[发明专利]一种养殖尾排水中高浓度磷酸盐的去除方法

说明书

本发明公开了一种养殖尾排水中高浓度磷酸盐的去除方法及系统，包括如下步骤：(1)收集循环水养殖系统排出的残饵粪便；(2)待生物絮团处理氨氮的能力稳定后，利用蠕动泵序批式泵入含有较高浓度磷酸盐的养殖尾排水，添加有机碳源；(3)待水体中的磷酸盐降至一定浓度以下，且沉淀后，排出上清水和部分生物絮团；(4)从尾排水收集装置中泵入一定量的残饵粪便到悬浮式生物反应器，利用已有的生物絮团接种培养新的生物絮团，待生物絮团稳定后，再泵入养殖废水，进行新一轮的处理。本申请实现了废弃物的资源化利用。去除时间短，去除效率高，不需要很大的占地面积，维护简单，可控性强。

技术领域

本发明属于化工环保技术领域，具体地说，是一种养殖尾排水中高浓度磷酸盐的去除方法。

背景技术

磷(P)所有生物体必不可少的营养元素。水体中的磷被鱼虾的可利用性比较低，养殖过程中需要从饲料中获取。水产配合饲料中通常含有1％左右的磷,约60-86％的饲料磷通过鱼虾的尿液和粪便排出。大部分磷的相关化合物对水生动物或植物没有明显的毒性作用。研究表明100mg/L的磷酸盐对实验鱼、水蚤和藻类没有明显的致死作用。养殖水体中的磷酸盐通常不会超过100mg/L，尤其是池塘养殖等水体，磷酸盐的浓度通常不到10mg/L。因此，水产养殖过程中通常不会特意除磷。投放到养殖水中、未被吸收的磷将以溶解或颗粒形式保留在水产养殖系统中或随尾排水一起排放。

磷是淡水生态系统的限制性营养元素，是导致许多淡水生态系统富营养化藻类大量繁殖的关键诱因，且其限值非常低(0.05mg/L)，水产养殖尾排水中的磷一直广受关注。我国地表水环境指标标准(GB3838-2002)将湖泊或水库中总磷(TP)的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水中的磷分别为0.01、0.025和0.05mg/L。美国和日本规定其湖泊或水库中的TP浓度水平不高于0.05mg/L。泰国污染控制部门(PCD)将海水/微咸水的TP限制为0.4mg P/L，淡水中为0.5mgP/L。加拿大魁北克环境部规定一个生产周期的水产养殖排放的磷限制在每吨渔获物小于4.2kg的磷。循环水养殖系统(Recirculating Aquaculture Systems,RAS)主要特点是通过物理、化学和生物学等方法实现养殖水的重复利用。因为换水率比较低(流水养殖的水交换率50m3/kg鱼饲料，RAS中仅为0.1m3/kg鱼饲料)，养殖密度又比较高(50kg/m3以上)，RAS的尾排水中的氮和磷的浓度比换水养殖模式的尾排水要高很多，比如，RAS的固液分离器反冲洗水中的TP范围为12.5至85.6mg P/L，尾排水中的硝酸盐可以高达500mg/L。

与从水产养殖过程中去除氮相比，去除磷相关的研究比较少。去除养殖水体中的磷的目的主要是为了减少尾排水的中的磷进而降低甚至消除其对环境的负面影响。因此，磷的处理通常是离线处理，处理后的水不会返回到水产养殖系统而直接排放。同养殖尾排水中的氮的处理相比，磷的处理更加困难。氮素可以通过反硝化转化成氮气排出，但磷形成的气态磷化氢有剧毒，而且需要在极度厌缺氧条件下才能形成。同时磷也是非常保守的元素，在水体中可以非常稳定的存在。常用的除磷方法包括物理吸附、化学沉淀或使用细菌、藻类或植物的生物过程进行处理。增强型生物除磷是基于聚磷积累生物的细菌相关除磷过程。近年来使用反硝化菌实现同步脱氮除磷受到了广泛关注。理化吸附需要考虑回收和吸附剂的成本。依靠藻类和植物处理时间比较长，占地面积比较大。反硝化反应器的处理效率较高，但有较高的设备成本和运行成本。

磷是地球上不可再生的资源之一，全球磷储量短缺是可以预测的。养殖尾排水中磷的回收利用既可以降低对环境的污染，也可以一定程度上提高不能被鱼虾利用的磷的再利用性。生物絮团是细菌、原生动物、细胞外聚合物、藻类(有时)和有机碎屑的聚集体，可以直接喂食杂食性水生动物，或加入配合饲料中。研究表明，生物絮团含30-40％的胞外聚合物。生物絮团可以在序批式反应器中生产，利用RAS中机械过滤器或生物过滤器的反冲洗排出的污泥和有机碳作为生长介质。之前的几项研究表明，使用RAS废水产生的生物絮团代替鱼粉可显著促进虾的生长。

发明内容