[0001] 本发明涉及水产养殖废弃物处理技术领域，具体为基于生态和资源循环利用的水产养殖固体废物处理方法。

[0002] 随着水产养殖业的迅速发展，养殖过程中产生的大量废水和固体废弃物对环境造成了严重的污染。传统的废水处理方法，诸如物理沉淀、化学处理和生物处理，虽然在一定程度上能够降低水中的污染物含量，但这些方法往往存在处理成本高、效率低以及二次污染等问题。此外，水产养殖固体废弃物的处理和利用也是一个亟待解决的难题，传统的填埋或焚烧处理方式不仅浪费了宝贵的有机资源，还可能对土壤和空气造成污染，另外常用的暴晒氧化后作为废料的方法，占地面积大，不利于大规模实施。

[0003] 现有的水产养殖废水处理技术主要依赖于单一的生物处理系统，如微生物降解或人工湿地系统。这些方法在处理高浓度污染物时往往效果不佳，处理效率不稳定。同时，由于水产养殖废水中含有大量的氮、磷等营养物质，如果处理不当，容易引起水体富营养化，导致藻类大量繁殖，破坏水生态平衡。

[0004] 另一方面，传统的固体废弃物处理方法，如堆肥和蚯蚓堆肥，虽然在有机废弃物降解方面表现出一定的优势，但在实际应用中仍面临一些挑战。例如，堆肥过程中需要严格控制碳氮比、湿度和温度等条件，否则容易出现腐败、异味和效率低下等问题。蚯蚓堆肥虽然能够高效分解有机物，但对于处理大量的水产养殖废弃物而言，仍需要进一步优化处理系统，以提高其处理能力和效率。

[0005] 因此，现有技术在处理水产养殖废水和固体废弃物时，存在着处理效率低、成本高、资源浪费以及可能造成二次污染等问题。迫切需要一种基于生态和资源循环利用的综合处理方法，能够高效、经济地处理水产养殖废弃物，实现资源的再利用，减少环境污染。

[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0035] 实施例：

[0036] 请参阅附图1，本发明实施例提供基于生态和资源循环利用的水产养殖固体废物处理方法，包括以下步骤：

[0037] 步骤一、选育耐受高污染条件的微藻株；

[0038] 在本发明中，我们选育了一种耐受高污染条件的微藻株，主要选用的是斜生栅藻(Scenedesmusob l i quus)。这种微藻能够在氨氮浓度高达300mg/L的条件下生存，并且在pH值范围8～12之间具有良好的生长能力。此外，斜生栅藻对磷酸盐的吸收能力可达2.5mg/L/d。这些特性使其成为处理高污染尾水的理想选择。

[0039] 选用Scenedesmusob l i quus作为微藻株，经过实验室培养和驯化，使其能够在高污染条件下稳定生长。具体而言，该微藻株具有以下特性：

[0040] 耐受高氨氮浓度：在300mg/L的氨氮浓度下依然能够正常生长。

[0041] 耐受高pH范围：适应于pH8至12的环境。

[0042] 高磷酸盐吸收能力：每日磷酸盐吸收能力超过2.5mg/L/d。

[0043] 通过驯化得到的Scenedesmusob l i quus具备在极端污染条件下稳定生长的能力，确保在尾水处理中高效吸收氮、磷等营养物质，从而有效降低水体的富营养化风险。

[0044] 步骤二、构建微藻和菌藻团综合处理系统；

[0045] 构建了一个包括多个阶段的微藻处理系统，以确保尾水中的氮、磷等营养物质能够被有效吸收。该系统主要包括以下三个部分：

[0046] 藻类塘：用于大规模培养斜生栅藻。藻类塘中设有适宜的光照和通风条件，以促进微藻的生长。

[0047] 活性藻池：用于增加微藻的密度，从而提高其对氮、磷的吸收效率。通过定期补充营养物质和调节水流速率，确保微藻在活性藻池中保持高活性。

[0048] 固定化藻池：将斜生栅藻固定在载体上，使其能够进一步净化尾水。固定化的微藻不仅能有效吸收尾水中的污染物，还能通过光合作用产生氧气，进一步改善水质。将斜生栅藻包裹在藻珠中，藻珠通常是由藻类和某种天然或合成的高分子材料(如海藻酸钠和氯化钙)混合形成的。这些材料在水中形成一种胶状物，能够将微藻固定在其中。这种方法不仅能够保持微藻的活性，还能使其在水中固定，从而提高其处理效果。

[0049] 该系统通过不同功能单元的协同作用，实现了尾水的高效净化。藻类塘提供了大量生物量，活性藻池提高了处理效率，而固定化藻池则通过物理固定进一步提升了处理效果。

[0050] 步骤三、将尾水引入藻类塘，通过微藻吸收水中的氮、磷营养物质，净化水体；

[0051] 将尾水引入藻类塘，微藻通过光合作用吸收水体中的氮、磷等营养物质，降低化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)。

[0052] 微藻通过光合作用将水中的氮、磷转化为自身的生物量，减少了水体中的营养物质浓度，防止富营养化，净化效果显著。

[0053] 步骤四、将净化后的藻水直接排放至沉淀池；

[0054] 无需对微藻进行分离，将净化后的藻水直接排放至沉淀池，与后续固性废弃物处理相结合。

[0055] 该步骤避免了传统方法中微藻分离的复杂过程，简化了操作流程，同时利用微藻水进一步调节固形废弃物的碳氮比，促进后续处理。

[0056] 步骤五、收集尾水处理后形成的固性废弃物，并与微藻水混合；

[0057] 收集沉淀池中沉降的固形废弃物，包括饲料残渣和鱼虾粪便，将其与微藻水混合，调节碳氮比(C/N)至15:1至30:1。

[0058] 通过微藻水的加入，提升固形废弃物的碳含量，使其碳氮比达到适宜蚯蚓处理的范围，为蚯蚓处理奠定良好基础。

[0059] 步骤六、构建蚯蚓堆肥处理系统；

[0060] 构建蚯蚓堆肥床，提供适宜的温度、湿度和通气条件，以促进蚯蚓的生长和繁殖。温度控制在15℃至25℃，湿度范围为60％至80％。

[0061] 通过构建适宜的蚯蚓堆肥环境，确保蚯蚓在最佳条件下高效分解固形废弃物，生成高质量的蚯蚓粪。

[0062] 步骤七、将预处理后的固形废弃物投放到蚯蚓堆肥床，由蚯蚓分解有机废弃物，产生蚯蚓粪。

[0063] 将预处理后的固形废弃物投放到蚯蚓堆肥床，蚯蚓通过其肠道分泌的淀粉酶、纤维素酶和蛋白酶，分解有机废弃物，转化为富含营养的蚯蚓粪。每周定期翻动堆肥床1至2次，以增加通气。

[0064] 蚯蚓的高效分解作用显著提高了有机废弃物的处理效率，生成的蚯蚓粪富含有机质和营养元素，可作为高质量的有机肥料应用于农业，提高土壤肥力，促进植物生长。

[0065] 蚯蚓堆肥处理系统中，每周定期翻动堆肥床1～2次，以增加通气和确保均匀氧气供应。

[0066] 为了增加堆肥床内的通气性和氧气供应，每周定期翻动堆肥床1～2次。这一操作可以确保堆肥床内的有机物质均匀分布，避免局部缺氧，从而提高蚯蚓的分解效率。

[0067] 蚯蚓堆肥床温度范围为15℃～25℃、湿度范围为60％～80％。

[0068] 在蚯蚓堆肥处理系统中，温度和湿度是两个关键因素。将堆肥床的温度控制在15℃～25℃，湿度控制在60％～80％之间。这一范围不仅适合蚯蚓的生长繁殖，也有助于有机废弃物的快速分解。

[0069] 微藻处理系统中微藻的密度控制在每升水体10^6至10^8个细胞，以确保最佳的净化效果。

[0070] 在微藻处理系统中，将斜生栅藻的密度控制在每升水体10^6至10^8个细胞之间。这一密度范围确保了微藻的最佳净化效果。此外，通过使用光周期控制技术，模拟自然光照条件，进一步优化微藻的光合作用效率和营养物质吸收能力。

[0071] 实施例一：

[0072] 步骤一：选育耐受高污染条件的微藻株

[0073] 选育斜生栅藻(Scenedesmus ob l i quus)，其耐受300mg/L高氨氮浓度，适应pH范围8～12，磷酸盐吸收能力为2.5mg/L/d。

[0074] 步骤二：构建微藻和菌藻团综合处理系统

[0075] 构建包括藻类塘、活性藻池和固定化藻池的微藻处理系统。

[0076] 藻类塘：光照强度5000l ux，通风速率2L/min。

[0077] 活性藻池：微藻密度达到10^7个细胞/L，定期补充营养物质。

[0078] 固定化藻池：微藻固定在海藻酸钠和氯化钙形成的藻珠中。

[0079] 步骤三：将尾水引入藻类塘

[0080] 尾水流速：5L/min，水中氮含量：80mg/L，磷含量：5mg/L。

[0081] 步骤四：净化后的藻水排放至沉淀池沉淀池保持水静止30分钟后排放。

[0082] 步骤五：收集固形废弃物并与微藻水混合

[0083] 将处理后的固形废弃物与微藻水按照固体废弃物/微藻水质量比2:1混合。

[0084] 步骤六：构建蚯蚓堆肥处理系统

[0085] 蚯蚓堆肥床保持温度20℃，湿度70％。

[0086] 步骤七：将预处理后的固形废弃物投放到蚯蚓堆肥床每周补充固形废弃物和微藻水混合物1次。

[0087] 实施例二：步骤一：选育耐受高污染条件的微藻株

[0088] 选育斜生栅藻，特性同实施例1。

[0089] 步骤二：构建微藻和菌藻团综合处理系统

[0090] 藻类塘：光照强度6000l ux，通风速率2.5L/min。

[0091] 活性藻池：微藻密度达到10^8个细胞/L。

[0092] 固定化藻池：微藻固定在尼龙网纤维基质上。

[0093] 步骤三：将尾水引入藻类塘

[0094] 尾水流速：4L/min，水中氮含量：100mg/L，磷含量：8mg/L。

[0095] 步骤四：净化后的藻水排放至沉淀池

[0096] 沉淀池保持水静止45分钟后排放。

[0097] 步骤五：收集固形废弃物并与微藻水混合

[0098] 固体废弃物/微藻水质量比调整为3:1。

[0099] 步骤六：构建蚯蚓堆肥处理系统

[0100] 蚯蚓堆肥床保持温度18℃，湿度65％。

[0101] 步骤七：将预处理后的固形废弃物投放到蚯蚓堆肥床每周补充固形废弃物和微藻水混合物2次。

[0102] 实施例三：优化蚯蚓堆肥床条件实施例

[0103] 步骤一：选育耐受高污染条件的微藻株

[0104] 选育斜生栅藻，特性同实施例1。

[0105] 步骤二：构建微藻和菌藻团综合处理系统

[0106] 藻类塘：光照强度5000l ux，通风速率2L/min。

[0107] 活性藻池：微藻密度达到10^7个细胞/L。

[0108] 固定化藻池：微藻固定在聚丙烯酰胺微载体上。

[0109] 步骤三：将尾水引入藻类塘

[0110] 尾水流速：5L/min，水中氮含量：80mg/L，磷含量：5mg/L。

[0111] 步骤四：净化后的藻水排放至沉淀池

[0112] 沉淀池保持水静止30分钟后排放。

[0113] 步骤五：收集固形废弃物并与微藻水混合固体废弃物/微藻水质量比为2:1。

[0114] 步骤六：构建蚯蚓堆肥处理系统

[0115] 蚯蚓堆肥床保持温度22℃，湿度75％。

[0116] 步骤七：将预处理后的固形废弃物投放到蚯蚓堆肥床每周补充固形废弃物和微藻水混合物1次，翻动堆肥床2次。实施例四：

[0117] 步骤一：选育耐受高污染条件的微藻株

[0118] 选育斜生栅藻，特性同实施例1。

[0119] 步骤二：构建微藻和菌藻团综合处理系统藻类塘：光照强度7000l ux，通风速率2.5L/min。

[0120] 活性藻池：微藻密度达到10^8个细胞/L。

[0121] 固定化藻池：微藻固定在多孔陶粒上。

[0122] 步骤三：将尾水引入藻类塘尾水流速：6L/min，水中氮含量：120mg/L，磷含量：10mg/L。步骤四：净化后的藻水排放至沉淀池

[0123] 沉淀池保持水静止30分钟后排放。

[0124] 步骤五：收集固形废弃物并与微藻水混合固体废弃物/微藻水质量比为3:2。

[0125] 步骤六：构建蚯蚓堆肥处理系统

[0126] 蚯蚓堆肥床保持温度19℃，湿度70％。

[0127] 步骤七：将预处理后的固形废弃物投放到蚯蚓堆肥床每周补充固形废弃物和微藻水混合物1次。

[0128] 实施例5：优化碳氮比实施例

[0129] 步骤一：选育耐受高污染条件的微藻株

[0130] 选育斜生栅藻，特性同实施例1。

[0131] 步骤二：构建微藻和菌藻团综合处理系统藻类塘：光照强度5000l ux，通风速率2L/min。

[0132] 活性藻池：微藻密度达到10^7个细胞/L。

[0133] 固定化藻池：微藻固定在海藻酸钠和氯化钙形成的藻珠中。

[0134] 步骤三：将尾水引入藻类塘尾水流速：5L/min，水中氮含量：80mg/L，磷含量：5mg/L。步骤四：净化后的藻水排放至沉淀池

[0135] 沉淀池保持水静止30分钟后排放。

[0136] 步骤五：收集固形废弃物并与微藻水混合固体废弃物/微藻水质量比为15:1至30:1。

[0137] 步骤六：构建蚯蚓堆肥处理系统

[0138] 蚯蚓堆肥床保持温度20℃，湿度70％。

[0139] 步骤七：将预处理后的固形废弃物投放到蚯蚓堆肥床每周补充固形废弃物和微藻水混合物1次。

[0140] 对比实验设计

[0141] 为验证本发明的优点，设计对比实验如下：

[0142] 实验条件：

[0143] 实验组：采用本发明方法(实施例1)

[0144] 对照组：采用传统的物理沉淀+化学处理方法

[0145] 实验周期：30天

[0146] 实验数据采集：水体氮、磷含量、固形废弃物转化为有机肥的效率、蚯蚓数量和质量，数据如下表所示：

[0147]项目 实验组(实施例1) 对照组
初始氮含量(mg/L) 80 80
处理后氮含量(mg/L) 10 30
初始磷含量(mg/L) 5 5
处理后磷含量(mg/L) 0.5 2.5
固形废弃物初始质量(kg) 100 100
固形废弃物转化率(％) 90 60
蚯蚓初始数量(条) 1000 ‑
蚯蚓最终数量(条) 1500 ‑
蚯蚓粪产量(kg) 80 ‑

[0148] 实验数据表明，本发明方法(实验组)在处理水体氮、磷含量方面显著优于传统方法(对照组)。同时，固形废弃物的转化率和蚯蚓粪产量也表明本发明方法具有更高的资源利用效率。蚯蚓数量的增加进一步验证了蚯蚓堆肥处理系统的有效性。综上所述，本发明基于生态和资源循环利用的水产养殖固体废物处理方法在环境保护和资源利用方面具有显著的优点。

[0149] 实施例六：菌藻团综合处理尾水实施例

[0150] 步骤一：选育耐受高污染条件的微藻株

[0151] 选育斜生栅藻(Scenedesmus ob l i quus)，其耐受300mg/L高氨氮浓度，适应pH范围8～12，磷酸盐吸收能力为2.5mg/L/d。

[0152] 步骤二：选育高效降解有机物的菌株

[0153] 选育一种高效降解有机物的菌株，如硝化细菌(N itrosomonassp.)和反硝化细菌(Pseudomonas sp.)，以增强对有机物的分解能力。

[0154] 步骤三：构建菌藻团综合处理系统

[0155] 藻类塘：用于大规模培养斜生栅藻，光照强度5000l ux，通风速率2L/min。

[0156] 活性藻池：用于增加微藻的密度，密度达到10^7个细胞/L。

[0157] 固定化藻池：将微藻固定在海藻酸钠和氯化钙形成的藻珠中。

[0158] 菌藻混合池：将选育的高效菌株与斜生栅藻混合培养，形成菌藻团。

[0159] 步骤四：将尾水引入藻类塘

[0160] 尾水流速：5L/min，水中氮含量：80mg/L，磷含量：5mg/L。

[0161] 步骤五：引入菌藻混合池进行综合处理

[0162] 在菌藻混合池中，微藻吸收水中的氮、磷营养物质，同时高效菌株降解有机物。菌藻团通过相互作用，提高了处理效率。

[0163] 步骤六：将净化后的藻水直接排放至沉淀池

[0164] 沉淀池保持水静止30分钟后排放，去除悬浮颗粒。

[0165] 步骤七：收集尾水处理后形成的固形废弃物，并与微藻水混合将处理后的固形废弃物与微藻水按照固体废弃物/微藻水质量比2:1混合。

[0166] 步骤八：构建蚯蚓堆肥处理系统

[0167] 蚯蚓堆肥床保持温度20℃，湿度70％。

[0168] 步骤九：将预处理后的固形废弃物投放到蚯蚓堆肥床

[0169] 每周补充固形废弃物和微藻水混合物1次。

[0170] 对比实验设计

[0171] 实验条件：

[0172] 实验组：采用菌藻团综合处理方法(实施例6)

[0173] 对照组：采用微藻处理方法(实施例1)

[0174] 实验周期：30天

[0175] 实验数据采集：水体氮、磷含量、有机物含量、固形废弃物转化为有机肥的效率、蚯蚓数量和质量。

[0176] 实验数据表格：

[0177]

[0178]

[0179] 实验数据表明，采用菌藻团综合处理方法的实验组在处理水体氮、磷和有机物含量方面显著优于仅采用微藻处理方法的对照组。此外，固形废弃物的转化率和蚯蚓粪产量也高于对照组，蚯蚓数量的增加进一步证明了菌藻团处理方法的有效性。综上所述，菌藻团综合处理方法在环境保护和资源利用方面具有显著的优点。

[0180] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。