申请日2017.12.26
公开(公告)日2018.06.15
IPC分类号C02F9/14; C02F101/16; C02F101/10; C02F103/20
摘要
本发明公开了一种养殖废水循环处理回收系统及其在回收处理养殖废水中的应用。本发明养殖废水循环处理回收系统包括养殖废水前处理模块，异养藻类营养回收模块和深度处理模块，可去除养殖废水中的悬浮物、有机物和氮磷元素，处理完毕得到的中水可作为养殖用水或农业用水。本发明养殖废水循环处理回收系统利用细菌和异养微藻，分别针对有机物、营养元素和污染物进行深度去除，且通过回收藻体实现营养元素的回收，完成污染物‑资源化‑产品化的一系列绿色生产过程，对我国绿色生产和环保资源化具有重要意义和价值。
权利要求书
1.一种养殖废水循环处理回收系统，其特征在于，包括：
养殖废水前处理模块，包括石英砂/河沙、活性炭和异养培养物，用于去除养殖废水中的悬浮物和高浓度有机物;
异养藻类营养回收模块，包括光管道反应器和异养微藻，用于去除并回收养殖废水中的小分子有机物和氮磷元素;
深度处理模块，包括自养培养物和河沙，用于对尾水进行深度处理，得到中水;
进水口，用于使养殖废水进入所述养殖废水循环处理回收系统;
出水口，用于将处理得到的中水排出;
所述养殖废水依次通过进水口、出水口、养殖废水前处理模块、异养藻类营养回收模块、深度处理模块和出水口。
2.根据权利要求1所述的养殖废水循环处理回收系统，其特征在于，按照养殖废水通过的顺序，所述养殖废水前处理模块依次包括：
填充有粒径为0.2～0.5cm河沙的处理单元A，用于过滤养殖废水中的悬浮物和部分污染物;
填充有粒径为0.5～1cm石英砂/河沙的处理单元B，通过加入含有异养培养物的污泥，用于降低原水COD，并转化氨氮为硝酸盐;
填充有粒径为0.5cm活性炭的处理单元C，用于吸附原水中的有毒物质;
其中，所述含有异养培养物的污泥 的制备方法如下：以城市污水厂污泥或养殖场污水站污泥为种泥，确保其中的挥发性有机固体在1～2g/L，去除杂质，曝气30min，沉淀30min，将所得沉淀浓缩至1L，清洗2～3次，加入等体积M0培养基进行培养，当COD去除率达到90%以上，液体培养基变浑浊后，更换等体积M0培养基，更换2～3周期M0培养基后，获得含有异养培养物的污泥，按体积比1：100加入处理单元B;
所述M0培养基包括：葡萄糖5g/L、NH4Cl 1g/L、KH2PO4 0.7g/L、K2HPO4 2.0g/L和NaHCO31.0g/L。
3.根据权利要求2所述的养殖废水循环处理回收系统，其特征在于，所述养殖废水前处理模块还包括预曝气区，所述预曝气区设置有预曝气装置，用于培养所述含有异养培养物的污泥，以及对所述养殖废水循环处理回收系统运行的调节。
4.根据权利要求1所述的养殖废水循环处理回收系统，其特征在于，所述异养藻类营养回收模块还设置有过滤部件，用于过滤所述养殖废水前处理模块处理后的养殖废水，进一步减少其中的杂质。
5.根据权利要求1所述的养殖废水循环处理回收系统，其特征在于，所述养殖废水循环处理回收系统还包括反冲洗装置，用于根据运行压力或出水量，反向冲洗所述养殖废水循环处理回收系统。
6.根据权利要求1所述的养殖废水循环处理回收系统，其特征在于，所述异养藻类营养回收模块中的异养微藻是将小球藻菌株活化后，所得藻液离心后加入M1液体培养基，在全天光照、25℃下培养5～6天，再用M1液体培养基扩大培养，所得异养藻类放入所述异养藻类营养回收模块中;
所述M1液体培养基包括：NaNO3 1.5g/L、K2HPO4 0.04g/L、MgSO47H2O 0.75g/L、CaCl22H2O 0.036g/L和Na2CO3 0.04g/L。
7.根据权利要求1所述的养殖废水循环处理回收系统，其特征在于，所述深度处理模块中的河沙填充率为60～70%，河沙粒径为0.5～1cm，所述自养培养物的制备方法如下：以养殖场污水站污泥为种泥，确保其中的挥发性有机固体达到1.5mg/L或以上，去除杂质后，曝气30min、沉淀25min，将所得沉淀加入等体积M2培养基，调节pH为7～8，曝气培养3天，取沉淀补充等体积M2培养基，调节pH为7～8，然后加入质量比为1：10的沸石粉与水，继续曝气培养3～4天，溶解氧控制在2～3mg/L，当氨氮去除率达到80%以上，硝酸盐生成率超过70%以上，得到自养培养物;
所述M2培养基包括：NH4Cl 4g/L、KHCO3 0.5g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、NaCl 0.2g/L、CaSO4 0.05g/L和沸石粉10g/L。
8.根据权利要求7所述的养殖废水循环处理回收系统，其特征在于，所述深度处理模块还包括出水沉淀区，用于减少出水悬浮物与色度，及投加消毒剂，进一步处理出水。
9.一种回收养殖废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
养殖废水通过进水口进入权利要求1～8中任意一条权利要求所述养殖废水前处理中，依次经所述养殖废水前处理模块去除养殖废水中的悬浮物和高浓度有机物、所述异养藻类营养回收模块去除并回收养殖废水中的小分子有机物和氮磷元素得到尾水、所述深度处理模块用于对尾水进行深度处理，得到中水，最后经出水口排放至外界。
说明书
一种养殖废水循环处理回收系统及其在回收处理养殖废水中的应用
技术领域
本发明属于环保资源化技术领域，具体涉及一种利用物理化学、微生物耦合技术处理养殖废水并回收其中的有机物与氮磷等营养元素的方法和相应的养殖废水循环处理回收系统。
背景技术
目前、我国的水环境污染问题日益严重，新型毒害性污染物、氨氮、总氮与磷污染的问题开始显现。氨氮污染的危害一直以来备受关注，在国家新的“水十条”中对沿海地级及以上城市实施总氮排放总量控制要求，使对水处理的要求提升了一个更高的格次。占水体水体总氮60%以上的污染物-氨氮来源于各类含氮污染物的降解过程，氨氮、总氮是水体中的营养素，可导致水体富营养化，同时对鱼类及许多水生生物均有毒害性。因此，人们针对氨氮、磷、总氮等污染的治理进行了广泛的研究。
我国每年约产生水禽粪便1亿吨，广州市每天排出的禽畜养殖废水500万吨以上，严重地破坏水体生态平衡。且禽畜养殖废水具有COD高，可生化性强，氮磷含量高的特点;废水产生量与养殖模式、品种与禽畜养殖量有密切关系，规模化养猪场排放的废水量大而且集中，其废水还有冲击负荷大，冲洗时污水排放量大，其它时间水量很小的特点。传统上采用的还田模式、生态化处理模式均有自身的问题无法推广，生物反应器处理模式则系统投资大、运行成本高。因此，迫切需要寻求一种低成本，高效的禽畜养殖废水处理新方法。
一般而言，微生物去除氮素是比较经济的手段，尤其在氨氮与总氮浓度波动大且水量较大的场景。脱氮过程包括氨氧化过程、硝化过程、反硝化过程以及厌氧氨氧化连续的过程。磷的去除也通过微生物对磷的体内超累积，移除生物体后去除。传统生物技术与物化技术的去除一方面需要消耗能源，另一方面需要进一步保持微生物的活性与深度处理才能完成氮磷元素的高效去除。
发明内容
本发明的目的在于根据现有养殖废水缺乏合理回收处理利用的方法，提供一种利用物理化学、微生物耦合技术处理养殖废水并回收其中的有机物与氮磷等营养元素的方法和相应的养殖废水循环处理回收系统。
为了实现上述发明目的，本发明提供一种养殖废水循环处理回收系统，其包括：
养殖废水前处理模块，包括石英砂/河沙、活性炭和异养培养物，用于去除养殖废水中的悬浮物和高浓度有机物;
异养藻类营养回收模块，包括光管道反应器和异养微藻，用于去除并回收养殖废水中的小分子有机物和氮磷元素;
深度处理模块，包括自养培养物和河沙，用于对尾水进行深度处理，得到中水;
进水口，用于使养殖废水进入所述养殖废水循环处理回收系统;
出水口，用于将处理得到的中水排出;
所述养殖废水依次通过进水口、出水口、养殖废水前处理模块、异养藻类营养回收模块、深度处理模块和出水口。
作为本发明养殖废水循环处理回收系统的一种优选方案，按照养殖废水通过的顺序，所述养殖废水前处理模块依次包括：
填充有粒径为0.2～0.5cm河沙的处理单元A，用于过滤养殖废水中的悬浮物和部分污染物;
填充有粒径为0.5～1cm石英砂/河沙的处理单元B，通过加入含有异养培养物的污泥，用于降低原水COD，并转化氨氮为硝酸盐;
填充有粒径为0.5cm活性炭的处理单元C，用于吸附原水中的有毒物质;
其中，所述含有异养培养物的污泥的制备方法如下：以城市污水厂污泥或养殖场污水站污泥为种泥，确保其中的挥发性有机固体在1～2g/L，去除杂质，曝气30min，沉淀30min，将所得沉淀浓缩至1L，清洗2～3次，加入等体积M0培养基进行培养，当COD去除率达到90%以上，液体培养基变浑浊后，更换等体积M0培养基，更换2～3周期M0培养基后，获得含有异养培养物的污泥，按体积比1：100加入处理单元B;
所述M0培养基包括：葡萄糖5g/L、NH4Cl 1g/L、KH2PO4 0.7g/L、K2HPO42.0g/L和NaHCO3 1.0g/L。
更进一步地，所述养殖废水前处理模块还包括预曝气区，所述预曝气区设置有预曝气装置，用于培养所述含有异养培养物的污泥，以及对所述养殖废水循环处理回收系统运行的调节。
作为本发明养殖废水循环处理回收系统的一种优选方案，所述异养藻类营养回收模块还设置有过滤部件，用于过滤所述养殖废水前处理模块处理后的养殖废水，进一步减少其中的杂质。
作为本发明养殖废水循环处理回收系统的一种优选方案，所述养殖废水循环处理回收系统还包括反冲洗装置，用于根据运行压力或出水量，反向冲洗所述养殖废水循环处理回收系统。
作为本发明养殖废水循环处理回收系统的一种优选方案，所述异养藻类营养回收模块中的异养微藻是将小球藻菌株活化后，所得藻液离心后加入M1液体培养基，在全天光照、25℃下培养5～6天，再用M1液体培养基扩大培养，所得异养藻类放入所述异养藻类营养回收模块中;
所述M1液体培养基包括：NaNO3 1.5g/L、K2HPO4 0.04g/L、MgSO47H2O 0.75g/L、CaCl2 2H2O 0.036g/L和Na2CO3 0.04g/L。
作为本发明养殖废水循环处理回收系统的一种优选方案，所述深度处理模块中的河沙填充率为60～70%，河沙粒径为0.5～1cm，所述自养培养物的制备方法如下：以养殖场污水站污泥为种泥，确保其中的挥发性有机固体达到1.5mg/L或以上，去除杂质后，曝气30min、沉淀25min，将所得沉淀加入等体积M2培养基，调节pH为7～8，曝气培养3天，取沉淀补充等体积M2培养基，调节pH为7～8，然后加入质量比为1：10的沸石粉与水，继续曝气培养3～4天，溶解氧控制在2～3mg/L，当氨氮去除率达到80%以上，硝酸盐生成率超过70%以上，得到自养培养物;
所述M2培养基包括：NH4Cl 4g/L、KHCO3 0.5g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、NaCl 0.2g/L、CaSO4 0.05g/L和沸石粉10g/L。
更进一步地，所述深度处理模块还包括出水沉淀区，用于减少出水悬浮物与色度，必要时还可投加消毒剂，进一步处理出水。
为了实现本发明上述发明目的，本发明还提供了一种回收养殖废水的方法，其包括如下步骤：养殖废水通过进水口进入养殖废水循环处理回收系统中，依次经所述养殖废水前处理模块去除养殖废水中的悬浮物和高浓度有机物、所述异养藻类营养回收模块去除并回收养殖废水中的小分子有机物和氮磷元素得到尾水、所述深度处理模块用于对尾水进行深度处理，得到中水，最后经出水口排放至外界。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明利用异养培养物中的异养型细菌联合微藻处理养殖废水，一方面可以达到高效去除禽畜养殖废水中的生化需氧量、抑制病原体生长、回收磷和氮营养物等，从而避免水体的富营养化，降低处理过程的成本;另一方面，所使用的异养型微藻通过回收藻体，转化为较常用的饵料等营养制品，从而产生潜在的经济效益，可实现污染物-资源化-产品化的一系列绿色生产过程，对我国绿色生产和环保资源化具有重要意义和价值。