CN111847670A - 一种鱼菜共生硝化压滤污水处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种鱼菜共生硝化压滤污水处理装置及方法，包括硝化罐，所述硝化罐内装有挂膜填料，所述硝化罐内的上部设置有膜式过滤袋，所述膜式过滤袋内也装有挂膜填料，所述硝化罐的侧壁上部设置有净水出水管，该净水出水管位于硝化罐内的一端伸到膜式过滤袋内，所述硝化罐的罐底设置有养殖污水进水管、排水管及增氧管，所述增氧管与增氧泵相连，反冲洗水管通过三通与净水出水管相连。本发明提供的硝化压滤装置具有可用于多种类型鱼菜共生***、构造相对简单、硝化完全且运行管理相对简单等特点。出水水质满足蔬菜的种植需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种鱼菜共生硝化压滤污水处理装置及方法，属于水处理设备领域。
背景技术
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，消费者对水产品的需求在质量和数量上逐渐提高，中国的水产养殖业也随之呈加速发展的趋势，但传统的养殖业产生了大量的养殖废水，需要用换水的方式来保证养殖用水的水质，不但浪费了水资源还造成了水体污染。“养鱼不换水、种菜不施肥”且能自证“无害”的鱼菜共生***不仅解决了养殖水污染问题、水资源学浪费问题，而且还生产很多有机食品如多种生态鱼和蔬菜，既丰富了人们的菜蓝子，又保证了人们的食品安全。
为了保证鱼菜共生***良性循环，其中的水处理装置非常重要。鱼通过鳃排放氨、通过消化***排放鱼便以及剩余的鱼料等都会使水质变差，不利于鱼类的生存和繁殖，特别是污染物氨和亚硝酸盐会对鱼类产生毒害作用，因此需要开发一种硝化装置将养殖水中的氨和亚硝酸转化为易被植物吸收且对鱼类危害性小的硝酸盐，之后被植物吸收净化后的水再回鱼池，进而实现良性循环。
公开号为CN 103435155 B的发明专利以及CN 203373199 U的发明专利“低能耗、智能化立体生态自回流循环硝化方法及装置”公开了一种集硝化和反硝化于一体的装置，主要用于污水处理***升级改造中的脱氮和除臭要求，其中植物蓝主要用于除臭目的；没有基于鱼和菜生长所需构建其适宜的生态环境。公开号CN 102863083 A的发明专利“硝化装置及具有该硝化装置的废水处理装置”构建了污泥/载体硝化线路，并在污泥硝化槽与载体硝化槽之间设置有沉淀槽，且根据废水水质选择污泥硝化线路或污泥-载体硝化线路，灵活方便，可防止载体截留筛被堵塞、实现载体硝化槽及曝气量最小化，但该专利也主要用于废水的脱氮处理，污泥/载体硝化槽流程较长，污泥硝化槽中硝化菌易于流失，且剩余污泥量也较大。公开号为CN 209065535 U的发明专利公开了一种短程硝化装置，虽然可完成氨氮的硝化，但主要产物为亚硝酸盐，不利于植物吸收且对鱼的危害性也较大。公开号为CN201981098 U的发明专利公开了一种短程硝化装置，主要是将氨氮转化为亚硝酸盐。公开号为CN 206345715 U的发明专利公开了一种基于远程控制的低能耗立体生态外循环硝化装置，主要是通过温控和溶解氧监测达到对硝化的控制，同时也种植有植物在反应器上面吸收营养成分，但也主要是基于废水脱氮要求，且用导流板从接触氧化区分隔出兼氧区，整个反应器体积较大。公开号为CN 209047245 U的发明公开了一种生态种植养殖***，其中水循环***包括有硝化处理装置，主要是利用基质与反水板增加流程达到硝化的目的，但此硝化装置主要用于基质栽培鱼菜共生***，其它类型如深水浮筏栽培、营养膜管道栽培、气雾栽培不适用。公开号为CN 110269028 A的发明专利公开了一种鱼植共生***，包含的硝化装置其水流由上至下，且未将有机物降解及硝化进行有效分区，不利于硝化的有效进行，此外，硝化罐的污水还需收集于污水池再通过湿地进行净化处理，流程较长。公开号为CN105393973 A的发明专利公开了一种鱼菜共生的水循环***，其中的硝化装置设置至少一种培菌材和至少一过滤材用于对养殖废水的硝化处理，但过滤材质及培菌材质只占用硝化装置一小部分，且没有曝气设备，其硝化效果难以保证。公开号为CN201611162386.1的发明专利公开了一种加速好氧硝化装置，利用圆形隔筒、∨形锥筒和∧形锥筒，将反应池内分隔出多个反应室，废水在几个反应室内分别经过活性污泥法、生物膜法、“流化床”、“固定床”挂膜的加速好氧硝化，但反应器结构复杂，运行管理麻烦，而且主要用于废水的除碳脱氮。CN209128258公开了一种鱼菜共生过滤装置，主要起过滤作用。
目前的硝化装置大多用于废水的脱氮要求，用于鱼菜共生的硝化装置适用范围有限，或反应装置中因用于硝化的体积和曝气不足，难以保证硝化效果，或结构复杂、运行管理麻烦，为此急需开发一种适用于鱼菜共生***、装置简单、硝化充分、能满足植物生长需求、运行管理简便的硝化装置。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种鱼菜共生硝化压滤污水处理装置。第二目的在于提供一种鱼菜共生的养殖污水处理方法，设备结构简单，可实现将氨氮和亚硝酸转化为易被植物吸收的硝酸盐。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种鱼菜共生硝化压滤污水处理装置，其特征在于：包括硝化罐，所述硝化罐内的上部设置有膜式过滤袋，所述硝化罐内及膜式过滤袋内均装有挂膜填料，所述硝化罐的侧壁上部设置有净水出水管，该净水出水管位于硝化罐内的一端伸到膜式过滤袋内，所述硝化罐的罐底设置有养殖污水进水管、排水管及增氧管，所述增氧管与增氧泵相连。
上述方案中，反冲洗水管通过三通与净水出水管相连，同时反冲洗管和养殖污水进水管以及与进水主管相互联通，所述进水主管上连接潜水泵。当正常运行时，养鱼污水通过潜水泵、进水主管、养殖污水进水管进入硝化罐，达到标准的出水从净水出水管排出去蔬菜管培***。增氧管向里面曝气，此时反冲洗管和排水管处于关闭状态。当反冲洗时，关闭养殖污水进水管、增氧管，养鱼水通过潜水泵、进水主管、反冲洗管从净水出水管进入膜式过滤袋，然后进入硝化罐，进行反冲洗，反冲洗水从排水管排出。
当经过一次处理发现氨氮含量高时，从净水出水管出来的水通过反冲洗管、养殖污水进水管再次回到硝化罐进行二次硝化，此时开启增氧泵，关闭潜水泵和排水管。
采用上述方案，启动潜水泵将水产养殖废水从养殖污水进水管进入硝化罐内，启动增氧泵，向硝化罐内充氧，进行硝化反应，为保证自养菌-硝化细菌的附着生长和截留，硝化罐内以及膜式过滤袋都装填填料。最终实现压滤养殖废水的同时，将养殖废水中的氨氮和亚硝酸转化为易被植物吸收且对鱼类危害小的硝酸盐。出水氨氮浓度低。
上述方案中：所述硝化罐的罐口内靠近顶端的位置设置有拦截挂膜填料的过滤网。防止罐体内填料在水流带动下溢出。
上述方案中：所述硝化罐的侧壁靠近顶端设置有泡沫排水管，该泡沫排水管与排水管相连。其位置基本与罐内最高水位齐平，通过该泡沫排水管及时将泡沫排出，防止水体中起泡物质(如蛋白质等)在曝气作用下产生的泡沫影响装置硝化功能发挥。
上述方案中：DO及NH3-N探测器从硝化罐的顶端***膜式过滤袋内。以便于根据DO及NH3-N的监测情况调整增氧泵的功率以及指导进行反冲洗。
上述方案中：所述挂膜填料为多面多孔空心球塑料填料。密度小、重量轻，不仅为硝化细菌的生长和截留提供环境，而且可切割氧气泡、利于水流紊流的形成进而强化氧气和营养物的传质，保证硝化功能的发挥。
上述方案中：所述硝化罐由非透光PVC材料制成。保证硝化细菌生长良好、免受光线的影响。
上述方案中：所述硝化罐从上到下依次为罐口部、圆台形的罐肩、圆柱形的罐身以及圆锥形的罐底。底部圆锥有利于反冲洗时污泥等的排出，肩部圆台状有利于罐体填料的添加、过滤袋的安装、DO及NH3-N探测器的安装。
上述方案中：在所述圆锥形的罐底设置有进水口，该进水口上安装进排水总管，所述养殖污水进水管、排水管及增氧管均与该进排水总管相连。这样对设备的体积要求更小，实现设备的简单化。
上述方案中：所述硝化罐的罐底设置有支撑支架。便于设备的安放。
本发明的第二目的是这样实现的：一种鱼菜共生的养殖污水处理方法，其特征在于：养鱼养殖污水通过养殖污水进水管进入权利要求1-9任一项所述鱼菜共生硝化压滤污水处理装置，开启增氧泵，控制罐体内的DO为2-4mg/L，让养殖污水依次经过罐体内的挂膜填料及膜式过滤袋的处理，最后从净水出水管出来的净水进入蔬菜管培***，控制出水氨氮浓度小于0.2mg/L，当出水氨氮浓度高于0.2mg/L时，让净水出水管出来的水再次回到硝化罐内进行硝化反应。当潜水泵运行功率增大到大于正常运行的1.5倍时，进行反冲洗。
有益效果：本发明提供的硝化压滤装置具有可用于多种类型鱼菜共生***、构造相对简单、硝化完全且运行管理相对简单等特点，出水水质满足蔬菜的种植需求。
附图说明
图1是本发明的运行状态下示意图。
图2为反冲洗示意图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
实施例1，如图1-2所示，本发明的鱼菜共生硝化压滤污水处理装置由硝化罐1、挂膜填料2、膜式过滤袋3、净水出水管4、养殖污水进水管5、排水管6、增氧管7、增氧泵8、反冲洗水管9、过滤网10、泡沫排水管11、DO及NH3-N探测器12、进排水总管13、支撑支架14、潜水泵15和进水主管16组成。
硝化罐1由非透光PVC材料制成。保证硝化细菌生长良好、免受光线的影响。为了加工和运行管理方便，硝化罐1从上到下依次为罐口部、圆台形的罐肩、圆柱形的罐身以及圆锥形的罐底。罐口部为圆柱形。底部圆锥有利于反冲洗时污泥等的排出，罐肩设置为圆台状有利于罐体填料的添加、过滤袋的安装、DO及NH3-N探测器的安装。
硝化罐1内装有挂膜填料2，挂膜填料2为多面多孔空心球PP塑料填料(如为空心六面体结构)。密度小、重量轻，不仅为硝化细菌的生长和截留提供环境，而且可切割氧气泡、利于水流紊流的形成进而强化氧气和营养物的传质，保证硝化功能的发挥。
硝化罐1的罐口内靠近顶端的位置设置有拦截挂膜填料2的过滤网10。优选过滤网10低于罐口1-3cm，以防止罐体内填料在水流带动下溢出。硝化罐1的侧壁靠近顶端设置有泡沫排水管11，该泡沫排水管11与排水管6相连。泡沫排水管11的位置与罐内最高水位齐平，即与过滤网10齐平。
硝化罐1内的上部设置有膜式过滤袋3，膜式过滤袋3内也装有挂膜填料2，硝化罐1的侧壁上部设置有净水出水管4，该净水出水管4位于硝化罐1内的一端伸到膜式过滤袋3内的中下部。
硝化罐1的罐底设置有养殖污水进水管5、排水管6及增氧管7，优选在硝化罐1的圆锥形的罐底设置有进水口，该进水口上安装进排水总管13，养殖污水进水管5、排水管6及增氧管7均与该进排水总管13相连。增氧管7与增氧泵8相连。反冲洗水管9通过三通(图中未示出)与净水出水管4相连。反冲洗管9和养殖污水进水管5以及进水主管16相互相连，可通过三通阀门实现相互联通，图中未示出三通阀门。进水主管16上连接潜水泵15。也就是说，第一，进水主管16能跟养殖污水进水管5联通，养殖污水通过潜水泵15、进水主管16、养殖污水进水管5进入硝化罐1进行硝化反应。第二，进水主管16能与反冲洗水管9联通，养殖水通过潜水泵15，经进水主管16、反冲洗水管9、净水出水管4进入膜式过滤袋3进行反冲洗。第三，反冲洗管9能与养殖污水进水管5联通，未处理达标的水通过净水出水管4、反冲洗水管9从养殖污水进水管5再次进入硝化罐1进行硝化处理。
进水主管16上安装有单向阀门17，养殖污水进水管5上安装有阀门，反冲洗水管9上安装有阀门，净水出水管4上安装有阀门，净水出水管4上的阀门控制出水去蔬菜管培***，排水管6上安装有阀门控制排水，增氧管7上安装阀门，泡沫排水管11上设置有的阀门控制泡沫排放。泡沫通过泡沫排水管11后进入排水管6排放至污水***。
DO及NH3-N探测器12从硝化罐1的顶端***膜式过滤袋3内。硝化罐1的罐底设置有支撑支架14，通过支撑支架14支撑硝化罐1。
一种鱼菜共生的养殖污水处理方法，养鱼养殖污水通过养殖污水进水管进入鱼菜共生硝化压滤污水处理装置，开启增氧泵，控制罐体内的DO为2-4mg/L，让养殖污水依次经过罐体内的挂膜填料及膜式过滤袋的处理，最后从净水出水管出来的净水进入蔬菜管培***，应控制出水氨氮浓度小于0.2mg/L，当出水氨氮浓度高于0.2mg/L时，让净水出水管出来的水再次回到硝化罐内进行硝化反应。
当潜水泵运行功率增大到至大于正常运行的1.5倍时，进行反冲洗。
在正常运行时开启养殖污水进水管5、增氧管7、净水出水管4上的阀门以及启动潜水泵15和增氧泵8，关闭排水管6和反冲洗水管9上的阀门，净水出水管4的出水去管培蔬菜***。反冲洗时，开启排水管6和反冲洗水管9上的阀门以及启动潜水泵15(反冲洗也用养殖污水进行反冲洗)，关闭养殖污水进水管5、增氧管7、净水出水管4上的阀门以及增氧泵8，反冲洗水通过潜水泵15、进水总管16、反冲洗水管9、净水出水管4进入膜式过滤袋3进行反冲洗，反冲洗水从排水管6排出，排水管6的排水去污水***。
在硝化罐1及膜式过滤袋3内装填好密度小、重量轻、直径为50mm的PP多面空心球塑料填料，之后再在低于出口3cm处安装好过滤网10，并***DO及NH3-N探测器12。
经过为期两个月的检测，在气温为30±5℃、水温为26±3℃、pH为7.3±0.3的条件下，出水NH3-N浓度维持在0.2mg/L左右，DO一直保持在2-4mg/L左右，离线检测出水水质中NO2-N-和NO3-N-，其NO2-N-和NO3-N-分别为0.05-0.1mg/L、2-30mg/L，整个硝化压滤装置硝化微生物***达到平衡稳定状态。根据潜水泵运行功率及DO的变化，大约每10d(潜水泵运行功率增大到大于正常运行的1.5倍时)进行反冲洗1次，冲洗10分钟左右，将罐内脱落的生物膜以及进水带入的鱼类粪便残渣等通过排水管6排放至污水***。透过过滤网不定期检测，当罐内表面泡沫较多时，开启泡沫排水管8的阀门在水的重力作用下排出泡沫。
当净化出水NH3-N浓度高时(高于0.2mg/L)，开启反冲洗水管9、增氧管8、养殖污水进水管5上的阀门以及启动增氧泵8，关闭其它管路上阀门和潜水泵15，让不合格出水经过净水出水管4、反冲洗水管9、养殖污水进水管5再次进入硝化罐进行硝化，让出水在气流、水流以及重力作用下不断进行循环完成硝化过程。合格后打开净水出水管4上阀门去蔬菜管培***。
本发明不局限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种鱼菜共生硝化压滤污水处理装置，其特征在于：包括硝化罐，所述硝化罐内的上部设置有膜式过滤袋，所述硝化罐内及膜式过滤袋内均装有挂膜填料，所述硝化罐的侧壁上部设置有净水出水管，该净水出水管位于硝化罐内的一端伸到膜式过滤袋内，所述硝化罐的罐底设置有养殖污水进水管、排水管及增氧管，所述增氧管与增氧泵相连。
2.根据权利要求1所述鱼菜共生硝化压滤污水处理装置，其特征在于：反冲洗水管通过三通与净水出水管相连，同时反冲洗管和养殖污水进水管以及进水主管相互联通，所述进水主管上连接潜水泵。
3.根据权利要求2所述鱼菜共生硝化压滤污水处理装置，其特征在于：所述硝化罐的罐口内靠近顶端的位置设置有拦截挂膜填料的过滤网。
4.根据权利要求3所述鱼菜共生硝化压滤污水处理装置，其特征在于：所述硝化罐的侧壁靠近顶端设置有泡沫排水管，该泡沫排水管与排水管相连。
5.根据权利要求1-4任一项所述鱼菜共生硝化压滤污水处理装置，其特征在于：DO及NH3-N探测器从硝化罐的顶端***膜式过滤袋内。
6.根据权利要求5所述鱼菜共生硝化压滤污水处理装置，其特征在于：所述挂膜填料为多面多孔空心球塑料填料。
7.根据权利要求6所述鱼菜共生硝化压滤污水处理装置，其特征在于：所述硝化罐由非透光PVC材料制成。
8.根据权利要求7所述鱼菜共生硝化压滤污水处理装置，其特征在于：在所述圆锥形的罐底设置有进水口，该进水口上安装进排水总管，所述养殖污水进水管、排水管及增氧管均与该进排水总管相连。
9.根据权利要求8所述鱼菜共生硝化压滤污水处理装置，其特征在于：所述硝化罐的罐底设置有支撑支架。
10.一种鱼菜共生的养殖污水处理方法，其特征在于：养鱼养殖污水通过养殖污水进水管进入权利要求1-9任一项所述鱼菜共生硝化压滤污水处理装置，开启增氧泵，控制罐体内的DO为2-4mg/L，让养殖污水依次经过罐体内的挂膜填料及膜式过滤袋的处理，最后从净水出水管出来的净水进入蔬菜管培***控制出水氨氮浓度小于0.2mg/L，当出水氨氮浓度高于0.2mg/L时，让净水出水管出来的水再次回到硝化罐内进行硝化反应。
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