一种基于电絮凝-光电催化高级氧化联用的养殖原水处理方法及系统

本发明涉及水产养殖水处理工程领域，更具体的说是涉及一种基于电絮凝-光电催化高级氧化联用的养殖原水处理方法及系统。

背景技术：

1、目前，针对水产养殖原水处理，通常采用简单的沉淀、过滤及杀菌消毒环节，进而实现对固体悬浮物以及部分藻类、细菌等的去除，其中，砂滤和杀菌消毒是该处理流程中重要的技术环节。虽然砂滤池通过过滤作用处理水体的效果较好，但由于进入砂滤池的水是靠自身重力作用通过各级滤层，过滤速度较慢，表层细砂会逐渐被污物填塞，需要定期更新或处理，而且砂滤对粒径在30微米以下的悬浮颗粒物几乎没有去除效果。在杀菌消毒方面常用的是加入漂白粉的氯化消毒法与紫外线照射法。而化学消毒法主要存在化学残留的问题，长时间使用会导致病原微生物产生耐药性。紫外线杀菌效率较低，且微生物经紫外辐射后可通过自身修复功能恢复活力。

2、针对水产养殖机械化率快速提升的发展要求，我国水产养殖原水处理工艺仍面临机械化水平很低的问题。电化学技术作为一种绿色环保型水处理技术，由于其操作简单、污染物去除效率高、设备占地面积小及自动化管理等优点在水产养殖领域得到关注。但如何针对水产养殖水质特点，研发一种基于电化学技术且适用于水产养殖的自动化水处理方法和系统，对本领域技术人员来说是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于针对水产养殖原水处理技术工艺的不足，提供一种基于电絮凝-光电催化高级氧化联用的养殖原水处理方法及系统，通过将电絮凝和光电催化高级氧化技术相结合进行水产养殖原水深度处理，并基于水质参数对高级氧化装置的工作状态进行调整，实现养殖原水水质提升，病原微生物防治及自动化养殖。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于电絮凝-光电催化高级氧化联用的养殖原水处理方法，具体步骤包括如下：

4、步骤一：将养殖原水池中的水体引入沉淀池去除水体中部分悬浮物；

5、步骤二：将沉淀处理后的养殖原水引入电絮凝反应器内，对养殖原水中的藻类、悬浮颗粒物、重金属、磷酸盐、微生物等进行絮凝处理；

6、步骤三：养殖原水经过所述电絮凝反应器处理后进入砂滤池，将絮凝处理后的污染物过滤去除；

7、步骤四：经砂滤处理后的养殖原水一部分进入蓄水池，一部分进入光电催化高级氧化装置处理后再进入蓄水池，优选的直接进入蓄水池和进入高级氧化装置水体比例为3：1～1：1；

8、所述高级氧化装置通过光电催化效应产生大量强氧化性物种，对养殖原水中的有机物、藻类、氨氮、亚硝酸盐、微生物等污染物进行高效去除；

9、所述高级氧化装置中设有水质传感器，根据养殖原水水质参数，电子控制系统对电解模块进行自动化控制；

10、所述高级氧化装置出水也可直接进入养殖系统用于环境及工器具消毒杀菌；

11、步骤五：所述蓄水池中养殖原水经过纳米气泡发生器曝气处理后可进入养殖系统用于水产品(包括鱼、虾、蟹、贝等)养殖。

12、优选的，所述的光电催化高级氧化装置可产生的活性物种包括电子-空穴对、活性氯、氯自由基、过氧化物、超氧化物、羟基自由基、单线态氧等的一种或多种。

13、优选的，步骤四中所述水质传感器可检测高级氧化装置内原水的ph，有效氯浓度以及水质浊度，原水水质参数的公式为：

14、

15、其中，y为水质参数，c为有效氯浓度，u为水质浊度。

16、优选的，步骤四中所述高级氧化装置经电子控制系统进行自动化控制，具体为：

17、所述高级氧化装置内水质传感器获取的原水水质参数上传到所述电子控制系统，所述原水水质参数在一定正常范围内波动，当所述水质参数超出或低于限定范围时，则通过电子控制系统对应调节高级氧化装置电源的工作电流，直至所述水质参数回归正常范围。

18、另一方面，提供一种基于电絮凝-光电催化高级氧化联用的养殖原水处理系统，包括：养殖原水池、多个阀门、多个水泵、沉淀池、电絮凝反应器、砂滤池、光电催化高级氧化装置、蓄水池、纳米气泡发生器；所述养殖原水池通过第一阀门和第一水泵与所述沉淀池相连，所述沉淀池通过第二阀门与电絮凝反应器连接，所述电絮凝反应器通过第三阀门和第二水泵与所述砂滤池相连，所述砂滤池通过第四阀门连接第三水泵，第三水泵分别通过第五阀门进入蓄水池、通过第六阀门进入光电催化高级氧化装置，从而控制直接进入所述蓄水池和进入所述高级氧化装置的水体比例，所述光电催化高级氧化装置将养殖原水处理后通过第七阀门与蓄水池相连，所述纳米气泡发生器通过管道在所述蓄水池底部产生大量纳米气泡充分曝气。

19、优选的，所述电絮凝反应器包括：第一直流稳压电源、第一阳极板、第一阴极板以及进出水口，所述第一阳极板和第一阴极板间距相等，多组电极板通过第一直流稳压电源进行并联单极连接，所述第一阳极板为铝、铁、镁中的一种，所述第一阴极板为钛基形稳性电极。

20、优选的，所述砂滤池包括：石英砂、锰砂和鹅卵石三层过滤层，所述石英砂尺寸为0.5～2mm，所述锰砂尺寸为2～8mm，所述鹅卵石尺寸为20～60mm。

21、优选的，光电催化高级氧化装置包括：第二阳极板、第二阴极板、第二直流稳压电源、紫外灯、水质传感器、电子控制系统以及进出水口，所述第二阳极板和第二阴极板间距相等，多组电极板通过第二直流稳压电源进行并联单极连接，所述第二阴、阳极板均为钛基形稳性电极，所述紫外灯位于第二阳极板和第二阴极板之间可均匀辐射于电极表面及水体，所述第二直流稳压电源、紫外灯、水质传感器与电子控制系统相连。

22、优选的，所述紫外灯为真空紫外灯、低压汞灯、中压汞灯或紫外led灯中的一种，波长范围为150～400nm。

23、优选的，所述纳米气泡发生器可产生大量含有氢气和氧气的混合气体，气泡以纳米级进入蓄水池，可有效去除高级氧化装置出水中的游离氯，所述蓄水池内养殖原水中溶解氧浓度达9mg/l以上。

24、经由上述的技术方案可知，本发明提供了一种基于电絮凝-光电催化高级氧化联用的养殖原水处理方法及系统，与现有技术相比，具有以下有益的技术效果：本发明通过电絮凝技术将粒径较小的悬浮颗粒物进行富集，并结合砂滤单元可有效去除粒径在30微米以下的悬浮颗粒物；再利用光电催化高级氧化装置通过光电协同催化反应过程产生大量的绿色高效活性物种(如羟基自由基等)，可有效解决传统化学消毒剂产生的微生物耐药性及紫外线杀菌的光复活问题；并且根据水产养殖水质参数特点，采用电子控制系统自动调节高级氧化装置运行状态，降低运行能耗；通过将电絮凝和光电催化高级氧化技术相结合，具有占地面积小、易操作和可自动化程度高的优点，提升水产养殖原水处理机械化水平，实现养殖原水水质提升，病原微生物防治及原水深度处理。

技术特征：

1.一种基于电絮凝-光电催化高级氧化联用的养殖原水处理方法，其特征在于，具体步骤包括如下：

2.根据权利要求1所述的一种基于电絮凝-光电催化高级氧化联用的养殖原水处理方法，其特征在于，所述的强氧化性物种为电子-空穴对、活性氯、氯自由基、过氧化物、超氧化物、羟基自由基、单线态氧中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种基于电絮凝-光电催化高级氧化联用的养殖原水处理方法，其特征在于，所述光电催化高级氧化装置通过水质传感器同时检测装置内原水的ph，有效氯浓度以及水质浊度，原水水质参数的公式为：

4.根据权利要求1所述的一种基于电絮凝-高级氧化联用的养殖原水处理方法，其特征在于，直接进入蓄水池和进入高级氧化装置水体比例为3：1～1：1。

5.一种基于电絮凝-光电催化高级氧化联用的养殖原水处理系统，其特征在于，包括：养殖原水池(1)、沉淀池(4)、电絮凝反应器(6)、砂滤池(9)、光电催化高级氧化装置(14)、蓄水池(16)、纳米气泡发生器(17)；所述养殖原水池(1)通过第一阀门(2)和第一水泵(3)与所述沉淀池(4)相连，所述沉淀池通过第二阀门(5)与电絮凝反应器(6)连接，所述电絮凝反应器(6)通过第三阀门(7)和第二水泵(8)与所述砂滤池(9)相连，所述砂滤池(9)通过第四阀门(10)连接第三水泵(11)，第三水泵(11)分别通过第五阀门(12)连接蓄水池(16)、通过第六阀门(13)连接光电催化高级氧化装置(14)，所述光电催化高级氧化装置(14)将养殖原水处理后通过第七阀门(15)与蓄水池(16)相连，所述纳米气泡发生器(17)通过管道在所述蓄水池(16)底部产生大量纳米气泡(18)充分曝气。

6.根据权利要求5所述的一种基于电絮凝-光电催化高级氧化联用的养殖原水处理系统，其特征在于，所述电絮凝反应器(6)包括：第一直流稳压电源(19)、第一阳极板(20)、第一阴极板(21)以及进出水口，所述第一阳极板(20)和第一阴极板(21)间距相等，多组电极板通过直流稳压电源(19)进行并联单极连接，所述第一阳极板(20)为铝、铁、镁中的一种，所述第一阴极板(21)为钛基形稳性电极。

7.根据权利要求5所述的一种基于电絮凝-光电催化高级氧化联用的养殖原水处理系统，其特征在于，所述砂滤池(9)包括：石英砂(22)、锰砂(23)和鹅卵石(24)三层过滤层，所述石英砂尺寸为0.5～2mm，所述锰砂尺寸为2～8mm，所述鹅卵石尺寸为20～60mm。

8.根据权利要求5所述的一种基于电絮凝-光电催化高级氧化联用的养殖原水处理系统，其特征在于，光电催化高级氧化装置(14)包括：第二阳极板(25)、第二阴极板(26)、第二直流稳压电源(27)、紫外灯(28)、水质传感器(29)、电子控制系统(30)以及进出水口，所述第二阳极板(25)和第二阴极板(26)间距相等，多组电极板通过第二直流稳压电源(27)进行并联单极连接，所述第二阴、阳极板均为钛基形稳性电极，所述紫外灯(28)位于第二阳极板(25)和第二阴极板(26)之间可均匀辐射于电极表面及水体，所述第二直流稳压电源(27)、紫外灯(28)、水质传感器(29)与电子控制系统(30)相连。

9.根据权利要求8所述的一种基于电絮凝-光电催化高级氧化联用的养殖原水处理系统，其特征在于，所述紫外灯(28)为真空紫外灯、低压汞灯、中压汞灯或紫外led灯中的一种，波长范围为150～400nm。

10.根据权利要求5所述的一种基于电絮凝-光电催化高级氧化联用的养殖原水处理系统，其特征在于，所述纳米气泡发生器(17)可产生大量含有氢气和氧气的混合气体，气泡(18)以纳米级进入蓄水池(16)，可有效去除高级氧化装置出水中的游离氯，所述蓄水池(16)内养殖原水中溶解氧浓度达9mg/l以上。

技术总结
本发明公开了一种基于电絮凝‑光电催化高级氧化联用的养殖原水处理方法及系统，涉及水产养殖水处理工程领域，具体是将养殖原水经沉淀、电絮凝、砂滤处理后一部分进入蓄水池，一部分进入光电催化高级氧化装置中在光电催化作用下快速降解污染物，经处理后进入蓄水池的养殖原水在纳米气泡作用下实现溶解氧浓度的提高。使用本发明方法进行水产养殖原水深度处理，可实现养殖原水水质提升，病原微生物防治及自动化水平；通过将电絮凝和光电催化高级氧化技术相结合，相较于传统原水处理方法，本系统可有效解决悬浮颗粒物去除效果差、传统化学消毒剂产生的微生物耐药性及紫外线杀菌的光复活问题，有效改善养殖原水水质并降低人工成本。

技术研发人员：叶章颖,王朔,裴洛伟,赵建,田晔,朱松明
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13