技术领域
[0001] 本
发明涉及涉及
水产养殖尾水处理技术领域，具体涉及一种水产养殖尾水处理及循环装置。
背景技术
[0002] 由于市场需求增加，我国水产养殖业逐步走上集约化发展的道路，网箱、网栏、工厂化养殖等集约化养殖方式规模逐年扩大。而目前我国大多数工厂化水产养殖基地的设施设备落后，现代化、标准化和自动化程度较低，而且未建
污水处理设施或是通过改造但不能达到处置排放标准，导致养殖所产生的污染物大部分直排
水体环境，当大量含未消化
饲料、
排泄物以及抗生素的污水直接排入水体或超过水体受纳能
力时，将导致水体环境严重恶化，不仅对环境产生巨大的负面影响，同时也限制了水产养殖业的可持续发展。
[0003] 水产养殖尾水中主要包含有机物、
氨氮、亚
硝酸盐、硝酸盐、磷等污染物。其特点为水量较大，污染物种类较少而且含量变化小，污染物主要为有机物、氮、磷等营养盐，故大部分水产养殖尾水为微污染水，污染负荷相对比较低，属于低
碳氮比污水。目前的技术存在需要外加碳源、处理时间长、脱氮除磷效率低、成本高且维护不便等问题。为了降低水产养殖所带来的环境污染，同时确保水产养殖业的健康可持续发展，亟需寻求一些高效低成本的水产养殖尾水处理技术。
发明内容
[0004] 本发明提出了一种水产养殖尾水处理及循环装置，该水产养殖尾水处理及循环装置主要由前置复合粗滤池、两级
串联式
生物沸石曝气滤池、
活性炭快滤池、紫外线消毒、下层设备间等单元组成。A、B、C、D、E、F六个池体以不同的连通方式构成：前置复合粗滤池A；第1生物沸石曝气滤池B；中间储水池C；第2生物沸石曝气滤池D；活性炭快滤池E；清水池F。A中为
粉煤灰滤料及复合
钢渣滤料，B、D中为固定的生物沸石填料，且B、D池底布置了曝气装置，通过曝气空气由下而上与尾水分别以同向流（升流式进水）和逆向流（降流式进水）的方式
接触，通过DO、污染物等在液相（尾水）、气相(空气)与固相（
生物膜）间的传质作用与搅动作用，实现对污染物的降解与水质的
净化。
[0005] 实现本发明的技术方案是：一种水产养殖尾水处理及循环装置，依次包括相连通的前置复合粗滤池A、第1生物沸石曝气滤池B、中间储水池C、第2生物沸石曝气滤池D、活性炭快滤池E和清水池F，所述前置复合粗滤池A和第1生物沸石曝气滤池B之间通过管道Ⅰ连通，第1生物沸石曝气滤池B和中间储水池C之间通过溢流堰相连。
[0006] 所述前置复合粗滤池A上设有布水管，前置复合粗滤池A内从上到下依次设有粉煤灰滤料层、复合钢渣滤料层和砾石承托层Ⅰ，前置复合粗滤池A底部设有管道Ⅰ，管道Ⅰ上设有止回
阀和
电磁阀。
[0007] 优选的，所述粉煤灰滤料主要由粉煤灰制成，所述粉煤灰是
煤粉在悬浮燃烧条件下经受热面吸热后冷却形成的，在表面
张力的作用下，其表面疏松多孔，
比表面积大且具有活性基团和
吸附特性。
[0008] 进一步优选的，所述粉煤灰滤料的粒径为6～8mm。
[0009] 优选的，所述复合钢渣滤料层由一种免烧复合钢渣组成。复合钢渣滤料具有粒径均匀、强度高、比表面积大、孔隙率高、性能稳定等特性，更易于在实际工程中应用。复合钢渣滤料具有优良的磷去除效能和
碱度释放能力，对磷的去除率始终保持在80%以上。
[0010] 进一步优选的，所述免烧复合钢渣的制备方法如下：将取自钢
铁冶炼厂的废弃钢渣球磨成粉，并以
水泥作为添加剂进行滤料
造粒，既避免了粉末钢渣应用过程中的流失问题，同时简化了滤料制作工序，省略高温烧制过程。滤料成球后，经筛选、养护等工序获得粒径为3～5 mm的球状复合滤料胚体，将胚体浸入到6mol/L的氢
氧化钠溶液中，保持固液比为1∶1，在105℃下水热改性6个小时，制备出免烧复合钢渣滤料。该复合钢渣滤料的粒径为3～
3 2/
5mm，堆积
密度为1.0975g/cm ，孔隙率为36.78%，比表面积为20.65 m g，抗压强度为5.15 MPa，磨损率为1.20%，
破碎率为0.40%。
[0011] 优选的，所述粉煤灰滤层的高度为1.0～1.2m，所述复合钢渣滤料层的高度为0.9～1.0m，所述砾石承托层的高度为0.5～0.6m。
[0012] 所述第1生物沸石曝气滤池B内从上到下依次设有生物沸石填料层Ⅰ、卵石承托层Ⅰ、空气管和
支撑滤板Ⅰ，所述溢流堰上设有闸阀。
[0013] 所述生物沸石填料层采用富二价阳离子斜发天然沸石作为生物沸石的载体，所采用天然沸石的粒径为1.5～2.5mm，通过特定的物化生物处理进行生物沸石培养。沸石具备网架状的特殊空间结构和相互连接的孔穴和孔道，使得其比表面积极大(400～800m2/g)。另外，由于沸石构架上的碱和碱土
金属离子极易与水溶液中的阳离子发生交换作用。从而使沸石具有良好的吸附、交换性能。同时它对细菌有富集作用，因为沸石的微孔结构适于
微生物生长繁殖，对微生物无毒害，因此沸石是一种理想的生物载体。
[0014] 进一步优选的，所述生物沸石填料的培养方法如下：取污水厂
曝气池活性
污泥于第1生物沸石曝气滤池中，气水比为4∶1，进行动态接种培养。通过20d的培养，当出水NH3-N的去除率稳定在93%左右时，即生物沸石培养成功。
[0015] 生物沸石填料层Ⅰ的厚度为2.5m～3.0m所述卵石承托层的厚度为0.4～0.5m。
[0016] 所述中间储水池C底部设有吸水
泵Ⅰ，吸水泵Ⅰ与布水器Ⅰ相连，布水器Ⅰ位于第2生物沸石曝气滤池D内。所述布水器Ⅰ与所述中间储水池C的吸水泵Ⅰ由管道联通。
[0017] 所述第2生物沸石曝气滤池D内从上到下依次设有生物沸石填料层Ⅱ、卵石承托层Ⅱ和支撑滤板Ⅱ，卵石承托层Ⅱ和支撑滤板Ⅱ之间设有滤头Ⅰ，第2生物沸石曝气滤池D底部设有吸水泵Ⅱ。所述滤头Ⅰ为ABS长柄滤头，兼做曝气和出水布水装置，布置于卵石承托层Ⅱ底部。所述生物沸石填料层Ⅱ的厚度为2.0m～2.5m，所述卵石承托层Ⅱ的厚度为0.4～0.5m。
[0018] 所述活性炭快滤池E内设有布水器Ⅱ，布水器Ⅱ与吸水泵Ⅱ相连，所述活性炭快滤池E内从上到下依次设有颗粒活性炭滤层、砾石承托层Ⅱ和支持垫板，砾石承托层Ⅱ和支持垫板之间设有滤头Ⅱ。所述颗粒活性炭滤层由颗粒活性炭组成，所述颗粒活性炭采用水蒸气法制成，BET比表面积为1037m2/g，总孔容积为0.8152mL/g，粒度为4～10目，强度为93%。
[0019] 所述滤头Ⅱ为ABS长柄滤头，兼做气
反冲和出水布水装置，布置于砾石承托层Ⅱ底部。
[0020] 所述第1生物沸石曝气滤池B、第2生物沸石曝气滤池D、活性炭快滤池E和清水池F下方分别设有B池反冲洗进水口、D池反冲洗进水口、E池反冲洗进水口和F池反冲洗进水口，B池反冲洗进水口、D池反冲洗进水口、E池反冲洗进水口和F池反冲洗进水口均与反冲洗水干管相连。
[0021] 优选的，所述第1生物沸石曝气滤池B、第2生物沸石曝气滤池D构成两级串联生物曝气滤池。
[0022] 所述第1生物沸石曝气滤池B、第2生物沸石曝气滤池D、活性炭快滤池E下端还设有空气管道，空气管道与空压机相连。
[0023] 所述中间储水池C、第2生物沸石曝气滤池D、活性炭快滤池E和清水池F下方还设有反冲洗排水干管，反冲洗排水干管的一端穿过中间储水池C置于溢流堰处；反冲洗排水干管上还设有支管Ⅰ和支管Ⅱ，支管Ⅰ置于中间储水池C内，且支管Ⅰ的端部置于第2生物沸石曝气滤池D内，支管Ⅱ置于活性炭快滤池E和清水池F之间、端部置于活性炭快滤池E内。
[0024] 所述清水池F内还设有紫外线消毒设备。所述清水池F包括紫外线消毒设备，同时兼做反冲洗水池。所述活性炭快滤池E与所述清水池F通过管路联通，管路上设置止回阀和电磁阀。
[0025] 所述水产养殖尾水处理及循环装置下部分为设备间，主要由空压机、
电机组、反冲洗泵以及各种管路组成，所述空压机、电机组、反冲洗泵皆基于PLC系统。
[0026] 本发明的有益效果是：（1）本发明中，由于水产养殖尾水为较低碳氮比（C/N）污水，故采用两级串联式生物沸石曝气滤池，能够在较低C/N下高效去除污水中的有机物和氨氮。而生物沸石曝气滤池对于TP的去除效率不高，且生物沸石曝气滤池采用小颗粒的均质滤料，对进水SS有要求，一般要求控制在50～60mg/L，故在前端设置一个粗滤池，经过粗滤池中的粉煤灰滤料和复合钢渣滤料协同过滤-吸附作用下，可以降低水体SS的同时除去TP。
[0027] （2）本发明中，由于生物膜生长、固着在比表面积较大的沸石填料上，使得生物曝气滤池中容纳大量微生物，表现出容积负荷高、
水力停留时间短的优点，同时保证滤池在污泥负荷较低的情况下运行，为进一步降解有机污染物提供了可靠的保证。同时本装置无需外加添加碳源，通过前端粗滤池和两级串联式生物沸石曝气滤池就可极大去除尾水中的有机物和氮磷等污染物。
[0028] （3）本发明中，装置内部结构安排合理，充分利用结构布局来设计尾水的进出水方式以及反冲洗进水及排水方式，减少了
水头损失，使这处理过程进行顺畅。同时由于装置各池的水力停留时间较短，所以处理时效高，无二次污染。
[0029] （4）本发明中，所采用的粉煤灰滤料、复合钢渣滤料、生物沸石填料的原材料皆为经济材料，同时对于填料粒径与反冲洗水量的关系进行考究，采用合理经济的粒径，这些都降低了装置的造价。而且以粉煤灰和钢渣为滤料具有废物再生和资源化利用环境效应。同时该装置占地面积小，运行操作简单，维护方便。
附图说明
[0030] 为了更清楚地说明本发明
实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031] 图1为本发明的结构示意图。
[0032] 图2为前置复合粗滤池A的结构示意图。
[0033] 图3为第1生物沸石曝气滤池B和中间储水池C的结构示意图。
[0034] 图4为第2生物沸石曝气滤池D的结构示意图。
[0035] 图5为整体结构示意图。
具体实施方式
[0036] 下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037] 如图1所示，一种水产养殖尾水处理及循环装置，依次包括相连通的前置复合粗滤池A、第1生物沸石曝气滤池B、中间储水池C、第2生物沸石曝气滤池D、活性炭快滤池E和清水池F，所述前置复合粗滤池A和第1生物沸石曝气滤池B之间通过管道Ⅰ7连通，第1生物沸石曝气滤池B和中间储水池C之间通过溢流堰35相连。
[0038] 如图2所示，所述前置复合粗滤池A上设有布水管1，前置复合粗滤池A内从上到下依次设有粉煤灰滤料层2、复合钢渣滤料层3和砾石承托层Ⅰ4，前置复合粗滤池A底部设有管道Ⅰ7，管道Ⅰ7上设有止回阀5和电磁阀6。其中粉煤灰滤料层2的粒径为6～8mm，粉煤灰滤料层2的高度为1.0～1.2m，所述复合钢渣滤料层3的高度为0.9～1.0m，所述砾石承托层Ⅰ4的高度为0.5～0.6m。
[0039] 如图3所示，所述第1生物沸石曝气滤池B内从上到下依次设有生物沸石填料层Ⅰ34、卵石承托层Ⅰ10、空气管9和支撑滤板Ⅰ8，所述溢流堰35上设有闸阀36。生物沸石填料层Ⅰ
34采用天然沸石的粒径为1.5～2.5mm，厚度为2.5m～3.0m，所述卵石承托层Ⅰ10的厚度为
0.4～0.5m。
[0040] 如图3所示，所述中间储水池C与第1生物沸石曝气滤池B通过溢流堰35相连，溢流口设有闸阀，所述中间储水池C底部设有吸水泵Ⅰ16，吸水泵Ⅰ16与布水器Ⅰ42相连，布水器Ⅰ42位于第2生物沸石曝气滤池D内。
[0041] 如图4所示，所述第2生物沸石曝气滤池D内从上到下依次设有生物沸石填料层Ⅱ41、卵石承托层Ⅱ20和支撑滤板Ⅱ21，卵石承托层Ⅱ20和支撑滤板Ⅱ21之间设有滤头Ⅰ18，第2生物沸石曝气滤池D底部设有吸水泵Ⅱ22。生物沸石填料层Ⅱ41采用天然沸石的粒径为
2.5～4.5mm，厚度为2.0m～2.5m，所述卵石承托层Ⅱ20的厚度为0.4～0.5m。
[0042] 所述活性炭快滤池E内设有布水器Ⅱ43，布水器Ⅱ43与吸水泵Ⅱ22相连，所述活性炭快滤池E内从上到下依次设有颗粒活性炭滤层44、砾石承托层Ⅱ25和支持垫板26，砾石承托层Ⅱ25和支持垫板26之间设有滤头Ⅱ24。
[0043] 结合图1所示，所述水产养殖尾水处理及循环装置下部分为设备间，主要由空压机11、电机组、反冲洗泵32以及各种管路组成。
[0044] 所述第1生物沸石曝气滤池B、第2生物沸石曝气滤池D、活性炭快滤池E和清水池F下方分别设有B池反冲洗进水口12、D池反冲洗进水口17、E池反冲洗进水口23和F池反冲洗进水口37，B池反冲洗进水口12、D池反冲洗进水口17、E池反冲洗进水口23和F池反冲洗进水口37均与反冲洗水干管15相连。
[0045] 所述第1生物沸石曝气滤池B、第2生物沸石曝气滤池D、活性炭快滤池E下端还设有空气管道14，空气管道14与空压机11相连。所述空压机11通过空气管道14与所述第1生物沸石曝气滤池B、所述第2生物沸石曝气滤池D、所述活性炭快滤池E连接，各进气口设置气阀。
[0046] 所述中间储水池C、第2生物沸石曝气滤池D、活性炭快滤池E和清水池F下方还设有反冲洗排水干管28，各进水口设置电磁阀。反冲洗排水干管28的一端穿过中间储水池C置于溢流堰35处；反冲洗排水干管28上还设有支管Ⅰ48和支管Ⅱ49，支管Ⅰ48置于中间储水池C内，且支管Ⅰ48的端部置于第2生物沸石曝气滤池D内，支管Ⅱ49置于活性炭快滤池E和清水池F之间、端部置于活性炭快滤池E内。
[0047] 所述清水池F内还设有紫外线消毒设备47。
[0048] 具体的，结合图5所示，水产养殖尾水通过布水管1均匀进入前置粗滤池A并向下渗透，养殖尾水首先经过粉煤灰滤料层2，截留住尾水中的杂质和悬浮物，并通过粉煤灰对磷元素的吸附作用初步除磷。接着尾水经过复合钢渣滤料层3，继续除去水中的杂质和悬浮物，同时由于复合钢渣滤料具有优良的磷去除效能和碱度释放能力，进一步除去磷元素，尾水经过前置粗滤池SS去除率为95%，有机物去除率为50%，磷的去除率为80～85%。接着粗滤水通过砾石承托层由管道Ⅰ7进入第1生物沸石曝气滤池B的进水空间，进水方式为升流式，水流通过支撑滤板Ⅰ8、卵石承托层Ⅰ10进入生物沸石填料层Ⅰ34，布置于卵石承托层Ⅰ10中的空气管9此时作曝气管为滤料表面的生物膜供氧，生物膜中的微生物氧化降解水中的有机物、氮、磷等污染物。第1生物沸石曝气滤池B的气水比设置为2：1，水力停留时间设置为1.0h，则有机物、氮、磷的去除率分别为89%、93%、46%。第1生物沸石曝气滤池B由溢流堰35出水进入中间储水池C，装置正常运行时闸阀常开，由于第1生物沸石曝气滤池B与第2生物沸石曝气滤池D的水力停留时间不用，故设中间储水池C作过渡池。中间储水池C的水通过池底的吸水泵Ⅰ16再经布水器Ⅰ42进入第2生物沸石曝气滤池D，进水方式为降流式，水通过生物沸石填料层Ⅱ41，位于卵石承托层Ⅱ20底的滤头Ⅰ18兼做曝气和出水布水装置，曝气为滤料表面的生物膜供氧，生物膜中的微生物氧化降解水中的有机物、氮、磷等污染物。第2生物沸石曝气滤池D的气水比设置为1：1，水力停留时间设置为1.5h，且NH3-N、CODMn、
浊度和总磷的去除率分别为95%、34%、90%和35%。接着，第2生物沸石曝气滤池D由滤头Ⅰ18出水进入出水空间，由吸水泵Ⅱ22再经布水器Ⅱ43进入活性炭快滤池E，进水方式为降流式，水通过颗粒活性炭滤层44，其中位于砾石承托层Ⅱ25底的滤头Ⅱ24兼做气反冲和出水布水装置，颗粒活性炭滤层44降低水体的浊度和
色度，进一步净化水质。活性炭快滤池E由滤头Ⅱ24出水进入出水空间，通过管道进入清水池F，F清水池中设置紫外线消毒设备47，灭杀水体中细菌等有毒物质。同时，清水池F作反冲洗水池，可通过反冲洗水泵32对第1生物沸石曝气滤池B、第2生物沸石曝气滤池D、活性炭快滤池E进行冲洗。第1生物沸石曝气滤池B、第2生物沸石曝气滤池D、活性炭快滤池E的冲洗方式皆为气-水联合反冲洗，以空气反冲→（停止30s～1min）→水反冲（清洗）→空气-水共同反冲→（停止30s～1min）水反冲（清洗）的顺序和方式进行1～2次交替运行，最后用水洗，时间为20～30min。三个池子按照顺序一天冲洗一个池子，所需水量分别为处理水量的20%、18%、20%左右。冲洗时装置要停止运行，且不冲洗的其他池子各阀
门要关闭完全。经过处理后的出水浊度≤5NTU，CODMn≤8mg/L，TP≤0.2mg/L，TN≤
1.5mg/L，DO≥3.0mg/L，达到排放标准，且可以作为干净水源进行循环使用。
[0049] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
