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水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)

1、水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水污染物組成

　　養(yǎng)殖水體中的污染物主要有：有機(jī)物、氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、磷等。其特點(diǎn)主要有：水量大，污染物種類較少而含量變化小等特點(diǎn)，污染物主要為有機(jī)物和氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽，大部分水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水屬于微污染水，污染負(fù)荷相對(duì)比較低，處理也較為容易，有些養(yǎng)殖廢水甚至不需要物理化學(xué)處理，而直接采用生物法處理即可滿足排放要求。

　　1.1 有機(jī)物

　　水環(huán)境中有機(jī)物含量過高易造成水質(zhì)惡化，在有機(jī)物分解時(shí)將會(huì)極大的消耗溶解氧。水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水有機(jī)物主要來(lái)自未被魚蝦蟹等利用的殘餌和養(yǎng)殖水產(chǎn)品的排泄物。

　　1.2 氮

　　氨氮：當(dāng)水體中TN的濃度超過0.5mg/L時(shí)，對(duì)魚類有毒害作用。水體中的氨氮包括非離子氨氮(NH3-N)和離子氨氮(NH₄⁺-N)，其中NH3-N的毒性很強(qiáng)，其濃度在0.02-0.05mg/L之間時(shí)，就會(huì)使水產(chǎn)品降低免疫力，導(dǎo)致水產(chǎn)品疾病甚至死亡。養(yǎng)殖廢水中的氨氮主要來(lái)源于飼料殘餌、水產(chǎn)品的排泄物、死亡并腐化的植物以及池底沉積物的氨化分解形成的物質(zhì)。

　　硝態(tài)氮：硝態(tài)氮主要包括硝酸鹽和亞硝酸鹽。硝酸鹽對(duì)水生生物毒害作用較小，亞硝酸鹽對(duì)水生生物的危害很大，因?yàn)閬喯跛猁}會(huì)把亞鐵血紅蛋白氧化成為不具有運(yùn)輸氧氣功能的高鐵血紅蛋白，氧氣不能正常運(yùn)輸，造成缺氧。

　　亞硝酸鹽是硝化菌分解氨化養(yǎng)殖水體中的餌料和糞便轉(zhuǎn)化而成，是養(yǎng)殖污水中污染物的中間產(chǎn)物，很不穩(wěn)定。

　　硝酸鹽是含氮有機(jī)物經(jīng)過無(wú)機(jī)化作用的最終階段的產(chǎn)物，在有氧的條件下，亞硝酸鹽可以氧化成硝酸鹽，在無(wú)氧的條件下，硝酸鹽可以在微生物的作用下，轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽。

　　1.3 磷

　　飼料中的磷的含量都很高，但是養(yǎng)殖水產(chǎn)品只能吸收很少的一部分，約17.4%，絕大部分的磷被排放到附近水域，導(dǎo)致了富營(yíng)養(yǎng)化。水體中的磷主要來(lái)源于飼料殘餌，磷是魚類的魚鱗和骨骼的的必須的營(yíng)養(yǎng)成分。

　　1.4 總懸浮顆粒物

　　TSS包括直徑在1~100μm之間的懸浮于水體中的非沉淀懸浮物和直徑大于100μm的懸浮物可沉淀。TSS會(huì)對(duì)魚類產(chǎn)生毒害作用，導(dǎo)致魚類生長(zhǎng)速度緩慢甚至死亡。總懸浮顆粒物(TSS)也來(lái)自于殘餌和水產(chǎn)品的排泄物。

　　2、水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水理化處理法

　　2.1 物理法

　　在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水物理處理中，最常用的為機(jī)械過濾和泡沫分離技術(shù)，兩者都用于廢水的初步處理。

　　機(jī)械過濾原理是阻隔吸附，屬于最基本的污水處理法。養(yǎng)殖廢水中的殘餌和水產(chǎn)品排泄物，大部分以懸浮顆粒物形式存在，采用物理過濾技術(shù)去除是最為方便有效的方法。在養(yǎng)殖廢水處理中，機(jī)械過濾器過濾效果較好，也是目前應(yīng)用較多的過濾器；砂濾池也能較好地將大顆粒的養(yǎng)殖殘餌和糞便去除，經(jīng)常被用于循環(huán)水養(yǎng)殖類養(yǎng)殖場(chǎng)。但機(jī)械過濾對(duì)COD、BOD、N和P的去除效果不佳。

　　泡沫分離技術(shù)也經(jīng)常被用于水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的初步處理，向被養(yǎng)殖廢水中通入空氣后，形成微小氣泡。廢水中的具有表面活性的部分污染物就會(huì)被微小氣泡吸附，隨氣泡一起上浮形成泡沫。對(duì)泡沫進(jìn)行分離，即可去除該部分溶解態(tài)和懸浮態(tài)污染物。由于泡沫分離技術(shù)在去除了有毒有害污染物質(zhì)同時(shí)，也為養(yǎng)殖水體提供了必需的溶解氧，有效地維護(hù)了養(yǎng)殖水體的水環(huán)境，促進(jìn)養(yǎng)殖水產(chǎn)品的成長(zhǎng)發(fā)育。

　　2.2 化學(xué)法

　　用于養(yǎng)殖廢水處理的化學(xué)法通常為化學(xué)氧化，常用的氧化劑有臭氧、過氧化氫、二氧化氯、液氯等。氧化劑具有氧化分解難生物降解溶解態(tài)有機(jī)物的作用，是養(yǎng)殖廢水深度處理的主要手段。

　　臭氧具有很強(qiáng)的氧化性，其原理是，在水中分解的中間物質(zhì)經(jīng)基自由基(-OH)，可以分解那生物降解且難以被一般氧化劑氧化的溶解態(tài)有機(jī)物。用臭氧處理廢水，既能增加水中溶解氧，增加養(yǎng)殖水體的氧含量，又能夠快速消滅細(xì)菌、病毒和氨等有毒有害成分，從而達(dá)到凈化養(yǎng)殖廢水，改善養(yǎng)殖水體的目的。據(jù)相關(guān)資料記載，臭氧在魚蝦養(yǎng)殖廢水處理中實(shí)際應(yīng)用效果良好。此外，臭氧能快速降低養(yǎng)殖廢水的COD，增加溶解氧含量，并且可大大降低水中NH3-N和亞硝態(tài)氮濃度，但所消耗的臭氧量也相對(duì)較大。

　　總體而言，化學(xué)氧化雖然具有處理效率很高的優(yōu)點(diǎn)，但需要特定儀器設(shè)備，費(fèi)用高，而且過量的試劑，很容易引起二次污染。目前，臭氧氧化技術(shù)已在美國(guó)、歐洲和亞洲的日本被廣泛應(yīng)用于海水養(yǎng)殖的循環(huán)水處理。

　　2.3 理化學(xué)法

　　物理化學(xué)法相結(jié)合的綜合方法，是廢水處理的主要方法之一，如化學(xué)沉淀法，通過添加一定的化學(xué)絮凝劑，再經(jīng)過沉淀，去除廢水中的顆粒物及無(wú)機(jī)物。

　　近些年，許多研究者對(duì)臭氧氧化與膜的結(jié)合技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣。Zhu等人發(fā)現(xiàn)在陶瓷微濾膜之前使用臭氧進(jìn)行初級(jí)處理，不僅可以提高污染物的去除率，而且對(duì)緩解膜污染具有很重要的作用;Schlichter等人將臭氧與地表水混合后通入膜組件，能夠提高有機(jī)物的降解率，并同樣緩解了膜污染;Choi等人通過一個(gè)膜與臭氧結(jié)合的中試研究，證明在臭氧存在的條件下，膜的通量會(huì)保持在一個(gè)穩(wěn)定值，并且能夠很好的降解污染物質(zhì)。將膜分離技術(shù)與高級(jí)氧化技術(shù)相耦合用于廢水的深度處理過程，不僅能夠利用膜截留來(lái)濃縮廢水中的有毒有害物質(zhì)，而且還可以用高級(jí)氧化技術(shù)中的氧化劑來(lái)降解膜截留的污染物質(zhì)。如此一來(lái)，這種耦合技術(shù)在一方面解決了膜分離中濃縮水的二次污染問題和緩解膜污染問題，另一方面也提高了高級(jí)氧化技術(shù)中氧化劑與污染物接觸的幾率，提高了其氧化基團(tuán)的利用效率。該技術(shù)目前有諸多學(xué)者正在研究實(shí)驗(yàn)，是未來(lái)污水處理的主要發(fā)展方向之一。

　　3、養(yǎng)殖廢水生物處理法

　　相比于物理法對(duì)BOD、N、P去除效率效率低，化學(xué)法費(fèi)用高且易造成二次污染，以生物為核心的技術(shù)，既能有效去除養(yǎng)殖廢水中污染物，又不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。目前，該方法已被廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理及其它污水治理中。

　　采用生物法處理養(yǎng)殖廢水，主要是利用藻類、微生物等對(duì)養(yǎng)殖廢水中有機(jī)物和N、P進(jìn)行吸收降解。

　　3.1 生物法

　　3.1.1 藻類治理法

　　(1)大型海藻對(duì)養(yǎng)殖廢水的治理

　　大型藻類能通過光合作用吸收固定水中的有機(jī)物、N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)向水中釋放氧氣，其具有生命周期長(zhǎng)、生長(zhǎng)快的特點(diǎn)，是海區(qū)重要的初級(jí)生產(chǎn)者。在福建、廣東、江蘇、山東、浙江沿海進(jìn)行的龍須菜栽培試驗(yàn)表明，龍須菜可以在海水中生長(zhǎng)增重20-800倍。楊宇峰對(duì)江蘺組織N、P的含量分析，發(fā)現(xiàn)江蘺含0.25%的N和0.03%的P，即每養(yǎng)殖收割1噸江蘺，相當(dāng)于從水體轉(zhuǎn)移出2.5kg的N和0.03kg的P。由此表明，大型海藻減輕水體營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷的效果非常明顯。

　　(2)微藻對(duì)養(yǎng)殖廢水的治理

　　微藻由于都要吸收水體中N、P等營(yíng)養(yǎng)鹽，對(duì)養(yǎng)殖廢水均具有一定的治理效果，微藻在污水處理效果研宄已有報(bào)道。

　　吳沛儒曾對(duì)微藻處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中N、P的可行性作了研究，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行培養(yǎng)分析，微藻適用于處理水產(chǎn)養(yǎng)殖中的N、P。王黎穎曾就微藻對(duì)紅鰭東方飩養(yǎng)殖廢水的凈化效果如何進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，小球藻、螺旋藻和杜氏鹽藻對(duì)紅鰭東方飩養(yǎng)殖廢水都有一定的凈化效果，其中小球藻的凈化效果最好。

　　3.1.2 微生物治理法

　　養(yǎng)殖廢水中的氮存在形式主要有三種：有機(jī)氮、NH3-N和NOx-N。在微生物的作用下，這幾種形式的氮可以相互轉(zhuǎn)化的。主要轉(zhuǎn)化順序?yàn)椋喊被饔?rarr;吸收同化作用→硝化作用→反硝化作用。異養(yǎng)微生物通過氨化作用，將氨基酸等有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為NH3-N，硝化細(xì)菌通過硝化作用將NH3-N轉(zhuǎn)化為NOx--N，在缺氧的狀態(tài)下，NOx-N又通過微生物的反硝化作用轉(zhuǎn)化為N2，不溶于水的N2溢出水面，從而達(dá)到了脫氮的目的。

　　生物除磷是主要是依靠聚磷菌(PAOs)來(lái)完成。在厭氧條件下，聚磷菌吸收低分子脂肪酸(VFAs)合成體內(nèi)的高聚能貯存物聚B-羥基丁酸(PHB)，并從中獲得能量，吸收污水中的有機(jī)物，在好氧或缺氧的環(huán)境下，聚磷菌分解體內(nèi)的PHB，攝取廢水中的磷酸鹽形成聚磷酸鹽，最終通過排泥的方式實(shí)現(xiàn)除磷。

　　通過大量研究發(fā)現(xiàn)，微生物對(duì)廢水中N、P的治理效率均可達(dá)到90%以上。對(duì)于養(yǎng)殖廢水，其污染物主要成分就是N、P，利用微生物進(jìn)行治理具有很強(qiáng)的針對(duì)性。

　　生物超量吸磷現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了污水生物除磷技術(shù)的發(fā)展。孫福臨對(duì)聚磷菌對(duì)養(yǎng)殖廢水的治理進(jìn)行了研究，利用聚磷菌吸收的氧化溝工藝、序批式活性污泥法(SBR)對(duì)N、P的處理效果都極好。

　　4、人工濕地法

　　人工濕地(ConstructedWetlands)模擬自然濕地生態(tài)系統(tǒng)，也叫構(gòu)建濕地。人工濕地從利用生態(tài)學(xué)出發(fā)，對(duì)廢水的處理是系統(tǒng)內(nèi)部植物、基質(zhì)和微生物之間物理、化學(xué)與生物三者相互作用的綜合結(jié)果。通過基質(zhì)過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物進(jìn)行吸收和微生物進(jìn)行代謝等多種途徑，去除養(yǎng)殖廢水中的N、P、有機(jī)物、SS、重金屬和病原微生物等。

　　水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的特點(diǎn)是污染物濃度低，廢水排放量大，在水處理中不能有較長(zhǎng)的停留在處理設(shè)備中的時(shí)間。因而，對(duì)于水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水，宜建立人工濕地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行集中處理。

　　5、結(jié)語(yǔ)

　　我們要認(rèn)真研究水產(chǎn)養(yǎng)殖的廢水處理技術(shù)以及其應(yīng)用的情況，進(jìn)一步推動(dòng)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)向著生態(tài)健康可持續(xù)的方向發(fā)展。從目前現(xiàn)有的成熟的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)，以及正在研究實(shí)驗(yàn)的處理技術(shù)來(lái)看，物理化學(xué)生物結(jié)合的綜合處理方向，是最有效和最為廣發(fā)使用的手段。生物膜處理和濕地處理技術(shù)是今后大力發(fā)展的方向。

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