本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，涉及一種廢水處理方法，具體來說是涉及一種微生物燃料電池-序批反應(yīng)器-跑道式氧化塘聯(lián)用的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水連續(xù)處理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、以對蝦養(yǎng)殖為例，養(yǎng)殖中后期每天要更換大約70％左右的養(yǎng)殖用水。因而水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水是伴隨陸基集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖高速發(fā)展產(chǎn)生的一類新污染源，最近幾年引起了廣泛關(guān)注。這類廢水直接排放易造成附近自然水域局部氮、磷含量飆升，是藍藻、赤潮爆發(fā)的主要誘因之一。水質(zhì)污染反過來又會明顯限制水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。如何做到水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)增產(chǎn)不增污，是目前行業(yè)亟需解決的問題。

2、水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水屬于微污染水，污染負荷較低、污染物種類少(主要為氮、磷等營養(yǎng)鹽及有機物)、含量變化小，但水量大、產(chǎn)生時間集中，宜采用生物法處理。生物法主要是利用微生物、藻類等對養(yǎng)殖廢水中的污染物進行吸收和降解，具有經(jīng)濟有效、無二次污染等優(yōu)點，受到廣泛的關(guān)注和研究。今后應(yīng)針對不同來源、特點的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水，因地制宜發(fā)展綠色高效的生物處理技術(shù)，推動水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)健康的發(fā)展。

3、環(huán)境污染和資源短缺是當今世界面臨的兩大難題，如何在處理廢水的同時獲得資源性物質(zhì)已經(jīng)成為環(huán)境領(lǐng)域研究的熱點問題。對于水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理實踐，慮到這類廢水與營養(yǎng)型廢水相類似的特點，在污水處理的同時實現(xiàn)資源回收，具有經(jīng)濟和社會雙重效益。

4、為解決廢水處理問題，已有相關(guān)現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)被公開使用，如微生物燃料電池技術(shù)，是一種廢水資源化處理技術(shù)，完成廢水處理的同時還可產(chǎn)生生物質(zhì)能，現(xiàn)有研究已將其用于生活污水、養(yǎng)殖廢水、食品加工廢水及垃圾滲濾液等高濃度廢水處理。因為可利用有機廢物進行電能生產(chǎn)并轉(zhuǎn)化成可以加以利用的生物質(zhì)資源，在食品、養(yǎng)殖、餐飲等營養(yǎng)型廢水處理方面具有較大的發(fā)展前景。然而現(xiàn)有技術(shù)中，采用微生物燃料電池進行廢水處理時，存在處理效率低、污泥累積量大等問題。

5、為了解決上述問題，中國專利cn?210367151?u公開了一種新型的微生物燃料電池耦合氧化深塘系統(tǒng)，包括氧化深塘和微生物燃料電池裝置，該專利將微生物燃料電池和氧化深塘結(jié)合為一體，將微生物燃料電池的陽極和陰極分別設(shè)置在氧化深塘的厭氧區(qū)和好氧區(qū)，提高了微生物燃料電池的產(chǎn)電效果。然而，該裝置受其結(jié)構(gòu)限制，僅能進行分批處理，同時處理過程中需要曝氣，產(chǎn)生大量能耗；由于微生物燃料電池和氧化深塘結(jié)構(gòu)的結(jié)合，使生物質(zhì)無法進行有效回收。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種微生物燃料電池-序批反應(yīng)器-跑道式氧化塘聯(lián)用的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水連續(xù)處理系統(tǒng)及方法，旨在解決現(xiàn)有工藝對水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理效率低、能耗高、碳排放量高的問題。

2、一種微生物燃料電池-序批反應(yīng)器-跑道式氧化塘聯(lián)用的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水連續(xù)處理系統(tǒng)，包括微生物燃料電池、序批反應(yīng)器、跑道式氧化塘；

3、所述微生物燃料電池包括陽極室、陰極室；

4、所述陽極室通過第一出水口與序批反應(yīng)器相連，序批反應(yīng)器進一步與跑道式氧化塘相連；所述陰極室通過第二出水口與跑道式氧化塘相連。

5、進一步的，所述第一出水口、第二出水口分別設(shè)置于陽極室、陰極室的側(cè)下部；所述陽極室、陰極室的側(cè)上部分別設(shè)置第一進水口、第二進水口。

6、所述第一進水口和第二進水口等高且內(nèi)徑結(jié)構(gòu)相同，第一出水口和第二出水口等高且內(nèi)徑結(jié)構(gòu)相同。

7、所述陽極室和陰極室為尺寸相同的圓柱形反應(yīng)器，并通過質(zhì)子交換膜分隔。所述陽極室包括陽極端反應(yīng)電極、陽極液；所述陰極室包括陰極端反應(yīng)電極、陰極液。所述陽極端反應(yīng)電極的導(dǎo)電材料為碳氈、石墨氈或石墨板。

8、進一步的，所述陽極室還包括陽極室蓋板，所述陽極室蓋板上設(shè)有陽極室參比電極固定孔、陽極室取樣口、陽極室導(dǎo)線孔；所述陰極室還包括陰極室蓋板，所述陰極室蓋板上設(shè)有陰極室參比電極固定孔、陰極室取樣口、陰極室導(dǎo)線孔，從而便于各種數(shù)據(jù)的測定、取樣。所述陽極室蓋板以及陰極室蓋板上分別設(shè)置氣體管接入管口，用于插入氣體平衡管，從而連通陽極室和陰極室，陽極室所產(chǎn)生的co2擴散至陰極室促進陰極室微藻光合作用；陰極室所產(chǎn)生的o2擴散至陽極室促進光合細菌快速生長并降低cod、總氮(tn)、總磷(tp)值。

9、所述序批反應(yīng)器包括序批反應(yīng)器可拆卸頂蓋、序批反應(yīng)器進水口、序批反應(yīng)器出水口，作為陽極液的后續(xù)處理反應(yīng)器。

10、所述陽極室和所述陰極室由透明材料制成，所述可拆卸頂蓋由透明材料制成。進一步優(yōu)選的，所述序批反應(yīng)器呈圓柱形，且序批反應(yīng)器的高徑比為1.5-2:1。

11、所述跑道式氧化塘包括：第一跑道反應(yīng)池、第二跑道反應(yīng)池、第三跑道反應(yīng)池；所述第一跑道反應(yīng)池包括第一跑道高平臺、第一跑道低平臺，所述第一跑道高平臺與第一跑道低平臺通過斜坡進行連接；同樣的，所述第二跑道反應(yīng)池包括第二跑道高平臺、第二跑道低平臺，所述第二跑道高平臺與第二跑道低平臺通過斜坡進行連接；所述第三跑道反應(yīng)池包括第三跑道高平臺、第三跑道低平臺，所述第三跑道高平臺與第三跑道低平臺通過斜坡進行連接。

12、進一步的，所述第一跑道高平臺與第二跑道低平臺首尾相接，第二跑道高平臺與第三跑道低平臺首尾相接，最后第三跑道高平臺處的跑道式氧化塘出水口出水。

13、進一步的，所述第一出水口通過管道與序批反應(yīng)器進水口相連，所述序批反應(yīng)器出水口處的管線與第二出水口處的管線連接后匯總于第一跑道低平臺。

14、所述跑道式氧化塘還包括跑道式氧化塘可拆卸頂蓋，所述跑道式氧化塘可拆卸頂蓋透光。

15、本發(fā)明還提供了一種微生物燃料電池-序批反應(yīng)器-跑道式氧化塘聯(lián)用的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水連續(xù)處理方法，通過微生物燃料電池降低有機污染物、銨態(tài)氮、tp濃度，并產(chǎn)生大量可以利用的生物質(zhì)。隨后陽極液流入序批反應(yīng)器進一步降低硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮和tp的含量，陰極液流入室外的封閉式的跑道式氧化塘通過光合作用產(chǎn)生較高的溶氧，最后序批反應(yīng)器中的液體進入室外的跑道式氧化塘與陰極液混合進一步降低有機物、tn和tp濃度，依次經(jīng)過三個跑道反應(yīng)池后達到排放標準。

16、具體的，所述處理方法為：

17、向微生物燃料電池中加入水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水，間歇式啟動運行48～96h后，開始從第一進水口和第二進水口連續(xù)進水、水力停留時間8～16h，陽極液從第一出水口送往序批反應(yīng)器，水力停留時間12～24h后陰極液從第二出水口送往跑道式氧化塘；經(jīng)序批反應(yīng)器處理12～24h后，經(jīng)處理后的陽極液從序批反應(yīng)器出水口送往跑道式氧化塘；所述陰極液及來自序批反應(yīng)器的陽極液在跑道式氧化塘中經(jīng)12～72h后達到排放標準。

18、優(yōu)選的，所述第一進水口的進水速率為0.833～1.67ml/min；所述第二進水口的進水速率為0.55～1.11ml/min。

19、優(yōu)選的，所述第一出水口的出水速率為0.833～1.67ml/min；所述第二出水口的出水速率為0.55～1.11ml/min。

20、所述陽極液、陰極液均為水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水，所述陽極室和陰極室內(nèi)的微生物燃料占各自體積的3/4～4/5，陽極室和陰極室內(nèi)微生物燃料上部氣體空間占各自容積的1/5～1/4。

21、所述陽極室接種的微生物為光合細菌，陰極室接種微生物的為微藻，反應(yīng)基質(zhì)為水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水。

22、優(yōu)選的，所述微藻為小球藻；優(yōu)選的，所述光合細菌為反硝化光合細菌；更優(yōu)選的，所述反硝化光合細菌為固氮紅細菌。

23、所述微藻的接種量為5～10％；所述光合細菌的接種量為2～8％。

24、所述微生物燃料電池-序批反應(yīng)器-跑道式氧化塘聯(lián)用的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水連續(xù)處理系統(tǒng)的處理流程依次經(jīng)過微生物燃料電池、序批反應(yīng)器、跑道式氧化塘，按照該順序進行處理是因為：本發(fā)明所采用的微生物為光合細菌、小球藻，其生長速度偏慢，而微生物燃料電池可加快其生長富集，同時還能實現(xiàn)對污水的初步處理；隨著光合細菌培養(yǎng)物(陽極液)進入序批反應(yīng)器，在缺氧和自然光照狀態(tài)下進行連續(xù)反硝化脫氮作用，從而降低污水中的硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮；從序批反應(yīng)器中流出的處理液匯同小球藻培養(yǎng)物(陰極液)進入跑道式氧化塘進行進一步處理。

25、陽極室處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水時，在正常情況下，陽極液ph會有較小幅度的下降，正常ph區(qū)間為6.5-7.2。

26、陽極室處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水時可能會出現(xiàn)溶氧過低的情況，由于光合細菌通過碳源的大量繁殖消耗溶氧并提高反硝化作用相關(guān)的酶系的活性，溶液中的溶解氧的正常區(qū)間為0.5-2.0mg/l。若溶氧低至于0.5mg/l，可通過提高攪拌速率來適當提高溶氧。

27、陰極室處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水時ph存在波動。在處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水前，加入2g/l的碳酸氫鈉以降低ph的波動并可作為廉價的無機碳源使用，在陰極室微藻啟動光合作用之前ph值不宜超過9.0，以免影響光合作用相關(guān)酶系的活性。啟動前正常ph區(qū)間為8.0-8.6。微藻對酸性較為敏感，當溶液ph下降至6.5時，活性受到抑制；當溶液ph下降至6.0時，微藻葉綠素被破壞，藻體呈黃白色且易沉降。在出現(xiàn)ph下降的趨勢時，可適當加入碳酸氫鈉以調(diào)節(jié)穩(wěn)定ph，適宜ph區(qū)間7.2-7.8。

28、陰極室處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的前期微藻會大量利用水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中的有機物進行繁殖，溶氧下降速率快。48h后微藻光合作用啟動，溶氧水平大大提高，可達到該溫度下的飽和氧，正常區(qū)間：10-12mg/l。若陰極室出現(xiàn)長時間溶氧水平低于0.2mg/l，則可能是微藻活性不佳。

29、有益效果：

30、1、本發(fā)明所提供的微生物燃料電池-序批反應(yīng)器-跑道式氧化塘聯(lián)用的廢水連續(xù)處理系統(tǒng)，加快水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理速度，轉(zhuǎn)化有機污染物為生物質(zhì)能，提高對于含硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮較高的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的處理能力，整個過程為連續(xù)污水處理模式且無需曝氣，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)氧氣和二氧化碳的自給自足；

31、2、本發(fā)明采用帶斜坡的跑道式氧化塘，使跑道式氧化塘下部水層在斜面處局部形成回流，通過控制進水流速能有效截留微生物，保持高效的污水處理能力；

32、3、本發(fā)明所提供的微生物燃料電池-序批反應(yīng)器-跑道式氧化塘聯(lián)用的廢水處理方法中，微生物燃料電池中所采用的微生物為微藻及光合細菌，利用微藻的光合作用產(chǎn)生氧氣，同時利用光合細菌的反硝化作用取代傳統(tǒng)污泥的厭氧消化作用，減少污泥的產(chǎn)生。