一种利用微生物技术实现水产养殖尾水达标排放的净化处理方法与流程

本发明属于水产养殖尾水处理，尤其属于一种利用微生物技术实现水产养殖尾水达标排放的净化处理方法。

背景技术：

1、当前我国淡水水产养殖规模化、集约化程度持续提升，尾水年排放量超300亿吨，尾水中氮磷、残饵粪便等污染物超标排放是诱发流域水体富营养化的核心诱因，行业亟需低成本、运行稳定、可实现资源回收的尾水达标处理技术。

2、当前主流的淡水养殖尾水处理工艺以分阶段式生化处理组合工艺为代表，其工作原理为依次经厌氧池反硝化脱氮、好氧池硝化降解氨氮、化学絮凝池除磷，最终经生态塘深度处理后排放，该工艺技术成熟、处理负荷适配性强，目前在国内规模化养殖基地的应用占比超60%。但该工艺存在明确缺陷：一是脱氮与除磷过程需在独立池体完成，占地面积大，且反硝化过程高度依赖乙酸钠、葡萄糖等外源碳源，运行成本较采用内源碳源的工艺高40%以上；二是化学除磷会产生大量含磷危废污泥，无法实现磷资源的回收利用，存在二次污染风险。

3、另一类主流技术为菌藻共生处理技术，其通过构建菌藻协同体系实现污染物的同步降解，运行能耗低、无化学药剂投加引发的二次污染，多用于中小型散户养殖尾水处理。但该技术缺陷突出：一是菌藻体系的脱氮除磷效率受温度、光照等环境因素影响极大，水质波动时出水达标稳定性不足；二是除磷依赖菌藻同化吸收，磷富集效率低且无法定向回收，尾水中总磷去除率普遍低于60%，难以满足《淡水养殖尾水排放要求》一级标准。

4、上述现有技术均无法同时实现养殖尾水碳源自给、同步脱氮除磷、磷资源闭环回收的多重需求，严重制约了淡水养殖尾水处理的降本增效与资源化发展，亟需开发适配淡水养殖尾水水质特征的新型处理技术。

技术实现思路

1、针对现有养殖尾水处理工艺占地大、碳源成本高、磷资源难回收、出水达标稳定性差的不足，本发明提供了一种利用微生物技术实现水产养殖尾水达标排放的净化处理方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种利用微生物技术实现水产养殖尾水达标排放的净化处理方法，包括以下步骤：

4、s1、预处理与内源碳源制备：养殖尾水经格栅去除大颗粒悬浮物后，将截留的残饵粪便研磨制浆，与格栅出水共同送入交替运行的水解酸化池，所述水解酸化池通过至少两组并联的密闭池体组成，池内投加定向产酸菌剂，将大分子有机物转化为挥发性脂肪酸，作为后续处理的内源碳源；

5、s2、同步脱氮除磷：水解酸化池出水送入至少两组并联的固定化生物膜反应池，两组反应池交替切换运行，所述反应池内填充有生物膜载体和可拆卸的吸附除磷模块，其中生物膜载体上固定化有好氧异养硝化-反硝化菌群，在微曝气条件下，利用步骤s1所述内源碳源，在同一反应池内同步完成有机物降解、氨氮氧化和反硝化脱氮，同时含磷尾水流经吸附除磷模块实现磷酸盐的富集；

6、s3、除磷模块再生与磷回收：当吸附除磷模块吸附饱和时，将饱和模块从当前运行的反应池中取出，转移至再生单元进行脱附，获得富磷脱附液，同时将另一组反应池切换为运行状态，所述富磷脱附液经鸟粪石结晶反应回收磷资源，脱附后的吸附模块经中和、清洗后返回反应池继续使用；

7、s4、生态稳化与出水：固定化生物膜反应池出水送入生态稳化池，经复合填料吸附截留及挺水植物吸收去除残余氮磷，经植物收割与填料再生将氮磷移出系统，出水经消毒后排放或回用。

8、进一步的，步骤s1中所述水解酸化池的两组池体按12~24h周期交替切换运行；所述定向产酸菌剂为丁酸梭菌、乳酸乳球菌和凝结芽孢杆菌按质量比2~3:1~2:1复配的组合物；所述水解酸化池的ph控制为6.0~7.5，水力停留时间为6~12h；所述水解酸化池的密闭池体顶部设有集气罩并配置水封装置，用于维持池内厌氧环境以保证丁酸梭菌的产酸活性，同时定期排放池内产生的沼气。

9、进一步的，步骤s2中所述生物膜载体为多孔聚氨酯海绵或组合纤维球，所述吸附除磷模块为内置改性镧基生物炭的透水网格盒；所述改性镧基生物炭填充于网格盒内，模块可独立拆卸和更换；所述反应池内生物膜载体的填充比为15%~30%，吸附除磷模块的填充比为10%~20%。

10、进一步的，步骤s2中所述好氧异养硝化-反硝化菌群为假单胞菌属、芽孢杆菌属和产碱杆菌属的复配菌剂；所述生物膜载体表面还固定化有小球藻形成菌藻共生体系，菌剂与小球藻的生物量比例为3~5:1；所述固定化生物膜反应池设有透光窗或内置led光源，光照强度为2000~5000 lux。

11、进一步的，步骤s2中所述微曝气采用微孔曝气盘，通过溶解氧反馈控制曝气量，使反应池内溶解氧浓度维持在0.5~2.0mg/l，反应温度控制为15~35℃，水力停留时间为8~16h。

12、进一步的，步骤s2中所述反应池内还设有微电流强化系统，所述微电流强化系统包括电极和电源，所述电极为碳毡电极，电极间距为1~5cm，电流密度为0.1~1.0ma/cm2，采用直流或脉冲电源，通电1h断电3h；所述微电流强化系统适用于氯离子浓度低于250mg/l的淡水养殖尾水；当氯离子浓度高于250mg/l时，停止运行微电流系统，仅依靠生物膜和菌藻共生体系完成脱氮除磷。

13、进一步的，步骤s3中所述脱附采用质量浓度为2%~5%的naoh溶液浸泡2~4h；脱附完成后，吸附模块用酸液中和至ph 7.0~8.0，再用清水冲洗至中性后返回反应池；所述富磷脱附液泵入鸟粪石结晶反应器，将富磷脱附液ph调节至8.5~9.5，若脱附液中铵根离子浓度不足，则投加氯化铵至镁、氮、磷的摩尔比为1.2~1.5:1:1，反应30~60min，固液分离得到鸟粪石沉淀；结晶后的上清液返回水解酸化池或固定化生物膜反应池继续处理。

14、进一步的，步骤s1中所述研磨制浆的浆液粒径不大于2mm；控制浆液回流量，使进入水解酸化池的混合液中bod5/tn比值不低于3，且cod/tn比值不低于6；当水质波动导致碳氮比不足时，投加葡萄糖或乙酸钠作为补充碳源。

15、进一步的，步骤s4中所述生态稳化池的复合填料为沸石、生物炭和牡蛎壳按质量比2:2:1混合得到，填料填充比为20%~30%；所述挺水植物为芦苇、香蒲、菖蒲中的一种或多种组合。

16、进一步的，步骤s4中所述消毒方式为紫外线消毒，紫外线剂量不低于30mj/cm2；若采用次氯酸钠消毒，需控制加氯量使出水余氯浓度不高于0.1mg/l。

17、本发明具有如下有益效果：

18、本发明通过将养殖尾水预处理阶段截留的残饵粪便研磨制浆后，送入交替运行的水解酸化池定向转化为挥发性脂肪酸作为内源碳源，同时采用交替运行的固定化生物膜反应池，在同一反应单元内同步完成脱氮除磷全流程，有效解决了现有分阶段工艺需设置独立脱氮、除磷单元导致的占地面积大、高度依赖外源碳源导致运行成本偏高的问题。

19、本发明通过在固定化生物膜反应池内设置可拆卸的吸附除磷模块，吸附饱和后转移至再生单元脱附得到富磷脱附液，再经鸟粪石结晶反应实现磷资源的定向回收，脱附后的除磷模块可循环使用，有效解决了现有化学除磷工艺产生大量含磷危废、磷资源无法回收利用的二次污染问题。

20、本发明采用溶解氧反馈控制的微曝气模式匹配好氧异养硝化-反硝化菌群与菌藻共生体系的代谢需求，同时配置适配不同水质条件的可选微电流强化系统，有效解决了现有菌藻处理工艺受环境因素影响大、水质波动时出水氮磷达标稳定性不足的问题。本技术方案采用模块化设计，无需对现有养殖尾水处理设施进行大规模土建改造即可完成工艺升级适配，可广泛适用于不同养殖品种、不同养殖规模的淡水养殖场景尾水处理需求，工艺运行调控便捷、负荷适配性强，具备极高的行业推广价值。