至少一种，成本低廉、可吸收废水中的营养物质，减轻后续处理的工作量，同时还可产生一定的经济效益，补贴尾水治理费用，具有美化环境的作用。

进一步地，植物的种植密度为500～2000g/m²，种植时植物株高为10～25cm。

从上述描述可知，种植密度太大不利于植物的生长，影响除磷效率，种植密度太小，也会影响处理效率。植物株高为10～25cm时处于生长旺盛期，除磷效果好。

市面上各类生物炭均可使用，优选地，生物炭为经过海水改性的杉木生物炭。

从上述描述可知，生物炭经过改性之后，其上负载的钙镁元素是活性吸附位点，对磷的吸附机理包括静电吸引、配体交换和络合作用，可有效吸附水体中的磷，吸附容量高；以海水为廉价钙/镁源对生物炭实施改性，具有操作简单、原材料易得、制造成本低廉、改性效果好、易于大规模生产的特点。

进一步地，生物炭的添加量为每次加入0.3～2g/L。

从上述描述可知，生物炭的添加按照二级逆流吸附的原理设计，尾水进入第二沉淀池后先与旧生物炭反应，吸附尾水中的磷；再加入新鲜生物炭和尾水继续反应，进一步降低尾水中的磷。

应用场景：磷超标养殖尾水的处理。

请参照图1所示，本实用新型的实施例一为：一种磷超标养殖尾水的处理系统，包括依次连通的第一沉淀池1和第二沉淀池2，第一沉淀池1和第二沉淀池2中均设有生态浮床3，第一沉淀池1和第二沉淀池2的池底为V形池底并设有排泥口4，池底面和水平面夹角α为15°,第一沉淀池1的出水口与第二沉淀池2的进水口连通。

生态浮床3漂浮在第一沉淀池1和第二沉淀池2的水面上；生态浮床3由多个聚乙烯材质的板状浮体拼接而成，每个板状浮体上分布着种有植物31的种植槽。生态浮床3上种植的植物31为海马齿和空心菜。植物31的种植密度为1000g/m²，种植时海马齿的平均株高为15cm，空心菜的平均株高为10cm。

第二沉淀池2中设有生物炭5，生物炭5为经过海水改性的杉木生物炭5。第二沉淀池2内设有搅拌装置6。

其中，生物炭5的制备方法为：首先将干燥的杉木屑在限氧条件下以10℃/min的升温速率升温至600℃碳化2h，然后将其研磨成粉，得到未改性生物炭5；其次将未改性生物炭5和海水按照2:1000w/v的比例充分混合，用NaOH溶液调节混合液pH值至10.50后，继续搅拌1h；接着将混合液在40℃下静置陈化10h后，过滤、清洗、干燥，得到改性生物炭5。

本实用新型的实施例二为：

实施例二与实施例一的区别在于：池底面和水平面夹角α为10°，生态浮床3上种植的植物31为美人蕉和凤眼莲，植物31的种植密度为500g/m²，种植时植物31的平均株高为15cm。

本实用新型的实施例三为：

实施例三与实施例一的区别在于：池底面和水平面夹角α为20°，植物31的种植密度为2000g/m²。

应用例一：

使用实施例一的处理系统处理磷超标养殖尾水，具体步骤为：以鳗鱼养殖场的尾水为处理对象，尾水中磷浓度为0.657mg/L。该养殖场每天换水2次，即每12h排一次养殖尾水。首先，养殖尾水排入第一沉淀池1，在此单元停留12h；接着，来自第一沉淀池1的上清液排入第二沉淀池2，在80rpm下机械搅拌4h，然后加入0.3g/L生物炭5，在80rpm下继续搅拌4h，接着静置沉淀4h后排出上清液。第二沉淀池2的总处理时间为12h，处理水以12h为一周期，周期性排放。

经过处理后，第1、2和3个周期出水浓度分别为0.205、0.190和0.174mg/L。出水磷浓度低于0.5mg/L，均满足《淡水池塘养殖水排放要求》(SC/T 9101-2007)一级排放标准。

应用例二：

应用例二与应用例一的区别在于：养殖尾水中磷浓度为0.657mg/L，第二沉淀池2中生物炭5加入量为0.5g/L，经过处理后，第1、2和3个周期出水浓度分别为0.133、0.052和0.042mg/L。出水磷浓度均满足《淡水池塘养殖水排放要求》(SC/T 9101-2007)一级排放标准。

在应用例一和应用例二中，随着周期数的增加，越来越多生物炭5在反应池中累积，因此造成出水磷浓度随着周期数的增加而降低。由此证明了滞留在反应池中的旧生物炭5依然具有吸附磷的能力。

应用例三：

应用例三与应用例一的区别在于：养殖尾水中磷浓度为0.973mg/L，当第二沉淀池2中生物炭5加入量分别为0.3、0.5和0.7g/L时，处理后前5个周期出水平均磷浓度分别为0.292、0.103和0.049mg/L。出水磷浓度均满足淡水池塘养殖水排放要求》(SC/T 9101-2007)一级排放标准。

应用例四：

应用例四与应用例一的区别在于：养殖尾水中磷浓度为1.94mg/L，当第二沉淀池2中生物炭5加入量分别为0.3、0.5和0.7g/L时，处理后前5个周期出水平均磷浓度分别为0.824、0.573和0.371mg/L。生物炭5投加量为0.7g/L时的出水磷浓度满足淡水池塘养殖水排放要求》(SC/T 9101-2007)一级排放标准。

由应用例三和应用例四可知，当养殖尾水中磷浓度较高时，所需要的生物炭5量也应相应增加。

本实用新型的工作原理：磷超标养殖尾水依次流经设有生态浮床3的第一沉淀池1，设有生态浮床3和生物炭5的第二沉淀池2。以生物炭5吸附为核心除磷结构，不使用化学除磷剂，既能有效去除养殖尾水中的磷，实现尾水达标排放，又能避免传统除磷剂使用导致的化学污泥处置及二次污染问题；生物炭5吸附流程遵循二级逆流吸附原理(尾水先与旧生物炭5反应，再加入新鲜生物炭5和尾水继续反应)，再设有搅拌装置6，提高了生物炭5吸附容量的利用率，和传统吸附装置相比，能够降低生物炭5使用量，减少水处理成本，具有明显经济效益。以生态浮床3作为除磷的辅助结构，利用植物31生长过程中对磷的吸收，使部分磷从尾水中转移到植物31体内，经过两次生态浮床3的目的是利用植物31吸附，进一步降低尾水中磷的浓度。

沉淀池中的污泥从V形池底的排泥口4排出，污泥包括残余饵料、粪便和旧生物炭5。残余饵料、粪便经过适当处理、消杀细菌后可作为农用肥料。生物炭5是一种被广泛认可的土壤改良剂，吸附磷之后的旧生物炭5依然可用于土壤改良，同时还可为土壤提供磷元素，实现尾水中磷的回收再利用。避免了传统混凝沉淀装置中存在的化学污泥处置费用高的问题。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种磷超标养殖尾水的处理系统，其特征在于，包括依次连通的第一沉淀池和第二沉淀池，所述第一沉淀池和第二沉淀池中均设有生态浮床，所述第二沉淀池中设有生物炭；

所述生态浮床漂浮在第一沉淀池和第二沉淀池的水面上；所述生态浮床由多个板状浮体拼接而成，每个所述板状浮体上分布着种有植物的种植槽。

2.根据权利要求1所述的磷超标养殖尾水的处理系统，其特征在于，所述第一沉淀池和第二沉淀池的池底为V形池底并设有排泥口，池底面和水平面夹角α为10～20°。

3.根据权利要求1所述的磷超标养殖尾水的处理系统，其特征在于，所述第一沉淀池的出水口与第二沉淀池的进水口连通。

4.根据权利要求1所述的磷超标养殖尾水的处理系统，其特征在于，所述第二沉淀池内设有搅拌装置。

5.根据权利要求1所述的磷超标养殖尾水的处理系统，其特征在于，所述浮体的材质为聚乙烯。

6.根据权利要求1所述的磷超标养殖尾水的处理系统，其特征在于，所述生态浮床上种植的植物为美人蕉、海马齿、凤眼莲和空心菜中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的磷超标养殖尾水的处理系统，其特征在于，所述植物的种植密度为500～2000g/m²，种植时植物株高为10～25cm。