豆秸作為生物法反硝化脫氮碳源的用途制造技術

本發明專利技術涉及豆秸作為生物法反硝化脫氮的碳源的用途。本發明專利技術還涉及了一種水體的反硝化脫氮方法以及一種用于循環水產養殖系統的脫氮系統。本發明專利技術以豆秸作為固體碳源，接種活性污泥后用于水體的反硝化脫氮處理，能在短時間內除去水體中的絕大部分氮元素，豆秸來源廣泛，成本低廉。采用了豆秸作為碳源進行水產養殖循環水的脫氮處理，可在不換水、不添加藥劑的條件下，維持循環系統中的硝酸鹽氮濃度不超過10mg/L、pH值穩定在7-8。本發明專利技術提供的脫氮系統結構簡單，實用性強，可方便地用于各種循環水產養殖系統中，具有非常廣闊的應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及生物法反硝化脫氮領域，具體涉及豆秸作為生物法反硝化脫氮碳源的用途以及一種水體的反硝化脫氮方法。
技術介紹
隨著我國城市化進程的加快和水資源、土地資源的日益緊缺，建立集約和現代化的循環水產養殖模式成為一種大趨勢。循環水產養殖是漁業生產新的經營方式，具有占地面積小、生產集中、產量高、效益好等優點，是發展現代漁 業生產的現實選擇。在循環水產養殖中，水質凈化是核心技術。在循環水產養殖系統中，魚類所食餌料的80%以上作為廢棄物(主要為氨氮和有機物)排入水中。氨氮和亞硝酸鹽對水生生物有明顯的毒副作用，因而對于其控制引起了很大的重視，技術也比較成熟。通過沉淀、過濾和生物凈化，能有效去除養殖水體中的有機物，并把氨氮轉化為硝酸鹽，使水質得到一定程度的改善。但由于不具備反硝化功能，常造成系統中硝酸鹽的大量積累。高密度養殖水體中硝酸鹽的濃度會積累達500mg/L。盡管硝態氮對養殖對象的毒性比相同濃度的氨氮和亞硝態氮低得多，但是硝態氮也會影響養殖對象的生長，造成養殖對象生長速度減緩，成活率降低，免疫力下降等。甚至是中等濃度的硝態氮(30-60mg/L)也會影響養殖對象的組織發育和激素分泌，導致體質變弱甚至死亡，特別是在局部貧氧環境中(如系統管道和水流低速區)，硝酸鹽會轉化為亞硝酸鹽，使毒性增強。養殖生產中往往靠大量換水來降低硝酸鹽濃度，日均換水率達10-20%，不但造成了水資源和能源的巨大浪費，而且富含硝酸鹽的養殖廢水直接排放，加劇了對環境的污染。此外，循環養殖中的常規水處理系統由于存在硝化作用，會使系統的PH值降低，所以需要加堿中和或進行換水保證適宜的PH值。公開號為CN 101200332A的專利以去除養殖水中的硝酸鹽為目的，通過硫自養反硝化與異養反硝化相結合來去除硝酸鹽，工藝流程長，而且會有硫酸根及硫化氫等副產物生成。
技術實現思路
為克服現有技術中缺乏低成本、有效的脫氮工藝，擴展微生物反硝化脫氮領域的碳源種類，本專利技術的目的是提供豆秸作為生物法反硝化脫氮的碳源的用途。本專利技術還提供了一種水體的反硝化脫氮方法，所述方法以豆秸為碳源對水體進行生物法反硝化脫氮處理。具體地，所述反硝化脫氮方法為以豆秸作為碳源接種活性污泥并進行微生物馴化，然后將水體通過所述豆秸即可。水體在接種后豆秸中的停留時間和水體中的氮元素含量有關，還與水體的流量、豆秸的用量等有關，可由本領域普通技術人員根據實際情況來確定，只要達到預定的脫氮效果即可。上述反硝化脫氮方法可以應用于任何含氮的水體中，如未經過任何處理的地下水、養殖污水等氮含量較高的水體，或是經過一定處理工藝后仍含有較多氮素的水體。優選地，所述水體為循環水產養殖系統的循環水。本專利技術還提供了一種用于循環水產養殖系統的脫氮系統，包括柱狀的上流式反硝化反應器，所述反硝化反應器中填充有接種了活性污泥的豆秸，填充高度為所述反硝化反應器高度的1/2 2/3。所述反硝化反應器為空心的柱狀容器，進水口位于容器下方，出水口位于容器上方，其材質可以為有機玻璃、高分子聚合物、陶瓷、玻璃等，其容積可以根據欲處理的水體的流量來確定。所述反硝化反應器還可直接采用現有技術中的任一種，如中國專利ZL200910076445. 7等公開的反硝化反應器。 其中，脫氮系統還包括容積式水泵，所述水泵與所述反硝化反應器的入水口相連。優選地,所述水泵為螺動泵或計量泵。待處理的水體首先通過容積式水泵定量輸入反硝化反應器的入水口，然后通過所述反應器從上方出水口流出再返回至養殖系統中進行回用，由于反硝化反應器的脫氮功能，出水中的氮含量大大降低，因此出水可循環利用，極大節約了水產養殖的用水量，從而大幅降低的養殖成本。本專利技術技術方案具有以下優點(I)以常見的、廉價的豆秸作為固體碳源，接種活性污泥后用于水體的反硝化脫氮處理，可在短時間內除去水體中的絕大部分氮元素，豆秸來源廣泛，成本低廉，能夠降低生物法反硝化脫氮工藝的成本。(2)采用了豆秸作為碳源進行水產養殖循環水的脫氮處理，可維持循環系統中的硝酸鹽氮濃度不超過10mg/L、氨氮濃度低于O. 15mg/L、亞硝酸鹽氮濃度低于O. Olmg/L，水體質量好，避免了大量換水維持水體質量，大幅降低了水產養殖的成本，也有利于水資源的節約利用，符合可持續發展的趨勢。(3)采用了豆秸作為碳源進行水產養殖循環水的脫氮處理，可維持循環系統中的pH值穩定在7-8，不必額外添加化學藥劑調節系統pH值，進一步減少了水體污染來源。(4)本專利技術提供的脫氮系統結構簡單，實用性強，可方便地用于各種循環水產養殖系統中，具有非常廣闊的應用前景。附圖說明圖I是實施例I所述兩組養殖系統(水族箱)中循環水的硝酸鹽變化情況對比圖；圖2是實施例I所述兩組養殖系統(水族箱)中循環水的pH值變化情況對比圖；圖3是實施例2所述的采用了本專利技術脫氮系統的水產養殖系統；圖中1、水產養殖系統(水族箱);2、過濾系統；3、蠕動泵；4、反硝化反應器進水口 ；5、豆秸；6、反硝化反應器；7、反硝化反應器出水口。具體實施方式以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。實施例I豆秸作為碳源在水產養殖系統中反硝化脫氮的應用一、脫氮系統的制備( I)碳源準備采用直徑為4cm、高40cm的空心柱狀有機玻璃容器作為反硝化反應器。將曬干的豆秸剪成長度約為I厘米的小段，在清水中浸泡過夜，浙干，然后將豆秸填充至上述反硝化反應器中作為碳源，填充高度約為反應器高度的三分之二。反硝化反應器為上流式反應器，底部設置入水口用于進水，上部設置 出水口用于出水。(2)反應器的接種和微生物的馴化向自來水中加入硝酸鈉，使硝酸鹽氮的濃度在50mg/L左右，加入取自北京石景山用于處理生活污水的活性污泥，污泥濃度約為2mg/L-4mg/L。將所得的含有活性污泥的配水通過蠕動泵輸入反硝化反應器中，上流式進水，出水由反應器上部的出水口排出。出水再通過蠕動泵輸入反應器形成循環，由此對反應器進行接種以及反硝化微生物的馴化。按以上方式連續運行5天，水流速為100-150mL/h。上述脫氮系統還包括一個蠕動泵，待處理水首先通過蠕動泵定量輸入反硝化反應器的入水口，然后通過反應器后從上方出水口流出即完成脫氮處理。二、脫氮系統的應用平行運行2個容積約為21. 5L的循環水產養殖系統(水族箱)，水族箱自帶過濾系統，用以去除養殖水中的C0D、氨氮和亞硝酸鹽。水族箱內加水20L，溶解氧濃度為5-7mg/Lu每個水族箱內各飼養大小相近的4尾草魚(長度為5-6cm)。飼養過程中不換水,每隔一周補足由于揮發損失的水，每天測定2個水族箱內的氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和COD濃度。65天后發現兩個系統中氨氮濃度不高于O. lmg/L,亞硝酸鹽氮濃度不高于O. 01mg/L,COD濃度不高于10mg/L，但是硝酸鹽氮濃度都達到了 50mg/L以上。將運行了 65天的一個養殖系統(水族箱I)的養殖水通過蠕動泵輸入上述脫氮系統，經過脫氮處理后重新返回至養殖系統中，控制反應器中的水力停留時間在5-7h。另一養殖系統(水族箱2)仍按原方式運行作為對照。養殖系統內硝酸鹽的變化情況如圖I所示。1-65天時，兩個養殖系統中硝酸鹽的增加情況相近，在第65天硝酸鹽氮的濃度都超過了 50mg/L。連接了脫氮系統之后，水族箱I內的硝酸鹽本文檔來自技高網...

【技術保護點】
豆秸作為生物法反硝化脫氮的碳源的用途。

【技術特征摘要】
1.豆秸作為生物法反硝化脫氮的碳源的用途。2.一種水體的反硝化脫氮方法，其特征在于，以豆秸為碳源對水體進行生物法反硝化脫氮處理。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述反硝化脫氮方法為以豆秸作為碳源接種活性污泥并進行微生物馴化，然后將水體通過所述豆秸即可。4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述水體為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王旭明，仇天雷，高敏，韓梅琳，崔鑫鑫，魏建華，
申請(專利權)人：北京農業生物技術研究中心，
類型：發明
國別省市：