一种用于循环水养殖系统的废水强化脱氮处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于循环水养殖系统的废水强化脱氮处理方法及装置，步骤是：A、废水经全不锈钢结构机械格栅过滤；B、经处理的废水由水泵提升进入厌氧氨氧化池，进行脱氮处理；C、经处理的废水进入中间沉淀池，去除水中的悬浮固体；D、经处理的废水进入复合垂直流人工湿地，进一步去除废水中的污染物质；E、经处理的废水进入曝气池，进行曝气增氧，出水中的氨氮、有机物和悬浮固体等指标均达到I~II类水体标准；该装置包括机械格栅、集水井、厌氧氨氧化池、组合填料、中间沉淀池、下行流池、下行流池填料、上行流池、上行流池填料、下行流池植物、上行流池植物、曝气池。实现了水产养殖用水的净化回用，处理效果好，维护方便。

【技术实现步骤摘要】
一种用于循环水养殖系统的废水强化脱氮处理方法及装置
本专利技术属于养殖废水处理
，具体涉及一种用于循环水养殖系统的废水强化脱氮处理方法，同时还涉及一种用于循环水养殖系统的废水强化脱氮的装置，适用于大部分工厂化高密度循环水养殖系统，以及一些水资源匮乏、缺少甚至没有废水集中处理系统的农村地区。
技术介绍
循环水养殖系统(RecirculatingAquacultureSystem，RAS)是一种在水产养殖生产过程中引入废水处理工艺，以此来控制水质，减少用水量，同时提高产品产量和品质的养殖模式。循环水养殖系统通过对养殖水体的净化回用，使之保持相对稳定的适合养殖对象生长的生态环境，降低或清除不利于养殖对象的有机物和氨氮，并增强鱼、虾机体新陈代谢、提高饲料转换率、提高抗病能力、成活率和生长速度，从而在节水的同时，实现高密度水产养殖的目的。采用循环水养殖系统，还可以使养殖过程易于监控，通过对养殖过程的监控管理，使养殖产品更易于达到国际食品卫生标准，保证产品顺利进入国际市场。氨氮是水产养殖水体中最为重要的水质指标之一，养殖水体中的氨氮主要来源于饵料、水产动物的排泄物和动植物死亡后的残体。当氨溶于水时，其中一部分氨与水反应生成铵离子(NH4+-N)，一部分则形成水合氨，也称非离子氨(NH3-N)，这两者之和称为总氨氮(TotalAmmoniaNitrogen，TAN)。氨在水中具体以哪一种形式存在，与水体的pH值密切相关。研究表明，当水温为20℃，pH等于7.0时，水体中的非离子氨仅占总氨氮的0.4％，但是一旦当pH大于8以后，非离子氨占总氨氮的比例会随着pH的升高快速增加，最高能达到80％以上。非离子态的氨氮对鱼类具有很强的毒性，当其在鱼类血液中的浓度升高时，血液的pH随之相应上升，会导致鱼体内多种酶的活性受到抑制；在高氨氮浓度下，还会降低血液的输氧能力，破坏鳃表皮组织，导致氧气和废物交换不畅而窒息，甚至造成鱼类的死亡；在低浓度情况下也会降低鱼类的摄食量、生长速度和抗病力，导致养殖鱼类生长缓慢或发生病害。由于循环水养殖一般都采取高密度养殖模式，单位水体中的饵料投加量和养殖对象排泄量都很大，必然会造成养殖水体中氨氮浓度升高，C/N降低，如不及时处理，则会影响水产养殖的产量和品质。因此，氨氮的积累是循环水养殖模式中提高养殖密度的重要限制因子，有效去除水中的氨氮，是循环水养殖系统能否正常高效运行的必要条件。目前在高密度循环水养殖系统中常用的氨氮去除方法有空气吹脱、离子交换吸附、臭氧氧化处理、沉水植物处理、微生物处理等。空气吹脱是通过调整水体的pH，利用气液相平衡和介质传递亨利定律，向养殖水体中充入大量气体，减少水体中可溶性气体的分压，排出溶解于水体中的NH3，达到去除氨氮的目的。此法对养殖水体的pH要求较高，要稳定保持一个既能大幅提高氨氮处理效率，又能满足鱼类安全生产水体的pH难度较大；同时该方法需要吹入大量空气，降低了养殖水体的温度，导致鱼类生长速度较慢。离子交换吸附是利用交换介质(沸石、氟石、交换树脂等)的物理特性实现养殖水体中氨氮的交换和吸附，从而最终达到降解氨氮的效果。此方法的问题在于吸附剂需要频繁再生，且再生产生的废液仍需进行处理，操作困难、成本较高。臭氧是一种强氧化剂、消毒剂，有消毒和去除水产养殖水中悬浮物的作用，在氨氮处理方面也有较好的效果。臭氧催化氧化可直接将氨氮转化为N2排出水体，但容易产生一些氧化副产物如NO2-和NO3-，反而增加了养殖水体中的硝酸盐含量，同时也会对水体的pH造成影响。沉水植物处理氨氮是通过沉水植物利用养殖鱼类代谢的氮、磷物质，进行光合作用从而达到降解氨氮的目的。但此方法的处理效率和稳定性有待提高，有时还需要在水下补充光照，管理维护较为困难。微生物处理则是利用硝化细菌和亚硝化细菌的硝化作用转化养殖水体中的氨氮，也是目前应用较为广泛的一类氨氮处理技术。常见的微生物处理工艺包括接触氧化法、序批式活性污泥法(SequencingBatchReactor，SBR)、周期循环活性污泥法(CyclicActivatedSludgeSystem，CASS)、曝气生物滤池(BiologicalAeratedFilter，BAF)等。这些工艺有一个共同的特点，就是需要曝气设备，而曝气风机价格较高，且功率都较大，其能耗占到废水处理成本的相当大一部分。厌氧氨氧化(AnaerobicAmmoniumOxidation，ANAMMOX)工艺是由荷兰Delft技术大学Kluyver生物技术实验室所开发，该工艺在厌氧条件下，微生物以CO2或HCO3-为碳源，以NH4+-N为电子供体，NO2--N为电子受体，将NH4+-N直接转化为N2，从而达到脱氮的目的。厌氧氨氧化工艺一般多用来处理高氨氮浓度的废水，但近来有学者发现，在氨氮浓度较低的条件下，厌氧氨氧化反应也能顺利进行，且由于该反应不需要氧气和外加碳源，因此十分适合用于低C/N的水产养殖废水的低成本脱氮处理。人工湿地是在天然湿地净化功能基础上发展起来的一种污水处理资源化生态工程技术，具有基建投资低、运行费用少、增加绿地面积、改善和美化生态环境、维护与管理相对简单、处理效果好等优点。其净化途径包括过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物代谢等，通过物理、化学和生物的协同作用，可有效去除废水中的悬浮固体、有机物、氮、磷、重金属和病源微生物。根据废水在湿地内部流态的不同，人工湿地可分为多种类型，其中复合垂直流人工湿地(IntegratedVertical-flowConstructedWetland，IVCW)以其独特的结构和“下行-上行”水流方式有效解决了其它类型湿地易出现的“短路”现象，给微生物提供了好氧-缺氧-厌氧的生活环境，有利于湿地系统的脱氮作用。同时该技术能够充分利用基质、植物和微生物的综合作用，对废水中的有机物和悬浮物有显著的去除效率。此外，复合垂直流人工湿地独有的流态和结构形成了良好的硝化与反硝化功能区，使得其对氨氮的去除效果要明显优于其它类型的湿地。厌氧氨氧化工艺能够有针对性地去除废水中的氨氮，但对于其它污染物的净化效果却不甚理想。复合垂直流人工湿地虽可全面去除中低浓度有机废水中的各种污染物，但由于高密度循环水养殖废水中的氨氮浓度往往很高，其氨氮净化效果难以直接达到渔业用水的标准。因此，本专利技术综合两者的优缺点，提出了“厌氧氨氧化+复合垂直流人工湿地”组合处理工艺，高氨氮养殖废水首先进入厌氧氨氧化池进行初步脱氮，再由复合垂直流人工湿地进行全面净化，最终实现对高氨氮废水的强化脱氮处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种高效低耗的循环水养殖系统中高氨氮废水的强化脱氮处理方法，方法易行，操作简便，养殖废水经厌氧氨氧化脱氮和人工湿地综合处理后，水中的总氮、氨氮及其他主要水质指标可达到《渔业水质标准》(GB11607-1989)或《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中I～II类水体标准，实现了循环水养殖系统中养殖用水的净化回用，处理成本非常低。本专利技术的另一个目的是在于提供了一种高效低耗的循环水养殖系统中高氨氮废水的强化脱氮装置，该装置以厌氧氨氧化池和复合垂直流人工湿地为主要处理单元，综合了两者的优点，兼顾了氨氮的强化处理及一般污染本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于循环水养殖系统的废水强化脱氮处理方法，其步骤是：A、废水经栅隙为2‑4mm的全不锈钢结构机械格栅过滤；B、经过步骤(A)处理的废水经水泵提升进入厌氧氨氧化池，厌氧氨氧化微生物菌群在厌氧条件下，以CO

【技术特征摘要】
1.一种用于循环水养殖系统的废水强化脱氮处理方法，其步骤是：A、废水经栅隙为2-4mm的全不锈钢结构机械格栅过滤；B、经过步骤(A)处理的废水经水泵提升进入厌氧氨氧化池，厌氧氨氧化微生物菌群在厌氧条件下，以CO2或HCO3-为碳源，以NH4+-N为电子供体，NO2--N为电子受体，将NH4+-N和NO2--N转化为N2；C、经过步骤(B)处理的废水进入中间沉淀池，中间沉淀池采用竖流式沉淀池，表面负荷不大于0.8m3/m2·h，进一步去除水中的悬浮固体；D、经过步骤(C)处理的废水进入复合垂直流人工湿地，在湿地填料、微生物和植物的共同作用下，进一步降解和去除废水中的有机物、氨氮和SS污染物质；E、废水经过步骤(D)处理的废水进入曝气池，通过曝气提高水中溶解氧浓度至3mg/L以上，满足鱼类养殖要求，同时进一步去除水中的有机污染物，出水中的总氮、氨氮及污染物均得到有效去除，出水水质达到I～II类水体标准；所述的步骤(A)中机械格栅(1)后设置集水井(2)，集水井中设置提升泵(3)，集水井有效容积不小于井中最大一台提升泵15min的出水量，提升泵每小时启动次数不大于3，提升泵采用自动液位控制；所述的步骤(B)中厌氧氨氧化池(4)高度3-8m，其中布设有由醛化纤纶材质的软性填料与聚乙烯材质的半软性填料组合而成的组合填料(5)，单个片状，串状填充，比表面积3000-5000m2/m3，废水由进水管I(6)进入后，通过布水管I(7)进入厌氧氨氧化池，由下向上流动至厌氧氨氧化池顶部，经出水管I(8)排出，进入中间沉淀池(9)，厌氧氨氧化池中废水上升流速不大于0.5m/h；NH4+-N容积负荷不大于0.5kg/(m3·d)，水力停留时间8-12h；所述的步骤(D)中的废水由进水管II(10)进入，经过布水管II(11)进入下行流池(12)，由上向下穿越下行流池填料(13)，在下行流池底部汇集后，穿过隔墙底部管孔(14)进入上行流池(15)，在上行流池中，废水由下向上流动通过上行流池填料(16)，在表层经收水管(17)收集后由出水管II(18)排出；所述的步骤(E)中曝气池(21)曝气系统(22)采用微孔曝气，由风机(23)供气，通过曝气提高水中的DO浓度。2.权利要求1所述的一种用于循环水养殖系统的废水强化脱氮处理的装置，它包括机...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴振斌，于涛，高云霓，周巧红，徐栋，武俊梅，贺锋，肖恩荣，
申请(专利权)人：中国科学院水生生物研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42