專利名稱：：應(yīng)用人工濕地處理循環(huán)海水養(yǎng)殖中廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及的是一種應(yīng)用人工濕地處理循環(huán)海水養(yǎng)殖中廢水的方法，屬于以生物手段的環(huán)保技術(shù)和水產(chǎn)養(yǎng)殖
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)淺海養(yǎng)殖、海洋灘涂養(yǎng)殖等海水養(yǎng)殖方式因富營(yíng)養(yǎng)化問題而對(duì)海洋環(huán)境的污染日益嚴(yán)重，同時(shí)養(yǎng)殖環(huán)境內(nèi)的其他污染對(duì)海水養(yǎng)殖業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的制約作用也在逐漸顯現(xiàn)。循環(huán)海水養(yǎng)殖是一種將養(yǎng)殖用海水循環(huán)利用的技術(shù)，因其既能滿足集約化生產(chǎn)需求又不至于污染環(huán)境而被寄予厚望，并具有節(jié)約占地面積和用水量、養(yǎng)殖周期短、產(chǎn)量及產(chǎn)品價(jià)格高等優(yōu)點(diǎn)。而循環(huán)海水養(yǎng)殖中的海水循環(huán)所需要的廢水處理技術(shù)就是該種養(yǎng)殖方式的核心技術(shù)之一。由于海水鹽度效應(yīng)，以及養(yǎng)殖廢水中污染物結(jié)構(gòu)與常見陸源污水的差異，當(dāng)前針對(duì)海水養(yǎng)殖廢水處理的專有技術(shù)較少?，F(xiàn)有的處理方法考慮到其中污染物的多樣性，普遍釆用物理方法和生物方法相結(jié)合的工藝，常規(guī)方法如過濾去除懸浮大顆粒物質(zhì)—泡沫分離去除膠體和懸浮小顆粒物質(zhì)-生物濾器等生化處理去除溶解態(tài)有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)鹽—臭氧氧化去除病原菌和難生物降解有機(jī)物，從而實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的凈化和凈化后回用。但這些方法在實(shí)際應(yīng)用中存在很多問題，如污泥產(chǎn)生，氨氮轉(zhuǎn)化不徹底，容易產(chǎn)生N02-和NO/積累，耐沖擊負(fù)荷能力差，運(yùn)行成本高，管理不方便等等。目前，人工濕地作為一種生態(tài)工程化的廢水處理技術(shù)已引起人們廣泛關(guān)注，其作用機(jī)理綜合了物理、化學(xué)和生物三重協(xié)同作用，表現(xiàn)為過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物代謝等多種途徑，不僅能有效去除有機(jī)物、氮、磷、重金屬和病源微生物等，而且投資運(yùn)行費(fèi)用低，維護(hù)管理方便。因此可用于循環(huán)海水養(yǎng)殖廢水的處理。雖然，人工濕地目前已成功應(yīng)用于生活污水、工業(yè)廢水、淡水池塘養(yǎng)殖等水體的處理，但是，將其應(yīng)用于循環(huán)海水養(yǎng)殖廢水的處理仍然存在幾方面關(guān)鍵技術(shù)需要解決。首先，常規(guī)人工濕地植物通常無法在海水養(yǎng)殖廢水的高鹽度環(huán)境下生長(zhǎng)；其次，由于殘剩含氮祠料和魚類排泄物的分解，在封閉的養(yǎng)殖水體中含有較多氨類物質(zhì)以及硝化反應(yīng)產(chǎn)生的亞硝酸鹽等，對(duì)魚類有強(qiáng)烈的毒性，是循環(huán)海水養(yǎng)殖廢水處理的重要目標(biāo)，而傳統(tǒng)人工濕地填料床均是依靠植物根區(qū)供氧的好氧環(huán)境，因此系統(tǒng)內(nèi)微生物缺氧反硝化的能力不足,尤其對(duì)于C/N較低的循環(huán)海水養(yǎng)殖廢水無法滿足系統(tǒng)的脫氮處理要求；第三，現(xiàn)行人工濕地廣泛采用的砂、礫石等基質(zhì)作填料，其除磷效果僅為30%~50%,出水水質(zhì)不能達(dá)到漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，且吸附飽和壽命一般只有3~4年，無法滿足循環(huán)海水養(yǎng)殖廢水的處理要求
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提高人工濕地的耐鹽能力、脫氮能力、除磷能力而適于海水水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的處理，提供一種應(yīng)用人工濕地處理循環(huán)海水養(yǎng)殖中廢水的方法。本發(fā)明提供的應(yīng)用人工濕地處理循環(huán)海水養(yǎng)殖中廢水的方法，先經(jīng)微濾機(jī)過濾以去除較大的懸浮顆粒物質(zhì)和雜質(zhì)，然后將微濾機(jī)出水引入人工濕地進(jìn)行處理；該人工濕地為水平潛流填料床形式，分割成厭氧區(qū)和好氧區(qū)兩部分，厭氧區(qū)和好氧區(qū)的表面積分別為濕地填料床總表面積的20%~40%和80%60%,并分別依前后設(shè)置，厭氧區(qū)以高爐鋼渣和粉煤灰的混合物為填料，其上不種植任何植物，好氧區(qū)以高爐鋼渣、膨潤(rùn)土、沸石、泥炭和土壤的混合物為填料，其上種植耐鹽植物；微濾機(jī)出水依次流經(jīng)厭氧區(qū)和好氧區(qū)后排出，厭氧區(qū)進(jìn)水中還包含有好氧區(qū)的出水。本發(fā)明提供的應(yīng)用人工濕地處理循環(huán)海水養(yǎng)殖中廢水的方法，污水從布水溝投入人工濕地床內(nèi)，沿厭氧區(qū)和好氧區(qū)基質(zhì)潛流滲濾/人另端出水溝流出，并將部分出水內(nèi)循環(huán)回流至進(jìn)水端。污水流經(jīng)人工濕地過程中利用基質(zhì)過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物代謝等多種途徑完成對(duì)懸浮物質(zhì)、有機(jī)物、氮、磷等的處理，使出水水質(zhì)達(dá)到中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB11607-89)要求，從而實(shí)現(xiàn)出水的循環(huán)利用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果1.選用耐鹽植物，成功構(gòu)建了耐鹽人工濕地系統(tǒng)，開拓了循環(huán)海水養(yǎng)殖廢水處理的新途徑。2.為使人工濕地的處理效果達(dá)到循環(huán)海水養(yǎng)殖廢水的處理要求，對(duì)傳統(tǒng)水平潛流人工濕地系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，將人工濕地的填術(shù)+床分割成厭氧區(qū)在前和好氧區(qū)在后的兩部分，同時(shí)將人工濕地好氧區(qū)出水部分內(nèi)循環(huán)回流至厭氧區(qū)進(jìn)水端，利用進(jìn)水中豐富的有機(jī)物為碳源完成反硝化脫氮作用，從而提高了系統(tǒng)的反硝化能力和脫氮能力，同時(shí)也提高了人工濕地對(duì)耗氧有機(jī)物的去除效果。改進(jìn)后人工濕地對(duì)COD、BOD5、非離子氨、總無機(jī)氮的去除率分別達(dá)到82.9%、82.1%、87.4%、90.5%以上，出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到中國(guó)國(guó)家漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB11607-89)的要求。3.利用人工濕地填料床厭氧區(qū)由高爐鋼渣和粉煤灰組成的人工混合基質(zhì)，一方面為反硝化菌等微生物提供了附著生長(zhǎng)的環(huán)境，另一方面通過對(duì)磷的固定作用除磷；利用人工濕地填料床好氧區(qū)由高爐鋼渣、膨潤(rùn)土、沸石為主料由泥炭和土壤為輔料組成的人工混合基質(zhì)，一方面為好氧微生物和植物提供生長(zhǎng)環(huán)境，另一方面通過對(duì)磷的固定作用去除廢水中的磷。同時(shí)利用基質(zhì)上栽種的黃花^尾和千屈菜等耐鹽人工濕植物的吸收作用完成對(duì)磷的去除，從而可使本發(fā)明所述水平潛流耐鹽人工濕地對(duì)TP的除去率達(dá)到90%以上，出水P(V--P濃度小于0.03mg/L。且本發(fā)明填料基質(zhì)，對(duì)磷的吸附飽和使用壽命可達(dá)IO年以上。4.采用耐鹽人工濕地處理循環(huán)海水養(yǎng)殖廢水能耗省，運(yùn)行費(fèi)用低，出水水質(zhì)好，處理效果穩(wěn)定，出水可100%循環(huán)利用，不僅解決了養(yǎng)殖水資源短缺和養(yǎng)殖污染問題，而且降低了養(yǎng)殖成本，為養(yǎng)殖企業(yè)爭(zhēng)取了更大的利潤(rùn)空間。在上述方法中，將一部分填料床好氧區(qū)出水內(nèi)循環(huán)回流至厭氧區(qū)進(jìn)水端，與進(jìn)水相混合，內(nèi)循環(huán)水與人工濕地進(jìn)水的體積比為14:1,在啟動(dòng)階段要全部回流，出水量達(dá)到回流量要求后向系統(tǒng)外排水?；亓鞯哪康氖抢迷鬯胸S富的有機(jī)物為反硝化碳源，依靠厭氧區(qū)填料床中存在的大量反硝化菌實(shí)現(xiàn)徹底的反硝化反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生的堿度可彌補(bǔ)后續(xù)硝化反應(yīng)對(duì)堿度的消耗。在上述方法中，人工濕地填料床好氧區(qū)種植耐鹽植物，如鹽角草、短尾燈心草、黃花^尾、水蔥、美人蕉、千屈菜等。以適應(yīng)海水養(yǎng)殖廢水的鹽度鹽植物中由實(shí)驗(yàn)根據(jù)耐鹽性、耐污力、地上部生物量、根系、景觀、易管理、去污效果等指標(biāo)確定黃花秀尾和千屈菜為優(yōu)選植物。在上述方法中，人工濕地填料床厭氧區(qū)放置能為微生物附著提供較大表面積并具有較好除磷效果的人工混合基質(zhì)，由高爐鋼渣和粉煤灰按310:1的體積比配制而成，好氧區(qū)人工混合基質(zhì)由主料和輔料組成，主料按重量百分比計(jì)包括60%~80%的高爐鋼渣、10%~30%的膨潤(rùn)土、10%~20%的沸石，輔料按重量百分比計(jì)包括20%40%的泥炭和60%80%的土壤。主料和輔料的體積比為615:1。下面結(jié)合附圖及其所對(duì)應(yīng)的具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。附圖為應(yīng)用本發(fā)明方法進(jìn)行循環(huán)海水養(yǎng)殖中廢水處理時(shí)，某例人工濕地填料床內(nèi)各型態(tài)氮濃度沿床體長(zhǎng)度的變化曲線圖，圖中顯示，廢水在0.9米的厭氧區(qū)和2.1米的好氧區(qū)中，氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮濃度的變化過程，氨氮從0.84mg/L到0.75mg/L到約0.1mg/L，亞硝酸鹽氮從0.1mg/L到0.01mg/L到0.07mg/L,硝酸鹽氮從0.21mg/L到0.01mg/L到0.13mg/L。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:取某循環(huán)海水養(yǎng)殖池出水，經(jīng)微濾機(jī)進(jìn)行過濾后投入水平潛流耐鹽人工濕地進(jìn)行處理，日流量為0.61m3/d。污水從礫石布水溝投入人工濕地填料床內(nèi)，沿基質(zhì)潛流滲濾從另端出水溝流出，收集后將部分出水內(nèi)循環(huán)回流至進(jìn)水端，與進(jìn)水相混合，內(nèi)循環(huán)水與微濾機(jī)排往人工濕地的水的體積比為2:1,即在人工濕地總進(jìn)水中，有2/3是人工濕地出水。污水流經(jīng)人工濕地過程中利用基質(zhì)過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物代謝等多種途徑完成對(duì)懸浮物質(zhì)、有機(jī)物、氮、磷等的處理，處理效果如表l所示。一典型性運(yùn)行狀態(tài)下填料床內(nèi)各型態(tài)氮濃度沿床體長(zhǎng)度的變化情況如附圖所示。進(jìn)水NH4+-N濃度為1.35mg/L,與內(nèi)循環(huán)水混合后NH4+-N濃度得到稀釋，降為0.84mg/L,內(nèi)循環(huán)水中含有硝化反應(yīng)產(chǎn)物硝酸鹽類物質(zhì)，混合后NCV-N和NCV-N濃度上升至0.10mg/L和0.21mg/L?；旌弦涸谔盍洗仓袧B濾前進(jìn)完成氮的去除，混合液首先進(jìn)入填料床的厭氧區(qū)，依靠吸附于基質(zhì)表面的大量反硝化菌以進(jìn)水中豐富的有機(jī)物為碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)，混合液在滲濾前進(jìn)過程中N(V-N和NCV-N濃度不斷降^氐，同時(shí)也減輕了后續(xù)硝化反應(yīng)的阻力。此后混合液滲濾進(jìn)入好氧區(qū)，依靠填料床中好氧硝化菌的硝化作用以及植物吸收、基質(zhì)吸附的作用，混合液NH4+-N濃度不斷下降，至出水口降至0.1mg/L，人工濕地對(duì)去除率達(dá)到92.6%,出水總無機(jī)氮(NH4+-N+N02--N+N03--N)濃度為0.3mg/L，人工濕地對(duì)總無4幾氮去除率達(dá)到85.7%。人工濕地填料床設(shè)計(jì)尺寸長(zhǎng)x寬x高為3mx2mx0.7m,并分割成厭氧區(qū)在前和好氧區(qū)在后的兩個(gè)區(qū)域，其中厭氧區(qū)長(zhǎng)度為0.9m，好氧區(qū)長(zhǎng)度為2.1m。填料床厭氧區(qū)放置能為微生物附著提供較大表面積并具有較好除磷效果的人工混合基質(zhì)，該基質(zhì)由高爐鋼渣和粉煤灰按6:1的體積比混合而成，不提供氧氣，使其成為厭氧環(huán)境。填料床好氧區(qū)放置能高效吸磷且具有較長(zhǎng)磷吸附飽和壽命的人工混合基質(zhì)，該基質(zhì)由主料和輔料按體積比為9:1的比例組成，其中主料包括70%高爐鋼渣、20%膨潤(rùn)土、10%沸石，輔料為30%泥炭和70%土壤，以上均為重量百分比。并在其上種植通過實(shí)驗(yàn)篩選得到的耐鹽植物黃花鴛尾，依靠植物根系向填料床供氧。表1水平潛流耐鹽人工濕地的處理結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注總無機(jī)氮=NH4+-N+N(V-N+NO廣N實(shí)施例2:取某循環(huán)海水養(yǎng)殖池出水，水質(zhì)指標(biāo)SS為150200mg/L,BODs為1215mg/L,非離子氨為0.150.20mg/L,NH4+-N為1.02.5mg/L,pH值為6.88.0。經(jīng)微濾機(jī)進(jìn)行過濾后投入水平潛流耐鹽人工濕地進(jìn)行處理，日流量為0.51.5m3/d。人工濕地填料床設(shè)計(jì)尺寸長(zhǎng)x寬x高為3mx2mx0.7m，并分割成厭氧區(qū)在前和好氧區(qū)在后的兩個(gè)區(qū)域，其中厭氧區(qū)長(zhǎng)度為0.6m,好氧區(qū)長(zhǎng)度為2.4m。填料床厭氧區(qū)人工混合基質(zhì)由高爐鋼渣和粉煤灰按3:1的體積比混合而成，不提供氧氣，使其成為厭氧環(huán)境。填料床好氧區(qū)人工混合基質(zhì)由主料和輔料按體積比為6:1的比例組成，其中主料包括高爐鋼渣60%(重量)、膨潤(rùn)土20%(重量)、20%沸石(重量)，20%輔料為泥炭(重量)和80%土壤(重量)。并在其上種植通過實(shí)驗(yàn)篩選得到的耐鹽植物黃花秀尾，依靠植物根系向填料床供氧。人工濕地厭氧區(qū)出水部分內(nèi)循環(huán)回流至進(jìn)水端，與進(jìn)水相混合，內(nèi)循環(huán)水占人工濕地總進(jìn)水體積的50%。污水流經(jīng)人工濕地過程中利用基質(zhì)過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物代謝等多種途徑完成對(duì)懸浮物質(zhì)、有機(jī)物、氮、磷等的處理，出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到中國(guó)國(guó)家漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB11607-89)要求。實(shí)施例3:取某循環(huán)海水養(yǎng)殖池出水，水質(zhì)指標(biāo)SS為180300mg/L,BODs為17-25mg/L,非離子氨為0.250.40mg/L,NH4+-N為2.02.8mg/L,pH值為6.6~8.0。經(jīng)微濾機(jī)進(jìn)行過濾后投入水平潛流耐鹽人工濕地進(jìn)行處理，日流量為0.51.5m3/d。人工濕地填料床設(shè)計(jì)尺寸長(zhǎng)x寬x高為3mx2mx0.7m,并分割成厭氧區(qū)在前和好氧區(qū)在后的兩個(gè)區(qū)域，其中厭氧區(qū)長(zhǎng)度為1.2m，好氧區(qū)長(zhǎng)度為1.8m。填料床厭氧區(qū)人工混合基質(zhì)由高爐鋼渣和粉煤灰按10:1的體積比混合而成，不提供氧氣，使其成為厭氧環(huán)境。填料床好氧區(qū)人工混合基質(zhì)由主料和輔料按體積比為15:l的比例組成，其中主料包括高爐鋼渣80%(重量)、膨潤(rùn)土10%(重量)、10%沸石(重量)，輔料為40%泥炭(重量)和土壤60%(重量)。并在其上種植通過實(shí)驗(yàn)篩選得到的耐鹽植物千屈菜，依靠植物根系向填料床供氧。人工濕地厭氧區(qū)出水部分內(nèi)循環(huán)回流至進(jìn)水端，與進(jìn)水相混合，內(nèi)循環(huán)水與人工濕地進(jìn)水的體積比為4:1。污水流經(jīng)人工濕地過程中利用基質(zhì)過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物代謝等多種途徑完成對(duì)懸浮物質(zhì)、有機(jī)物、氮、磷等的處理，出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到中國(guó)國(guó)家漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB11607-89)要求。權(quán)利要求1、一種應(yīng)用人工濕地處理循環(huán)海水養(yǎng)殖中廢水的方法，先經(jīng)微濾機(jī)過濾以去除較大的懸浮顆粒物質(zhì)和雜質(zhì)，然后將微濾機(jī)出水引入人工濕地進(jìn)行處理其特征在于該人工濕地為水平潛流填料床形式，分割成厭氧區(qū)和好氧區(qū)兩部分，厭氧區(qū)和好氧區(qū)的表面積分別為濕地填料床總表面積的20％～40％和80％～60％，并分別依前后設(shè)置，厭氧區(qū)以高爐鋼渣和粉煤灰的混合物為填料，其上不種植任何植物，好氧區(qū)以高爐鋼渣、膨潤(rùn)土、沸石、泥炭和土壤的混合物為填料，其上種植耐鹽植物；微濾機(jī)出水依次流經(jīng)厭氧區(qū)和好氧區(qū)后排出，厭氧區(qū)進(jìn)水中還包含有好氧區(qū)的出水。2、如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用人工濕地處理循環(huán)海水養(yǎng)殖中廢水的方法，其特征在于將一部分填料床好氧區(qū)出水內(nèi)循環(huán)回流至厭氧區(qū)進(jìn)水端，與進(jìn)水相混合，內(nèi)循環(huán)水與人工濕地進(jìn)水的體積比為1~4:1。3、如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用人工濕地處理循環(huán)海水養(yǎng)殖中廢水的方法，其特征在于人工濕地填料床好氧區(qū)上種植有耐鹽植物，為鹽角草、短尾燈心草、黃花鳶尾、水蔥、美人蕉、千屈菜中的一種或若干種。4,其特征在于人工濕地填料床好氧區(qū)所種植的耐鹽植物為黃花秀尾和/或千屈菜。5、如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用人工濕地處理循環(huán)海水養(yǎng)殖中廢水的方法，其特征在于人工濕地填料床厭氧區(qū)放置的人工混合基質(zhì)，由高爐鋼渣和粉煤灰按310:1的體積比配制而成，好氧區(qū)放置的人工混合基質(zhì)由主料和輔料組成，主料按重量百分比計(jì)包括60%~80%的高爐鋼渣、10°/。30%的膨潤(rùn)土、10%~20%的沸石，輔料按重量百分比計(jì)包括20%40%的泥炭和60%~80%的土壤，主料和輔料的體積比為615:1。全文摘要本發(fā)明提供的應(yīng)用人工濕地處理循環(huán)海水養(yǎng)殖中廢水的方法，先經(jīng)微濾機(jī)過濾，然后將微濾機(jī)出水引入人工濕地進(jìn)行處理；該人工濕地為水平潛流填料床形式，分割成前后設(shè)置的表面積比為1～2∶4～3的厭氧區(qū)和好氧區(qū)兩部分，厭氧區(qū)填料上無植物，好氧區(qū)填料上種植耐鹽植物；微濾機(jī)出水依次流經(jīng)厭氧區(qū)和好氧區(qū)后排出，厭氧區(qū)進(jìn)水中還包含有好氧區(qū)的出水。本發(fā)明提供了一種可處理海水的、反硝化能力和脫氮、除磷能力的人工濕地，使污水流經(jīng)人工濕地過程中利用多種途徑完成對(duì)懸浮物質(zhì)、有機(jī)物、氮、磷等的處理，使出水水質(zhì)達(dá)到中國(guó)漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，從而實(shí)現(xiàn)出水的循環(huán)利用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有處理效果好、成本低、環(huán)保無污染的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)C02F3/30GK101407360SQ200810120360公開日2009年4月15日申請(qǐng)日期2008年8月23日優(yōu)先權(quán)日2008年8月23日發(fā)明者曹根庭,晨李,金衛(wèi)紅,鋒高申請(qǐng)人:浙江海洋學(xué)院