一种正渗透水肥一体化的淡水养殖废水处理系统及处理方法技术方案

一种正渗透水肥一体化的淡水养殖废水处理系统及处理方法，属于养殖废水处理技术领域。这种正渗透水肥一体化的淡水养殖废水处理系统包括过滤单元、复合肥正渗透单元、单质肥正渗透单元、鸟粪石结晶分离单元和调节控制单元。该系统及处理方法采用二级肥料汲取液驱动的正渗透工艺处理淡水养殖废水，消除了正渗透汲取液再生的能耗，适用于淡水养殖废水水量大和污染物浓度低的特点以及淡水养殖现场无热源的现状。通过可调节两级肥料汲取液正渗透工艺，兼顾了养殖废水的清水回收率和处理后养殖废水的水质达标这两方面的实际需求。

【技术实现步骤摘要】
一种正渗透水肥一体化的淡水养殖废水处理系统及处理方法
本专利技术涉及一种正渗透水肥一体化的淡水养殖废水处理系统及处理方法，属于养殖废水处理

技术介绍
淡水养殖是利用池塘、江河、湖泊等内陆水域来人工饲养水产经济动物，在带来经济效益的同时，也带来了养殖废水排放、生态环境恶化等问题。淡水养殖大都是开放型半静态，其高密度集约化的养殖模式造成水质易受有机物、农用化学品等的污染，养殖废水中的污染物主要来源于饲料残饵和水产品排泄物，污染物的成分主要是氮磷等营养物。淡水养殖产生的氮磷等污染物会使养殖水质恶化，进而威胁到淡水养殖的安全，淡水养殖废水外排会造成生态环境的破坏，因此养殖废水的高效处理回用已成为淡水养殖产业发展的必由之路。目前国内外淡水养殖废水处理技术主要分为物理、化学和生物三种技术方法，但养殖废水污染物浓度低和排放量大的特点使得现有废水处理技术无法高效和经济的处理废水。过滤、吸附、曝气、吹脱等物理方法和絮凝沉降、化学中和、臭氧消毒等化学方法具有见效快的特点，但成本高、耗能大，容易造成二次污染，因而限制了在实际工程中的应用。生物处理法占地面积大和处理周期长，养殖塘养殖后期要求约7天换水一次，这样换水频率和生物法处理周期间不匹配。因此要开发低成本和处理效率高的养殖废水处理技术。正渗透技术具有能耗低、污染物截留率高、抗污染能力强等优势，正逐步取代精滤、纳滤、反渗透等压力驱动膜法技术用于养殖废水的处理。正渗透中汲取液再生要消耗额外的电能或热能，淡水养殖现场没有热源而只能消耗电能，但是养殖废水污染物浓度低和排放量大的特点使得消耗电能的汲取液再生的成本过高，因此如何进一步降低正渗透废水处理能耗成为一个亟需解决的技术难题。肥料汲取液正渗透技术解决了汲取液再生的难题，可有效降低养殖废水的处理成本。以浓缩肥料为汲取液回收养殖废水中的清水，稀释后的肥料汲取液可直接用作农田灌溉，无需汲取液再生过程。公布号为CN109133523A的中国专利公开了一种基于正渗透的畜禽养殖废水处理装置，采用正渗透和反渗透技术耦合实现处理后废水满足污水排放标准，但反渗透的高压泵电耗高，不适用大排水量的养殖废水处理，处理后废水只是满足了排放标准而外排，没有实现养殖废水的循环利用。《正渗透技术从非常规水源中汲取净水用于农业种植研究》的硕士论文研究了一种浓缩肥料为正渗透驱动溶液的淡水/污水-固体肥料体系的正渗透水通量、反向盐通量等性能，但没有涉及对废水中氮磷污染的回收和废水的循环利用。肥料汲取液正渗透技术用于养殖废水处理还需要解决以下技术问题：（1）养殖废水中的PO43-和NH4+浓度低，通过磷酸盐沉淀（鸟粪石固体肥料）回收氮磷营养物的效率低，有必要采用正渗透技术首先对养殖废水进行预浓缩，提高养殖废水中氮磷营养物的浓度，现有的预浓缩工艺多采用膜蒸馏技术浓缩汲取液或对NH4HCO3汲取液加热分解来完成汲取液的重生，膜蒸馏和NH4HCO3溶液加热分解需要对汲取液加热到40-60℃，但淡水养殖现场通常没有热源，而消耗电能进行汲取液再生使得养殖废水预浓缩成本过高。（2）肥料汲取液正渗透过程中肥料汲取液要被稀释到适用于农田肥料的浓度，同时为提高正渗透废水处理的经济性，要保证汲取液浓度足够高从而保证足够大的水通量通过渗透膜，这样仅靠单级肥料汲取液正渗透很难兼顾稀释后汲取液浓度和正渗透的经济性。（3）正渗透中存在一个重要的缺陷是肥料汲取液中的阳离子会反向透过渗透膜进入养殖废水侧，造成肥料的损失，采用含NH4+单质肥料作为汲取液进行预浓缩时NH4+反向通量大于复合肥料，单质肥料汲取液中肥料的流失会增大养殖废水中的NH4+浓度，养殖废水侧的磷酸盐沉淀化学反应无法消耗过量的NH4+，造成处理后的养殖废水中NH4+超标。因此迫切需要开发一种适用于淡水养殖废水处理回用的工艺，通过高效和经济的回收清水和氮磷污染物实现淡水养殖废水的重复循环利用。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提出一种正渗透水肥一体化的淡水养殖废水处理系统及处理方法。该系统及处理方法采用复合肥和Mg(NO3)2单质肥作为汲取液的二级正渗透技术，通过一级复合肥汲取液正渗透过程预浓缩养殖废水，减少了正渗透汲取液的再生成本，提高了二级单质肥汲取液正渗透中氮磷营养物的回收效率。通过对两级肥料汲取液正渗透中汲取液浓度的调节，兼顾了养殖废水的清水回收率和处理后养殖废水的水质达标这两方面的实际需求。既实现了将养殖废水中氮磷污染物的回收，又实现了淡水养殖废水的低成本循环利用。本专利技术采用如下技术方案：一种正渗透水肥一体化的淡水养殖废水处理系统包括过滤单元、复合肥正渗透单元、单质肥正渗透单元、鸟粪石结晶分离单元和调节控制单元，所述过滤单元包含过滤池和沉淀池，淡水养殖废水管道连接过滤池的进水口，过滤池的出水口连接沉淀池的进水口。所述复合肥正渗透单元包含复合肥正渗透膜装置、第一废水泵、第一汲取液泵、第一调节阀和第一汲取液配浆池，沉淀池的出水口通过第一废水泵连接复合肥正渗透膜装置左上部的进料口，第一汲取液配浆池左侧的汲取液出口通过第一汲取液泵连接复合肥正渗透膜装置右上部的汲取液入口，复合肥正渗透膜装置右下部的汲取液出口通过第一配浆支管、第一调节阀连接第一汲取液配浆池底部的汲取液入口和通过第一排水支管连通农田。所述单质肥正渗透单元包含单质肥正渗透膜装置、第二汲取液泵、第二调节阀和第二汲取液配浆池，第二汲取液配浆池左侧的出料口通过第二汲取液泵连接单质肥正渗透膜装置右上部的汲取液入口，单质肥正渗透膜装置右下部的汲取液出口通过第二配浆支管、第二调节阀连接第二汲取液配浆池底部的汲取液入口和通过第二排水支管连通农田，复合肥正渗透膜装置左下部的出料口连接单质肥正渗透膜装置左上部的进料口。所述鸟粪石结晶分离单元包含结晶反应器、第二废水泵和固体肥料罐，单质肥正渗透膜装置左下部的出料口通过第二废水泵和循环管连接结晶反应器左上部的进料口，结晶反应器左上部的出水口通过出水管连接淡水养殖池，右下部的出料口连接固体肥料罐的进料口，底部的出水口连接循环管；所述调节控制单元包含铵根离子信号检测器和PLC控制器，铵根离子信号检测器设在结晶反应器的出水管上，PLC控制器电连接铵根离子信号检测器、第一调节阀和第二调节阀。所述过滤池内设置沸石层、砂层和活性碳层，沉淀池内设置间隔交错排列的导流板，复合肥正渗透膜装置和单质肥正渗透膜装置通过正渗透膜分隔为原料液室和汲取液室。所述的一种正渗透水肥一体化的淡水养殖废水处理系统的处理方法，包括以下步骤：a）淡水养殖废水经过滤池中的沸石层、砂层、活性炭层过滤后进入沉淀池，通过沉淀池中间隔交错排列的导流板去除养殖废水中的悬浮颗粒，预处理后固体悬浮物浓度低于100mg/L的淡水养殖废水经第一废水泵泵入复合肥正渗透单元继续处理。b）在复合肥正渗透单元中，淡水养殖废水进入复合肥正渗透膜装置的原料液侧，第一汲取液配浆池中浓度为10-20%的复合肥汲取液由第一汲取液泵泵入复合肥正渗透膜装置的汲取液侧，在正渗透膜两侧渗透压的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正渗透水肥一体化的淡水养殖废水处理系统，它包括过滤单元，其特征在于：它还包括复合肥正渗透单元、单质肥正渗透单元、鸟粪石结晶分离单元和调节控制单元，所述过滤单元包含过滤池（1）和沉淀池（2），淡水养殖废水管道连接过滤池（1）的进水口，过滤池（1）的出水口连接沉淀池（2）的进水口；/n所述复合肥正渗透单元包含复合肥正渗透膜装置（4）、第一废水泵（3）、第一汲取液泵（5）、第一调节阀（7）和第一汲取液配浆池（6），沉淀池（2）的出水口通过第一废水泵（3）连接复合肥正渗透膜装置（4）左上部的进料口，第一汲取液配浆池（6）左侧的汲取液出口通过第一汲取液泵（5）连接复合肥正渗透膜装置（4）右上部的汲取液入口，复合肥正渗透膜装置（4）右下部的汲取液出口通过第一配浆支管（6a）、第一调节阀（7）连接第一汲取液配浆池（6）底部的汲取液入口和通过第一排水支管（8a）连通农田（8）；/n所述单质肥正渗透单元包含单质肥正渗透膜装置（10）、第二汲取液泵（9）、第二调节阀（13）和第二汲取液配浆池（11），第二汲取液配浆池（11）左侧的出料口通过第二汲取液泵（9）连接单质肥正渗透膜装置（10）右上部的汲取液入口，单质肥正渗透膜装置（10）右下部的汲取液出口通过第二配浆支管（11a）、第二调节阀（13）连接第二汲取液配浆池（11）底部的汲取液入口和通过第二排水支管（8b）连通农田（8），复合肥正渗透膜装置（4）左下部的出料口连接单质肥正渗透膜装置（10）左上部的进料口；/n所述鸟粪石结晶分离单元包含结晶反应器（14）、第二废水泵（12）和固体肥料罐（15），单质肥正渗透膜装置（10）左下部的出料口通过第二废水泵（12）和循环管（14b）连接结晶反应器（14）左上部的进料口，结晶反应器（14）左上部的出水口通过出水管（14a）连接淡水养殖池，右下部的出料口连接固体肥料罐（15）的进料口，底部的出水口连接循环管（14b）；/n所述调节控制单元包含铵根离子信号检测器（16）和PLC控制器（17），铵根离子信号检测器（16）设在结晶反应器（14）的出水管（14a）上，PLC控制器（17）电连接铵根离子信号检测器（16）、第一调节阀（7）和第二调节阀（13）。/n...

【技术特征摘要】
1.一种正渗透水肥一体化的淡水养殖废水处理系统，它包括过滤单元，其特征在于：它还包括复合肥正渗透单元、单质肥正渗透单元、鸟粪石结晶分离单元和调节控制单元，所述过滤单元包含过滤池（1）和沉淀池（2），淡水养殖废水管道连接过滤池（1）的进水口，过滤池（1）的出水口连接沉淀池（2）的进水口；
所述复合肥正渗透单元包含复合肥正渗透膜装置（4）、第一废水泵（3）、第一汲取液泵（5）、第一调节阀（7）和第一汲取液配浆池（6），沉淀池（2）的出水口通过第一废水泵（3）连接复合肥正渗透膜装置（4）左上部的进料口，第一汲取液配浆池（6）左侧的汲取液出口通过第一汲取液泵（5）连接复合肥正渗透膜装置（4）右上部的汲取液入口，复合肥正渗透膜装置（4）右下部的汲取液出口通过第一配浆支管（6a）、第一调节阀（7）连接第一汲取液配浆池（6）底部的汲取液入口和通过第一排水支管（8a）连通农田（8）；
所述单质肥正渗透单元包含单质肥正渗透膜装置（10）、第二汲取液泵（9）、第二调节阀（13）和第二汲取液配浆池（11），第二汲取液配浆池（11）左侧的出料口通过第二汲取液泵（9）连接单质肥正渗透膜装置（10）右上部的汲取液入口，单质肥正渗透膜装置（10）右下部的汲取液出口通过第二配浆支管（11a）、第二调节阀（13）连接第二汲取液配浆池（11）底部的汲取液入口和通过第二排水支管（8b）连通农田（8），复合肥正渗透膜装置（4）左下部的出料口连接单质肥正渗透膜装置（10）左上部的进料口；
所述鸟粪石结晶分离单元包含结晶反应器（14）、第二废水泵（12）和固体肥料罐（15），单质肥正渗透膜装置（10）左下部的出料口通过第二废水泵（12）和循环管（14b）连接结晶反应器（14）左上部的进料口，结晶反应器（14）左上部的出水口通过出水管（14a）连接淡水养殖池，右下部的出料口连接固体肥料罐（15）的进料口，底部的出水口连接循环管（14b）；
所述调节控制单元包含铵根离子信号检测器（16）和PLC控制器（17），铵根离子信号检测器（16）设在结晶反应器（14）的出水管（14a）上，PLC控制器（17）电连接铵根离子信号检测器（16）、第一调节阀（7）和第二调节阀（13）。


2.根据权利要求1所述的一种正渗透水肥一体化的淡水养殖废水处理系统，其特征在于，所述过滤池（1）内设置沸石层、砂层和活性碳层，沉淀池（2）内设置间隔交错排列的导流板，复合肥正渗透膜装置（4）和单质肥正渗透膜装置（10）通过正渗透膜分隔为原料液室和汲取液室。


3.根据权利要求1所述的一种正渗透水肥一体化的淡水养殖废水处理系统的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
a）淡水养殖废水经过滤池（1）中的沸石层、砂层、活性炭层过滤后进入沉淀...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洛鹏，孙相群，杜宝国，
申请(专利权)人：启东市麦迪逊清水源环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32