专利名称：一种生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及海水处理工艺，具体是利用生物滤器与膜过滤联合处理的方式，达到海水净化、循环使用的目的，属于海水养殖的水处理工艺技术领域。
背景技术：
现有的海水循环养殖系统包含多级处理单元，其中最为关键的是以生物滤器为主的生物处理部分。此类工艺目前分为两大类，第一类为传统生物滤器，以去除有机物和氨氮为主要目的，同时能够截留部分大颗粒污染物，此类生物滤器结构和运行条件简单，如浸没式生物滤器、转鼓生物滤器。另一类则是以去除循环水体中的颗粒物为主要目的的生物滤器，此类滤器结构和控制条件均较为复杂，如微珠滤器、砂滤器。生物滤器通过填料及附着其上的生物膜滤除循环水中大颗粒物并分解为溶解性有机物和氨氮，而溶解性污染物则可以通过微生物氧化作用得以去除，恢复水体水质。但生物滤器在实际操作与应用中存在如下不足(I)生物滤器的填料对水体中颗粒物特别是超细颗粒的去除能力差；(2)生物滤器处理效果不稳定，出水颗粒及有机物含量或相应的去除效果有周期性波动；(3)滤器中生物膜构成整个养殖系统微生物源，因而滤器对病原菌的控制和调节能力差。膜过滤工艺是利用膜材料的物理过滤作用截留废水中的有机、无机颗粒物以及各种微生物从而达到净化水质的目的；截留下的颗粒物及微生物则通过反冲洗操作排空。因而膜组件可以截留海水养殖水体中几乎所有的颗粒物、微生物及固态营养物质，但对溶解性污染物如氨氮和有机物则没有去除能力，即膜过滤工艺不具备循环净化养殖水体的功能；而另一方面膜过滤工艺与活性污泥工艺结合而成的膜生物反应器工艺对养殖废水中溶解性污染物的去除效果与生物滤器类似，但因成本高尚难以在生产规模的循环水养殖中大量应用。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，首先利用生物滤器对大颗粒污染物截留并对其他污染物氧化降解，去除水体中的主要污染杂质，然后通过膜过滤将水体中残留的小颗粒污染物和微生物截留，达到净化水体、循环使用的目的。相比传统生物滤器工艺，本发明工艺既保留了传统的生物滤器对循环养殖水体中溶解性污染的高效去除能力的优点，又通过调整海水处理工艺步骤，充分利用膜过滤工艺出水颗粒物和微生物含量低的特点，形成高效、安全、稳定的循环养殖水体处理工艺。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，提供一种生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，一种生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，包括以下步骤
(I)预处理将待处理废水通过格栅过滤和泡沫分离进行预处理；(2)生物滤器初步过滤经过预处理的废水进入生物滤器，生物滤器中填充挂有生物膜的竹环填料，竹环填料水力停留时间维持在0. 5-0. 75h，在温度14-22°C，D0>6. 7mg/L，pH值为7. 3-8. 0的条件下，废水通过填料过滤及生物膜接触氧化，初步过滤净化处理；
(3)膜过滤单元中度过滤经过生物滤器的废水进入膜过滤单元，膜过滤单元由过滤柱和膜组件组成，过滤柱水力停留时间< lhr，膜组件通过抽吸泵辅助进行膜过滤出水，抽吸泵产生跨膜压差为10-30KPa ；
(4)蓄水池沉淀经过膜过滤单元中度过滤的废水进入蓄水池，沉淀待用。上述的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，其中，步骤(2)中的生物滤器填充占总容积60-80%的竹环填料，竹环填料经过60-75天挂膜期后，表面挂有成熟的生物膜。上述的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，其中，生物滤器至少每月进行I次反冲洗和排污。上述的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，其中，步骤(3)中的膜过滤单元至少设置两组。上述的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，其中，步骤(3)中的过滤柱设置废水过滤进出管道以及反冲洗排空管道，膜组件废水过滤时间与膜组件反冲洗时间比为6h:5min ;当跨膜压差>30KPa或水力停留时间>lh时，暂停该组膜过滤单元进水，并执行膜组件化学清洗，膜组件为PVDF超滤膜。上述的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，其中，膜组件化学清洗顺序使用盐酸和碳酸氢钠溶液进行清洗恢复膜通量。上述的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，其中，步骤(4)中的蓄水池容量满足一次膜组件反冲洗所用净水量。经过步骤(I)预处理以及(2)生物滤器初步过滤以后，相应的SS去除率为0飞7% (生物膜脱落可导致无去除效果)，COD去除率16%-50%，TAN去除率为46%_71%。经过步骤(3)膜过滤单元中度过滤后，几乎可以去除所有的颗粒物和微生物(去除率为99. 99%)，并可将COD去除率提升至67% 85% ;膜组件反冲洗和化学清洗可以将膜污染物和过滤柱中积累的颗粒物去除掉，设计至少2组膜过滤单元，以保证膜组件的化学清洗和检修不会影响养殖水体的循环使用。生物滤器中竹环填料截留颗粒物形成絮团淤积在填料层或生物滤器中因而本工艺需要每月I次进行反冲洗和排污。海水含有的金属离子易形成沉淀物堵塞膜组件超滤膜膜孔，并且无机沉淀与有机堵塞贡献的阻力比约为1，因而化学清洗时需要顺序使用酸和碱溶液按照膜产品维护要求进行清洗方能够恢复膜通量。本发明具有如下优点及有益效果
1、保留生物滤器工艺的优势，生物滤器对于微污染的养殖废水中污染物均有一定的去除效果且工艺结构简单，运行成本低；
2、生物滤器出水中颗粒物含量低，再利用膜过滤工艺处理，能够在满足去除微细颗粒和微生物的要求的基础上，使用通量较大的过滤膜组件，相比膜生物反应器，减少膜使用量，有效降低运行成本；3、生物滤器出水污染物特别是微生物和颗粒物含量往往不稳定，经过膜过滤工艺达到稳定，并且切断了生物滤器对整个循环养殖系统的影响；
4、膜过滤单元对微生物的去除率极高，且不会对循环系统造成其他副作用，是高效安全的过滤和消毒方式。5、适应性强，采用本发明对于循环水养殖水体中氨氮、有机物等溶解性污染物和颗粒物以及微生物均能进行高效处理，并且出水能满足鱼类养殖水质要求，工艺具有较高的安全性和稳定性。
图I是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
实施例I
本实施例废水检测指标为总氨氮=0. 25mg/L, C0D=12mg/L,亚硝酸氮=0. 004mg/L, SS=250mg/L，微生物含量=107CFU/mL。本实施例的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，包括以下步骤
(1)预处理将待处理废水通过格栅过滤和泡沫分离进行预处理；
(2)生物滤器初步过滤经过预处理的废水进入生物滤器，生物滤器填充占总容积70% 的竹环填料，竹环填料经过75天挂膜期后，表面挂有成熟的生物膜。竹环填料水力停留时间维持在0. 5h，在温度22°C，D0>6. 7mg/L，pH值为7. 3的条件下，废水通过填料过滤及生物膜接触氧化，初步过滤净化处理。(3)膜过滤单元中度过滤经过生物滤器的废水进入膜过滤单元，膜过滤单元设置两组，膜过滤单元由过滤柱和膜组件组成，过滤柱水力停留时间lhr，膜组件通过抽吸泵辅助进行膜过滤出水，抽吸泵产生跨膜压差为IOKPa ；
(4)蓄水池沉淀经过膜过滤单元中度过滤的废水进入蓄水池，沉淀待用。上述步骤(2)中，生物滤器填充占总容积60%的竹环填料，竹环填料经过60天挂膜期后，表面挂有成熟的生物膜。生物滤器至少每月进行I次反冲洗和排污。上述步骤(3)中的过滤柱设置废水过滤进出管道以及反冲洗排空管道，膜组件废水过滤时间与膜组件反冲洗时间比为6h:5min ;当跨膜压差>30KPa或水力停留时间>lhr 时，暂停该组膜过滤单元进水，并执行膜组件化学清洗，膜组件为PVDF超滤膜，膜组件化学清洗顺序使用盐酸和碳酸氢钠溶液进行清洗，以恢复膜通量。上述步骤(4)中的蓄水池容量满足一次膜组件反冲洗所用净水量。经过步骤(2)生物滤器初步过滤，HRT=O. 75h，浸没式生物滤器，废水检测指标为 总氨氮=0. 12mg/L, C0D=10mg/L,亚硝酸盐氮=0. 01mg/L, SS=80mg/L,微生物含量=IO6CFU/
mLo经过步骤(3)膜过滤单元中度过滤，HRT〈lh，废水检测指标为总氨氮=0. 18mg/ L，C0D=4. 2mg/L，亚硝酸盐氮=0. 01mg/L，检测不出SS，微生物含量<102CFU/mL。实施例2
本实施例废水检测指标为总氨氮=2. 20mg/L, C0D=4mg/L,亚硝酸氮=0. 091mg/L, SS=15mg/L，微生物含量=105CFU/mL。
本实施例的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，包括以下步骤
(1)预处理将待处理废水通过格栅过滤和泡沫分离进行预处理；
(2)生物滤器初步过滤经过预处理的废水进入生物滤器，生物滤器填充占总容积70% 的竹环填料，竹环填料经过60天挂膜期后，表面挂有成熟的生物膜。竹环填料水力停留时间维持在O. 75h，在温度14°C，D0>6. 7mg/L, pH值为8. 0的条件下，废水通过填料过滤及生物膜接触氧化，初步过滤净化处理。(3)膜过滤单元中度过滤经过生物滤器的废水进入膜过滤单元，膜过滤单元设置两组，膜过滤单元由过滤柱和膜组件组成，过滤柱水力停留时间O. 7hr，膜组件通过抽吸泵辅助进行膜过滤出水，抽吸泵产生跨膜压差为30KPa ；
(4)蓄水池沉淀经过膜过滤单元中度过滤的废水进入蓄水池，沉淀待用。上述步骤(2)中，生物滤器填充占总容积80%的竹环填料，竹环填料经过75天挂膜期后，表面挂有成熟的生物膜。生物滤器至少每月进行I次反冲洗和排污。上述步骤(3)中的过滤柱设置废水过滤进出管道以及反冲洗排空管道，膜组件废水过滤时间与膜组件反冲洗时间比为6h:5min ;当跨膜压差>30KPa或水力停留时间>lh 时，暂停该组膜过滤单元进水，并执行膜组件化学清洗，膜组件为PVDF超滤膜，膜组件化学清洗顺序使用盐酸和碳酸氢钠溶液进行清洗，以恢复膜通量。上述步骤(4)中的蓄水池容量满足一次膜组件反冲洗所用净水量。经过步骤(2)生物滤器初步过滤，HRT=O. 75h，浸没式生物滤器，废水检测指标为 总氨氮=1. 3mg/L, C0D=2mg/L,亚硝酸盐氮=0. lmg/L, SS=7mg/L,微生物含量=104CFU/mL。经过步骤(3)膜过滤单元中度过滤，HRIXlh，废水检测指标为总氨氮=1. 31mg/ L，COD=L 8mg/L，亚硝酸盐氮=0. lmg/L，检测不出SS，微生物含量<102CFU/mL。实施例3
本实施例废水检测指标为总氨氮=1. 50mg/L, C0D=8mg/L,亚硝酸氮=0. 050mg/L, SS=100mg/L,微生物含量=106CFU/mL。本实施例的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，包括以下步骤
(1)预处理将待处理废水通过格栅过滤和泡沫分离进行预处理；
(2)生物滤器初步过滤经过预处理的废水进入生物滤器，生物滤器填充占总容积70% 的竹环填料，竹环填料经过70天挂膜期后，表面挂有成熟的生物膜。竹环填料水力停留时间维持在O. 65h，在温度18°C，D0>6. 7mg/L, pH值为7. 8的条件下，废水通过填料过滤及生物膜接触氧化，初步过滤净化处理。(3)膜过滤单元中度过滤经过生物滤器的废水进入膜过滤单元，膜过滤单元设置两组，膜过滤单元由过滤柱和膜组件组成，过滤柱水力停留时间O. 5hr，膜组件通过抽吸泵辅助进行膜过滤出水，抽吸泵产生跨膜压差为30KPa ；
(4)蓄水池沉淀经过膜过滤单元中度过滤的废水进入蓄水池，沉淀待用。上述步骤(2)中，生物滤器填充占总容积65%的竹环填料，竹环填料经过70天挂膜期后，表面挂有成熟的生物膜。生物滤器至少每月进行I次反冲洗和排污。上述步骤(3)中的过滤柱设置废水过滤进出管道以及反冲洗排空管道，膜组件废水过滤时间与膜组件反冲洗时间比为6h:5min ;当跨膜压差>30KPa或水力停留时间>lh 时，暂停该组膜过滤单元进水，并执行膜组件化学清洗，膜组件为PVDF超滤膜，膜组件化学清洗顺序使用盐酸和碳酸氢钠溶液进行清洗，以恢复膜通量。上述步骤(4)中的蓄水池容量满足一次膜组件反冲洗所用净水量。经过步骤(2)生物滤器初步过滤，HRT=O. 65h，浸没式生物滤器，废水检测指标为 总氨氮=0. 8mg/L, C0D=6mg/L,亚硝酸盐氮=0. 05mg/L, SS=45mg/L,微生物含量=105CFU/mL。经过步骤(3)膜过滤单元中度过滤，HRT〈lh，废水检测指标为总氨氮=0. 35mg/ L，C0D=2. 8mg/L，亚硝酸盐氮=0. 05mg/L，检测不出SS，微生物含量<102CFU/mL。实施例4
本实施例废水检测指标为总氨氮=0. 85mg/L, C0D=10mg/L,亚硝酸氮=0. 076mg/L, SS=50mg/L，微生物含量=106CFU/mL。本实施例的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，包括以下步骤
(1)预处理将待处理废水通过格栅过滤和泡沫分离进行预处理；
(2)生物滤器初步过滤经过预处理的废水进入生物滤器，生物滤器填充占总容积70% 的竹环填料，竹环填料经过70天挂膜期后，表面挂有成熟的生物膜。竹环填料水力停留时间维持在0. 60h，在温度20°C，D0>6. 7mg/L, pH值为7. 5的条件下，废水通过填料过滤及生物膜接触氧化，初步过滤净化处理。(3)膜过滤单元中度过滤经过生物滤器的废水进入膜过滤单元，膜过滤单元设置两组，膜过滤单元由过滤柱和膜组件组成，过滤柱水力停留时间0. 5hr，膜组件通过抽吸泵辅助进行膜过滤出水，抽吸泵产生跨膜压差为30KPa ；
(4)蓄水池沉淀经过膜过滤单元中度过滤的废水进入蓄水池，沉淀待用。上述步骤(2)中，生物滤器填充占总容积70%的竹环填料，竹环填料经过72天挂膜期后，表面挂有成熟的生物膜。生物滤器至少每月进行I次反冲洗和排污。上述步骤(3)中的过滤柱设置废水过滤进出管道以及反冲洗排空管道，膜组件废水过滤时间与膜组件反冲洗时间比为6h:5min ;当跨膜压差>30KPa或水力停留时间>lh 时，暂停该组膜过滤单元进水，并执行膜组件化学清洗，膜组件为PVDF超滤膜，膜组件化学清洗顺序使用盐酸和碳酸氢钠溶液进行清洗，以恢复膜通量。上述步骤(4)中的蓄水池容量满足一次膜组件反冲洗所用净水量。经过步骤(2)生物滤器初步过滤，HRT=O. 60h，浸没式生物滤器，废水检测指标为 总氨氮=0. 35mg/L, C0D=8mg/L,亚硝酸盐氮=0. 06mg/L, SS=22mg/L,微生物含量=105CFU/mL。经过步骤(3)膜过滤单元中度过滤，HRT〈lh，废水检测指标为总氨氮=0. 15mg/ L，C0D=3. 2mg/L，亚硝酸盐氮=0. 05mg/L，检测不出SS，微生物含量<102CFU/mL。以上所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其他形式的限制， 任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，包括以下步骤(1)预处理将待处理废水通过格栅过滤和泡沫分离进行预处理；(2)生物滤器初步过滤经过预处理的废水进入生物滤器，生物滤器中填充挂有生物膜的竹环填料，竹环填料水力停留时间维持在0. 5-0. 75h，在温度14-22°C，D0>6. 7mg/L，pH值为7. 3-8. 0的条件下，废水通过填料过滤及生物膜接触氧化，初步过滤净化处理；(3)膜过滤单元中度过滤经过生物滤器的废水进入膜过滤单元，膜过滤单元由过滤柱和膜组件组成，过滤柱水力停留时间< lhr，膜组件通过抽吸泵辅助进行膜过滤出水，抽吸泵产生跨膜压差为10-30KPa ；(4)蓄水池沉淀经过膜过滤单元中度过滤的废水进入蓄水池，沉淀待用。
2.根据权利要求I所述的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，其中，步骤(2)中的生物滤器填充占总容积60-80%的竹环填料，竹环填料经过60-75天挂膜期后， 表面挂有成熟的生物膜。
3.根据权利要求I或2所述的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，其中， 生物滤器至少每月进行I次反冲洗和排污。
4.根据权利要求I所述的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，其中，步骤(3)中的膜过滤单元至少设置两组。
5.根据权利要求I或4所述的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，其中， 步骤(3)中的过滤柱设置废水过滤进出管道以及反冲洗排空管道，膜组件废水过滤时间与膜组件反冲洗时间比为6h:5min ;当跨膜压差>30KPa或水力停留时间>lh时，暂停该组膜过滤单元进水，并执行膜组件化学清洗，膜组件为PVDF超滤膜。
6.根据权利要求5所述的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，其中，膜组件化学清洗顺序使用盐酸和碳酸氢钠溶液进行清洗以恢复膜通量。
7.根据权利要求I所述的生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，其中，步骤(4)中的蓄水池容量满足一次膜组件反冲洗所用净水量。
全文摘要
本发明提供一种生物滤器与膜过滤联合处理海水养殖循环水工艺，包括以下步骤(1)预处理；(2)生物滤器初步过滤；(3)膜过滤单元中度过滤；(4)蓄水池沉淀。首先，利用生物滤器对大颗粒污染物截留并对其他污染物氧化降解，去除水体中的主要污染杂质，然后通过膜过滤将水体中残留的小颗粒污染物和微生物截留，达到净化水体、循环使用的目的。相比传统生物滤器工艺，本发明工艺既保留了传统的生物滤器对循环养殖水体中溶解性污染的高效去除能力的优点，又通过调整海水处理工艺步骤，充分利用膜过滤工艺出水颗粒物和微生物含量低的特点，形成高效、安全、稳定的循环养殖水体处理工艺。
文档编号C02F9/14GK102603126SQ201210095150
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者刘思涛, 刘鹰, 李贤 , 沈加正, 罗荣强 申请人:青岛三高智达海洋科技有限公司