申请日2018.09.04
公开(公告)日2018.12.25
IPC分类号C02F3/30; C02F3/02; C02F103/20
摘要
本发明属于流域修复净化领域，公开了一种原位修复水产养殖废水的系统及方法，该系统包括依次串联排布设置于河道中的硝化反应区、反硝化反应区以及曝气生物滤池反应区，根据养殖废水的水量、水质对各反应区内微生物载体数量、微生物滤料数量、曝气量、菌种投加量等进行设定，然后通过向各个反应区投加特定的功能性微生物菌种，使其附着在微生物载体和微生物滤料上生长、富集，利用微生物自身代谢作用去除水产养殖废水中的COD、BOD、氨氮、总氮、总磷。本发明构造简单，易于操作实施，具有较高的净化效率，尤其是针对高氨氮、高总氮的水产养殖废水修复效果良好。
权利要求书
1.一种原位修复水产养殖废水的系统，其特征在于，该系统包括：
依次串联排布设置于河道中的硝化反应区、反硝化反应区以及曝气生物滤池反应区，所述曝气生物滤池反应区两侧设有围堰;
曝气管道，设置于所述硝化反应区、所述曝气生物滤池反应区内;
微生物滤料，设置于所述曝气生物滤池反应区内;
曝气机，与所述曝气管道通过导气管相连;
微生物载体，设置于各反应区内;
微生物培养装置，包括硝化细菌培养装置、反硝化细菌培养装置以及好氧微生物培养装置;
微生物投加装置，所述硝化细菌培养装置、反硝化细菌培养装置以及好氧微生物培养装置通过所述微生物投加装置分别与所述硝化反应区、反硝化反应区以及曝气生物滤池反应区相连;
水质在线监测系统，用于监测经过系统处理后的水质情况。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述硝化反应区、反硝化反应区内设有多个围挡，所述多个围挡交替固定于河道两侧，每个围挡一端固定于河道一侧，另一端与河道另一侧之间形成流体通道。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述硝化反应区、反硝化反应区以及曝气生物滤池反应区的体积比为1.8-2.2：2.8-3.2：1.8-2.2。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微生物载体与所述硝化反应区、所述反硝化反应区和所述曝气生物滤池反应区内的固定装置连接，所述微生物载体顶端距离水面0.45-0.55m，相邻间距为45-55cm。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述围堰至少高于河道底部0.5m，低于水面1m。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微生物滤料为圆形疏松多孔滤料，直径为3-5cm，所述微生物滤料堆高不超过所述围堰的1/2。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述硝化细菌培养装置、反硝化细菌培养装置、好氧微生物培养装置分别设置于硝化反应区、反硝化反应区、曝气生物滤池反应区河堤上。
8.一种原位修复水产养殖废水 的方法，其特征在于，该方法在权利要求1-7中任意一项所述的原位修复水产养殖废水的系统中进行，包括如下步骤：
(1)在河道中构建不同反应区：将河道分隔出硝化反应区、反硝化反应区以及曝气生物滤池反应区，并在曝气生物滤池反应区两侧设置围堰;
(2)设备设施安装：在各反应区内设置微生物载体，分别在硝化反应器、曝气生物滤池反应区设置曝气管道，曝气管道通过导气管与曝气机相连，曝气生物滤池反应区内设置微生物滤料;
(3)微生物菌种培养：将硝化细菌培养装置、反硝化细菌培养装置以及好氧微生物培养装置通过微生物投加装置分别与硝化反应区、反硝化反应区以及曝气生物滤池反应区相连，分别向各反应区对应的微生物培养装置中投加功能性微生物菌种，利用微生物培养装置富集培养功能性微生物菌种，功能性微生物菌种包括硝化细菌组合、反硝化细菌组合、控磷细菌组合和优势好氧菌群;
(4)系统运行：启动系统，微生物投加装置持续向各个反应区投加功能性微生物菌种，功能性微生物菌种附着在微生物载体和微生物滤料上生长、富集，利用自身代谢作用去除水产养殖废水中的COD、BOD、氨氮、总氮、总磷，并使用水质在线监测系统检测经过系统处理后水质情况。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述硝化细菌培养装置内投加硝化细菌组合，所述反硝化细菌培养装置内投加反硝化细菌组合，所述好氧微生物培养装置内投加控磷细菌组合和优势好氧菌群。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述硝化反应区、反硝化反应区以及曝气生物滤池反应区在辅助强化曝气的条件下，控制溶解氧含量依次为3-5mg/L、0-2mg/L、4-8mg/L。
说明书
一种原位修复水产养殖废水的系统及方法
技术领域
本发明属于流域修复净化领域，更具体地，涉及一种原位修复水产养殖废水的系统及方法。
背景技术
随着我国水产养殖的快速发展，在水产养殖过程中不可避免地产生了废水。这些废水对养殖生物的存活影响很大，而且关乎着环境安全，必须通过科学的渠道，进行合理周到地处理，以减少对环境的破坏，只有科学地处理好废水，才能应对新的挑战，促进我国水产养殖业稳定发展。
水产养殖废水处理相对于普通的污水处理来说，具有污染物种类少，污染物含量变化小，生化过程耗氧量低等特点，同时，与处理普通污水相比，水产养殖废水处理的水质范围、标准要细致、狭窄得多，水处理的目的也有所不同，水产养殖产生的废水处理在满足国家规定的排放标准的同时，还需考虑水资源的循环利用。
当前水产养殖废水修复技术主要包括：物理修复技术、化学修复技术、微生物修复技术、大型藻类及底栖动物修复技术、人工湿地及稳定床修复技术等。物理修复主要采用清淤、过滤等方式，其修复效果明显、操作简单，但不能从根本上解决水产养殖废水的污染问题。化学法主要采用添加功能性化学药剂的方式，通过氧化、絮凝沉淀的等方式去除污染物，其作用快速、修复彻底，但化学药剂溶剂的残留可能会对河道造成环境危害。微生物法和生态法主要是采用微生物菌种、大型藻类、底栖生物等有机结合，利用生物自身代谢作用降解水体中的COD、BOD、总氮、氨氮、总磷等污染物，从而实现净化水质的目标。
和物理修复、化学修复相比，微生物和生态修复具有修复效果好、修复成本低、对环境无二次污染等优点，成为近年来水产养殖废水修复的主要方法。但由于水产养殖废水大多集中在某一时段排放，残饵、鱼虾粪便的分解导致总氮含量较高，其水量、水质波动较大，采用传统的微生物和生态修复技术存在修复效果差，易受季节、气候、温度等因素影响。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明的目的是为当前水产养殖废水修复净化提供一种高效、稳定、节能、环保的水产养殖废水修复系统和施工方法。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种原位修复水产养殖废水的系统，该系统包括：
依次串联排布设置于河道中的硝化反应区、反硝化反应区以及曝气生物滤池反应区，所述曝气生物滤池反应区两侧设有围堰;
曝气管道，设置于所述硝化反应区、所述曝气生物滤池反应区内;
微生物滤料，设置于所述曝气生物滤池反应区内;
曝气机，与所述曝气管道通过导气管相连;
微生物载体，设置于各反应区内;
微生物培养装置，包括硝化细菌培养装置、反硝化细菌培养装置以及好氧微生物培养装置;
微生物投加装置，所述硝化细菌培养装置、反硝化细菌培养装置以及好氧微生物培养装置通过所述微生物投加装置分别与所述硝化反应区、反硝化反应区以及曝气生物滤池反应区相连;
水质在线监测系统，用于监测经过系统处理后的水质情况。
本发明中所述硝化反应区、反硝化反应区内优选设有多个围挡，所述多个围挡交替固定于河道两侧，每个围挡一端固定于河道一侧，另一端与河道另一侧之间形成流体通道。围挡的设置能够将硝化反应区和非硝化反应区充分分区，使废水在硝化反应区、非硝化反应区内均匀分布。所述硝化反应区、反硝化反应区以及曝气生物滤池反应区的体积比优选为1.8-2.2：2.8-3.2：1.8-2.2。
本发明中各反应区内均设有微生物载体，所述微生物载体优选与所述硝化反应区、所述反硝化反应区和所述曝气生物滤池反应区内的固定装置连接，所述微生物载体顶端距离水面0.45-0.55m，相邻间距为45-55cm。本发明中采用的微生物载体为细长条结构，疏松多孔，利于微生物生长附着;微生物载体下端设置有固定绳，硝化反应区和曝气生物滤池反应区的微生物载体通过固定绳固定于曝气管道上，反硝化反应区的微生物载体通过固定绳固定于支架上。
本发明中曝气生物滤池反应区两侧设有围堰，所述围堰优选至少高于河道底部0.5m，低于水面1m;曝气生物滤池反应区内还设有微生物滤料，所述微生物滤料优选为圆形疏松多孔滤料，直径为3-5cm，所述微生物滤料堆高不超过所述围堰的1/2。
由于各微生物培养装置通过所述微生物投加装置分别与相应的反应区相连，故本发明中优选所述硝化细菌培养装置、反硝化细菌培养装置、好氧微生物培养装置分别设置于硝化反应区、反硝化反应区、曝气生物滤池反应区河堤上。
本发明另一方面提供一种原位修复水产养殖废水的方法，该方法在上述原位修复水产养殖废水的系统中进行，包括如下步骤：
(1)在河道中构建不同反应区：将河道分隔出硝化反应区、反硝化反应区以及曝气生物滤池反应区，并在曝气生物滤池反应区两侧设置围堰;
(2)设备设施安装：在各反应区内设置微生物载体，分别在硝化反应器、曝气生物滤池反应区设置曝气管道，曝气管道通过导气管与曝气机相连，曝气生物滤池反应区内设置微生物滤料;
(3)微生物菌种培养：将硝化细菌培养装置、反硝化细菌培养装置以及好氧微生物培养装置通过微生物投加装置分别与硝化反应区、反硝化反应区以及曝气生物滤池反应区相连，分别向各反应区对应的微生物培养装置中投加功能性微生物菌种，利用微生物培养装置富集培养功能性微生物菌种，功能性微生物菌种包括硝化细菌组合、反硝化细菌组合、控磷细菌组合和优势好氧菌群;
(4)系统运行：启动系统，微生物投加装置持续向各个反应区投加功能性微生物菌种，功能性微生物菌种附着在微生物载体和微生物滤料上生长、富集，利用自身代谢作用去除水产养殖废水中的COD、BOD、氨氮、总氮、总磷，并使用水质在线监测系统检测经过系统处理后水质情况。
根据本发明，优选地，所述硝化细菌培养装置内投加硝化细菌组合，所述反硝化细菌培养装置内投加反硝化细菌组合，所述好氧微生物培养装置内投加控磷细菌组合和优势好氧菌群。所述硝化反应区、反硝化反应区以及曝气生物滤池反应区在辅助强化曝气的条件下，控制溶解氧含量优选依次为3-5mg/L、0-2mg/L、4-8mg/L。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)采用本发明中的水产养殖废水修复系统及方法处理水产养殖废水，系统正常运行后，两周内便可有效去除河道水体中的氨氮、总氮、总磷、COD、BOD，具有较高的净化效率，尤其是针对高氨氮、高总氮的水产养殖废水修复效果良好。
(2)本发明中采用交替设置的围挡将河道隔开，将硝化反应区和反硝化反应区充分分隔,大大提高废水在各反应区中的均匀分布能力，从而大大提高修复效率，节约修复投入。
(3)本发明涉及的修复设备少，各反应区构造简单，易于操作实施。
(4)本发明各反应区内微生物载体数量、微生物滤料数量、曝气量、菌种投加量等的设定均可根据养殖废水的水量、水质进行一定适应性地调节，使系统能够更好的适应养殖废水负荷变化。
(5)本发明采用的均是功能性微生物菌种，功能性微生物菌种对COD、BOD、氨氮、总氮、总磷降解吸收的过程安全、环保，对环境无二次污染。