一種利用周叢藻類處理養殖場廢水的方法與流程
2023-05-01 04:22:11
本發明屬於有機廢水生物治理技術領域，涉及一種利用周叢藻類有效處理養殖場廢水的方法，尤其涉及一種利用周叢藻類有效處理養豬廢水中氮磷的方法。
背景技術：
隨著畜禽養殖技術的發展，分散式生豬養殖正在逐漸轉化為規模化的生豬生產模式，這種大批量的集中養殖方式必然會產生大量富含氮磷等營養物質和微生物的豬糞廢水。而這種規模化的養豬場主要建在城、鎮附近，顯然沒有足量的農業用地來受納這些汙水，若不經過處理就直接排放，必然導致附近湖泊和河流水體的汙染和富營養化，所以規模化生豬養殖導致的環境汙染問題逐漸引起了大家的關注。
周叢藻類是指生長在水體中各種基質表面上的藻類、細菌和碎屑組成的複合群落，具有天然的淨化和過濾作用，它通過對氮磷營養的吸收、吸附、氧化分解、沉澱和儲存作用調節了水體的營養水平，它既是初級生產者，又是營養物質流動的主要調節者，是水體富營養化治理和恢復過程中不可替代的重要環節。研究發現周叢藻類不僅對廢水中的氮磷具有良好的吸收和滯留作用，而且還對水體中的懸浮顆粒物質具有良好的吸附和沉澱作用，能夠有效降低水體中氮磷的營養水平，增加水體透明度。人們先後將周叢藻類應用於自來水生產的預處理、氧化塘、汙水處理廠和水產循環養殖系統等。
中國專利CN103663672A提出的「一種利用刮食性魚類和周叢生物聯合控制湖泊富營養化的方法」，是利用人工基質生長的周叢生物對水體中的氮磷進行有效吸收和轉化，而周叢生物是刮食性魚類的餌料，所以再放養一定量的刮食性魚類，去刮食基質上的周叢生物，從而達到降低水體中氮磷營養物質濃度和提高漁產量的目的。該技術在控制湖泊富營養化方面雖取得了一定的效果，但由於周叢生物的生長需要足夠的光照和營養條件，較低的營養水平或較深富營養化湖泊水體中周叢生物的生物量難以提高，所以利用刮食性魚類和周叢生物聯合控制湖泊富營養化的方法難以實現，直接推廣應用還存在一些問題。但目前尚未見到利用周叢藻類去除養豬廠廢水中氮磷的相關報導。
技術實現要素：
本發明提供了一種利用周叢藻類有效去除養殖廠廢水中氮磷的方法，淨化規模化家禽家畜養殖過程中產生的大量富含氮磷的糞便廢水，淨化後的水可用於農田灌溉、園林綠化等，且處理後的周叢藻類易於收穫，可用作肥料或飼料，有效實現廢水的良性生態循環。
為達到以上目的，本發明採用如下技術方案：
一種利用周叢藻類處理養殖場廢水的方法，包括以下步驟：將適合周叢藻類附著且易收放的人工基質放入天然富營養化水體中，水體中的周叢藻類接種至人工基質上；將預處理後的養殖場廢水排入室外的環形處理池中，然後將附著有周從藻類的人工基質均勻放入環形處理池中，處理8～12天，接種在尼龍網上的周叢藻類能夠利用太陽光，在養殖場廢水中生長的同時，有效去除廢水中的氮磷，養殖場廢水經處理後，其中總氮、總磷和COD的去除率分別為86.5～94.8％、93.4～98.7％和91.5～95.6％。
具體包括以下步驟：(1)將適合周叢藻類附著且易收放的人工基質放入天然富營養化湖泊沿岸帶的水下0.2～0.5m處，培養8～15天後，取回附著生長有大量周叢藻類的人工基質待用；
(2)將養殖場廢水在沉澱池靜置沉澱4～8小時後，將初步沉澱的廢水移入絮凝池，再用汙水絮凝劑處理，經過濾網過濾後得到COD值在500～800mg·L-1的待淨化處理的養殖場廢水；
(3)將步驟(2)中預處理後的養殖場廢水排入室外的環形處理池中；
(4)將完成接種後的人工基質豎直放入環形處理池中，每天進行自然光照，經過8～12天處理後，水體中總氮、總磷和COD的去除率分別為86.5～94.8％、93.4～98.7％和91.5～95.6％；
(5)處理完畢後的廢水作為農田灌溉、園林綠化用水進行使用，而附著有周從藻類的人工基質在處理完畢2～3批養殖場廢水後，將其取出並收集其上的周從藻類作為農業肥料或漁業養殖飼料進行使用。
所述的人工基質為花崗巖塊、PVC板、聚乙烯網或尼龍網。
所述的人工基質優選為尼龍網，其長為50～70cm，寬30～50cm，孔徑為1mm。
所述處理池中設置有水泵，開啟水泵控制廢水的流速為0.02～0.05m/s。
與現有技術相比，本發明提供的技術方案具有以下優點：1、本發明所提供的方法對廢水中氮磷以及COD的去除率高，試驗結果表明，培養8～12天後，水體總氮、總磷和COD的去除率分別為86.5～94.8％、93.4～98.7％和91.5～95.6％；周叢藻類附著網對水體總氮、總磷和COD的日去除率分別是0.8～27.8、0.6～32.8和2～80mg·m-2·d-1。經過8～12天的處理後，廢水的總氮、總磷和COD分別由處理前的初始濃度40～80、10～15和500～800mg·L-1降低至5～8、2～4和20～50mg·L-1，淨化後的水可為農田灌溉、園林綠化等提供用水。2、周叢藻類附著網經過連續2～3批廢水的處理後，在將其替換為新的同時，收穫老的周叢藻類附著網，能夠作為農業肥料或漁類養殖業飼料使用。3、此發明設計簡單，成本低廉，只需提供適合的人工基質、光照及廢水就能正常運行，具有操作容易、成本低廉和環境安全等優點，適於推廣。
具體實施方式
下面結合具體實施例對此發明進行詳細具體的說明，但是本發明的保護範圍並不局限於以下實施例。
實施例1
本實施例中所採用的具體處理方法如下：
首先，選擇適合周叢藻類附著生長的尼龍網做人工基質，將30片左右的尼龍網(長寬為50×30cm，網徑1mm)固定在富營養化湖泊沿岸帶水深為0.3～0.5m的湖底，培養8～15天後，得到附著有大量周叢藻類的尼龍網。在接種周叢藻類的後期，將來自城郊某養豬廠的豬糞廢水在直徑和高分別為1和2m的圓柱漏鬥形沉澱池中靜置沉澱4～8小時後，再將初步沉澱的廢水移入另一個規格和大小相同的絮凝池，按1:2的比例加入絮凝劑殼聚糖和海藻酸鈉(0.2～0.5g·L-1)處理20～30min，經汙水過濾網過濾後，再依據測定的初始COD值，用自來水將其稀釋到500～800mg·L-1左右，得到待淨化處理的豬糞廢水。
其次，選用長寬高為4×2×1.5m的環形跑道池作為豬糞廢水處理池(每次處理的廢水量約為處理池總容積2/3)，將其修建在陽光充足的室外，同時在處理池的一端放置水泵，使水體流速約為0.02～0.05m/s。用鐵絲將20片接種有周叢藻類的尼龍網均勻固定於0.2m的水面下(與水面垂直)，直接利用自然光照作為周叢藻類生長的光源。參照國家環境保護總局《水和廢水監測分析方法》(2002)，每隔4天分別測定水體的總氮、總磷和COD。通過多次重複試驗發現，周叢藻類附著網在連續處理二批豬糞廢水，每批處理時間均為12天時，這兩批水體的總氮、總磷、COD的去除率分別高達91.5和94.8％、96.4和95.7％、92.5和96.7％；周叢藻類附著網對水體總氮、總磷和COD的日去除率均值分別是5.8、12.3和21.6mg·m-2·d-1。豬糞廢水的總氮、總磷和COD分別由處理前的初始濃度58、13和520mg·L-1降低至7.3、3.8和28mg·L-1。對處理後的周叢藻類進行周期性地收穫。