公布日：2022.07.22
申请日：2022.05.10
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F103/20(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种养殖污水循环净化方法。本发明先用集水井和格栅过滤畜禽毛发、粪便等大颗粒和悬浮性物质，过滤后的污水自流入吸附系统，再流入消毒池和中和池，停留一段时间后，自流入人工湿地，最后再输送于畜禽养殖场中，其中，吸附系统是由海绵、自制生物炭和自制分子筛形成的三明治式净化系统，消毒池使用改性季铵盐和香蕉皮复配的杀菌剂。本发明中的养殖污水循环净化方法使得养殖污水净化程度高，各项指标都远低于国家一级排放标准，净化后的水可再次用于养殖场中，实现污水二次循环利用，同时联动种植业与景观观赏，带来更高的经济效益。
权利要求书
1.一种养殖污水循环净化方法，其特征在于，主要包括以下步骤：(1)将养殖污水经过人工格栅后，再进入集水井经泵提升至斜筛，经筛滤后，得滤后污水；(2)将滤后污水自流入吸附系统，通过吸附系统内的吸附后，得吸附处理污水；(3)将吸附处理污水自流入含有杀菌剂的消毒池，静置30-40min后，得消毒处理污水；(4)将消毒处理污水自流入含有中和剂的中和池，静置10-20min，得中和处理污水；(5)将中和处理污水自流入人工湿地后，再输送于养殖场中。
2.根据权利要求1所述的一种养殖污水循环净化方法，其特征在于，步骤(1)中的格栅为SS304材质，栅隙5mm；集水井尺寸为4.0m×1.5m×3.0m，停留时间为40min。
3.根据权利要求2所述的一种养殖污水循环净化方法，其特征在于，步骤(2)中的吸附系统为一个高为1.5m，内径为1.2m的塑料桶，在桶底铺设20cm海绵，并在上面放置10cm吸附剂，再放置1层10cm海绵，以此向上再重复2次形成三明治式人工净化体系。
4.根据权利要求3所述的一种养殖污水循环净化方法，其特征在于，步骤(2)中的吸附系统中所含吸附剂的制备方法主要包括以下步骤：a、将西瓜皮用蒸馏水清洗处理后置于烘箱内，105℃烘干10-12min，冷却至室温后，用玛瑙研钵粉碎处理并过100目筛，制得西瓜皮生物炭；b、将步骤a的西瓜皮生物炭置于烧杯中，分别加入西瓜皮生物炭质量4倍的质量分数为20％的硫化铵溶液、西瓜皮质量0.1倍的高铁酸钾粉末，分8-9次加入西瓜皮生物炭质量50倍的高纯水，同时用玻璃棒搅拌30min，制得混液，然后在80℃条件下，以150r/min的速度搅拌混液6-7h，再将混液置于105℃烘箱中烘干20-30min，用玛瑙研钵粉碎，过100目筛，制得粉末，最后将粉末置于马弗炉中，600℃热解1h，待自然冷却后取出，再次过100目筛，制得改性西瓜皮生物炭；c、将氢氧化钠质量5.06倍的去离子水加入氢氧化钠中，待烧杯冷却，在用玻璃棒搅拌的状态下加入氢氧化钠质量0.13倍的偏铝酸钠，用玻璃棒不断搅拌5-6min，溶液透明后加入氢氧化钠质量2.34倍的硅溶胶搅拌均匀，制成混合液，并用保鲜膜将装有混合液的烧杯瓶口封住，放在集热式恒温磁力搅拌器上，以150r/min的速度室温下持续搅拌1h后，升温至60℃，以相同的速度搅拌4h，制得混合液A；d、将硫酸铝溶于硫酸铝质量7.89倍的去离子水中，然后向其中加入硫酸铝质量0.44倍得白炭黑，制成混合液B，将混合液B加入到混合液B质量1倍的步骤c中的混合液A中，搅拌均匀后形成混合液C；e、将搅拌磁子与步骤d中的混合液C一起放入带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜的干燥箱中，在80℃的条件下反应24h，制得反应液，再冷却至室温，取出反应液，利用抽滤装置，用反应液体积2倍的蒸馏水对反应液进行洗涤、抽滤，重复7-8次，得到滤饼；f、将步骤e中的滤饼放置恒温干燥箱内，在100℃下干燥12h，得到固体，再将固体用玛瑙研钵研磨后，过100目筛，制得钇化钠分子筛；g、将硫酸锆溶于硫酸锆质量25倍的去离子水中，制得硫酸锆溶液，将步骤f中的钇化钠分子筛和硫酸锆按体积1:1浸渍24h，制得混合液，将混合液置于烘箱中120℃干燥12h，然后在马弗炉中500℃焙烧3h，得到改性分子筛；h、将步骤b中的改性西瓜皮生物炭和步骤g中的改性分子筛按体积比5:1混合均匀制成吸附剂。
5.根据权利要求4所述的一种养殖污水循环净化方法，其特征在于，步骤(3)中杀菌剂的制备方法主要包括以下步骤：A、将长链烷基二甲基叔胺、长链烷基二甲基叔胺质量1倍的异丙醇在烧杯中混合均匀置于三口烧瓶中，室温下以250r/min的速度搅拌6-7min，然后加入长链烷基二甲基叔胺质量0.14倍的质量分数为
7.8％的盐酸，再以相同速度继续搅拌升温至30-50℃，然后加入长链烷基二甲基叔胺质量0.36倍的环氯丙烷，以相同速度搅拌25-30min，加热升温至70-90℃，反应7-9h，停止加热，制得反应液；B、将步骤A中的反应液倒入旋蒸瓶，在0.09MPa、85℃下得到淡黄色膏状粗产物，冷却至室温，倒入反应液质量50倍的质量分数为30％丙酮溶液搅拌7-8min，制得混合液，再将混合液放入冰箱中，在2-3℃冷却6h，得白色沉淀，用反应液质量3倍的蒸馏水抽滤复溶解，重复操作3-4次后，室温下干燥12h，制得长链烷基二甲基叔胺季铵盐；C、将步骤B中的长链烷基二甲基叔胺季铵盐置于三口烧瓶中，加入长链烷基二甲基叔胺季铵盐质量0.16倍的乙腈，加热升温至70-80℃，制得混合液，然后称取长链烷基二甲基叔胺季铵盐质量0.79倍的甲硝唑，分5-6次加到混合液中，接着继续升温加热，保持温度在70-80℃下反应12h，反应结束后停止加热，制得反应液，待反应液冷却至室温后，在0.09MPa、40℃蒸馏，得改性季铵盐粗品，用长链烷基二甲基叔胺季铵盐质量10倍的质量分数为30％丙酮洗涤过滤9-10次，在50℃下干燥10h，得到改性季铵盐；D、将香蕉皮置于香蕉皮质量20倍的30℃温水浸泡1h，煮沸2h，经16层纱布过滤，获得滤渣和滤液A，滤渣中再次加入香蕉皮质量10倍的水煮沸1h，经16层纱布过滤，获得滤液B，将滤液A和滤液B混合置于60℃浓缩3-4h，制得香蕉皮提取液；E、将步骤C的改性季铵盐和步骤D中的香蕉皮提取液按质量比1:2混合，制成杀菌剂。
6.根据权利要求5所述的一种养殖污水循环净化方法，其特征在于，步骤(4)中的中和剂为30g/L卵磷脂和20g/L吐温-80的磷酸盐缓冲溶液按体积比1:1混合制得。
7.根据权利要求6所述的一种养殖污水循环净化方法，其特征在于，步骤(5)中的人工湿地尺寸为40m×12m×0.8m，水利坡度5％，污水停留时间24-72h；湿地底部铺设10-20cm的10mm碎石，紧接着铺设10-20cm的5mm粗砂石，最后铺设20-40cm的松软黏土-壤土。
8.根据权利要求7所述的一种养殖污水循环净化方法，其特征在于，步骤(5)中的人工湿地的植物有菖蒲、美人蕉、大藻、凤眼莲、金鱼藻和马蹄莲组成。
发明内容
本发明的目的在于提供一种养殖污水循环净化方法，以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种养殖污水循环净化方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
(1)将养殖污水经过人工格栅后，再进入集水井经泵提升至斜筛，经筛滤后，得滤后污水；
(2)将滤后污水自流入吸附系统，通过吸附系统内的吸附后，得吸附处理污水；
(3)将吸附处理污水自流入含有杀菌剂的消毒池，静置30-40min后，得消毒处理污水；
(4)将消毒处理污水自流入含有中和剂的中和池，静置10-20min，得中和处理污水；
(5)将中和处理污水自流入人工湿地后，再输送于养殖场中。
进一步的，步骤(1)所述格栅为SS304材质，栅隙5mm；集水井尺寸为4.0m×1.5m×3.0m，停留时间为40min。
进一步的，步骤(2)中所述吸附系统为一个高为1.5m，内径为1.2m的塑料桶，在桶底铺设20cm海绵，并在上面放置10cm吸附剂，再放置1层10cm海绵，以此向上再重复2次形成三明治式人工净化体系。
进一步的，步骤(2)所述吸附系统中所含吸附剂的制备方法主要包括以下步骤：
a、将西瓜皮用蒸馏水清洗处理后置于烘箱内，105℃烘干10-12min，冷却至室温后，用玛瑙研钵粉碎处理并过100目筛，制得西瓜皮生物炭；
b、将步骤a的西瓜皮生物炭置于烧杯中，分别加入西瓜皮生物炭质量4倍的质量分数为20％的硫化铵溶液、西瓜皮质量0.1倍的高铁酸钾粉末，分8-9次加入西瓜皮生物炭质量50倍的高纯水，同时用玻璃棒搅拌30min，制得混液，然后在80℃条件下，以150r/min的速度搅拌混液6-7h，再将混液置于105℃烘箱中烘干20-30min，用玛瑙研钵粉碎，过100目筛，制得粉末，最后将粉末置于马弗炉中，600℃热解1h，待自然冷却后取出，再次过100目筛，制得改性西瓜皮生物炭；
c、将氢氧化钠质量
5.06倍的去离子水加入氢氧化钠中，待烧杯冷却，在用玻璃棒搅拌的状态下加入氢氧化钠质量0.13倍的偏铝酸钠，用玻璃棒不断搅拌5-6min，溶液透明后加入氢氧化钠质量
2.34倍的硅溶胶搅拌均匀，制成混合液，并用保鲜膜将装有混合液的烧杯瓶口封住，放在集热式恒温磁力搅拌器上，以150r/min的速度室温下持续搅拌1h后，升温至60℃，以相同的速度搅拌4h，制得混合液A；
d、将硫酸铝溶于硫酸铝质量
7.89倍的去离子水中，然后向其中加入硫酸铝质量0.44倍得白炭黑，制成混合液B，将混合液B加入到混合液质量1倍的步骤c中的混合液A中，搅拌均匀后形成混合液C；
e、将搅拌磁子与步骤d中的混合液C一起放入带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜的干燥箱中，在80℃的条件下反应24h，制得反应液，再冷却至室温，取出反应液，利用抽滤装置，用反应液体积2倍的蒸馏水对反应液进行洗涤、抽滤，重复7-8次，得到滤饼；
f、将步骤e中的滤饼放置恒温干燥箱内，在100℃下干燥12h，得到固体，再将固体用玛瑙研钵研磨后，过100目筛，制得钇化钠分子筛；
g、将硫酸锆溶于硫酸锆质量25倍的去离子水中，制得硫酸锆溶液，将步骤f中的钇化钠分子筛和硫酸锆按体积1:1浸渍24h，制得混合液，将混合液置于烘箱中120℃干燥12h，然后在马弗炉中500℃焙烧3h，得到改性分子筛；
h、将步骤b中的改性西瓜皮生物炭和步骤g中的改性分子筛按体积比5:1混合均匀制成吸附剂。
进一步的，步骤(3)所述杀菌剂的制备方法主要包括以下步骤：
A、将长链烷基二甲基叔胺、长链烷基二甲基叔胺质量1倍的异丙醇在烧杯中混合均匀置于三口烧瓶中，室温下以250r/min的速度搅拌6-7min，然后加入长链烷基二甲基叔胺质量0.14倍的质量分数为7.8％的盐酸，再以相同速度继续搅拌升温至30-50℃，然后加入长链烷基二甲基叔胺质量0.36倍的环氯丙烷，以相同速度搅拌25-30min，加热升温至70-90℃，反应7-9h，停止加热，制得反应液；
B、将步骤A中的反应液倒入旋蒸瓶，在0.09MPa、85℃下得到淡黄色膏状粗产物，冷却至室温，倒入反应液质量50倍的质量分数为30％丙酮溶液搅拌7-8min，制得混合液，再将混合液放入冰箱中，在2-3℃冷却6h，得白色沉淀，用反应液质量3倍的蒸馏水抽滤复溶解，重复操作3-4次后，室温下干燥12h，制得长链烷基二甲基叔胺季铵盐；
C、将步骤B中的长链烷基二甲基叔胺季铵盐置于三口烧瓶中，加入长链烷基二甲基叔胺季铵盐质量0.16倍的乙腈，加热升温至70-80℃，制得混合液，然后称取长链烷基二甲基叔胺季铵盐质量0.79倍的甲硝唑，分5-6次加到混合液中，接着继续升温加热，保持温度在70-80℃下反应12h，反应结束后停止加热，制得反应液，待反应液冷却至室温后，在0.09MPa、40℃蒸馏，得改性季铵盐粗品，用长链烷基二甲基叔胺季铵盐质量10倍的质量分数为30％丙酮洗涤过滤9-10次，在50℃下干燥10h，得到改性季铵盐；
D、将香蕉皮置于香蕉皮质量20倍的30℃温水浸泡1h，煮沸2h，经16层纱布过滤，获得滤渣和滤液A，滤渣中再次加入香蕉皮质量10倍的水煮沸1h，经16层纱布过滤，获得滤液B，将滤液A和滤液B混合置于60℃浓缩3-4h，制得香蕉皮提取液；
E、将步骤C的改性季铵盐和步骤D中的香蕉皮提取液按质量比1:2混合，制成杀菌剂。
进一步的，步骤(4)所述中和剂为30g/L卵磷脂和20g/L吐温-80的磷酸盐缓冲溶液按体积比1:1混合制得。
进一步的，步骤(5)所述人工湿地尺寸为40m×12m×0.8m，水利坡度5％，污水停留时间24-72h；湿地底部铺设10-20cm的10mm碎石，紧接着铺设10-20cm的5mm粗砂石，最后铺设20-40cm的松软黏土-壤土。
进一步的，步骤(5)所述人工湿地的植物有菖蒲、美人蕉、大藻、凤眼莲、金鱼藻和马蹄莲组成。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明采用格栅、吸附过滤池和杀菌处理、人工湿地净化养殖污水获得固体肥料、净化水，以达到污水二次循环利用、养殖业与种植业、旅游业联动的效果。
首先，吸附过滤池由海绵、自制生物炭和自制分子筛形成的三明治式净化系统；自制生物炭是由硫化铵、高铁酸钾、西瓜皮制备而成，高铁酸钾溶于水后会分解生成氢氧化钾，在活化时西瓜皮生物炭的碳基团与氢氧化钾发生反应生成碳酸盐，促进其孔径形成，形成多孔结构，提高吸附性，硫化铵在高温下与西瓜皮的纤维素发生分解反应，引入硫和氨基团，能与重金属离子发生络合反应，提高改性西瓜皮生物炭的吸附性；自制分子筛是由硫酸锆改性钇化钠分子筛，发生离子交换反应，将锆离子替换钠离子，接枝于分子筛表面，在分子筛表面堆积形成新的微孔，使微孔体积增多，增大了分子筛的孔径，增强自制分子筛的吸附性。
其次，杀菌处理过程中采用自制杀菌剂，自制杀菌剂是由改性季铵盐、香蕉皮复配形成的杀菌剂；改性季铵盐由长链烷基二甲基叔胺季铵盐和甲硝唑制备而成，甲硝唑中与氯原子相连的碳原子进攻季铵盐中的氮原子，发生亲核取代，将甲硝唑分子引入季铵盐分子中，使得改性季铵盐分子中含有两个带正电荷的季氮离子，利于在细菌表面的吸附，同时改性季铵盐具有长链烷基和甲硝唑两个疏水基团，可深入菌体细胞的类脂层，导致酶失活，两者联合效应增强改性季铵盐的杀菌性，此外，香蕉皮含有蕉皮素，可以抑制细菌和真菌滋生，与改性季铵盐协同，提高杀死细菌病毒的效果。
最后，养殖污水通过格栅和集水井，截留污泥，就地发酵成为肥料，滤后废水流入吸附过滤池，不同于传统的多级吸附，采用一体式过滤池，同时去除氮、磷和重金属，再经杀菌消毒，排入由菖蒲、美人蕉、大藻、凤眼莲、金鱼藻和马蹄莲组成的人工湿地，利用具景观和高效净化作用的植物组合，实现污水物质再利用，达成种植、养殖、旅游多方经济合作，此外，吸附过滤池的引入，可有效缓解人工湿地饱和，减少淤积现象，延长使用寿命。
（发明人：晏荣平;马磊;熊旭军）