水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水生物處理技術(shù)介紹

徐 升

（福建工程學(xué)院環(huán)境與設(shè)備工程系，福州 350108）

水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水生物處理技術(shù)介紹

徐 升

（福建工程學(xué)院環(huán)境與設(shè)備工程系，福州 350108）

文章對水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水生物處理技術(shù)的研究及實踐進(jìn)行了總結(jié)，并對當(dāng)前養(yǎng)殖廢水生物處理中存在的問題及發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析，旨在為水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水污染防治提供參考。

水產(chǎn)養(yǎng)殖;廢水處理;生物處理技術(shù)

1 前言

我國的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá)程度位居世界之首，但是環(huán)境保護(hù)措施滯后。一些臨海城市的港灣眾多，淺海灘涂遼闊，海洋生物資源豐富。目前，養(yǎng)殖方式已由以前的粗養(yǎng)、半精養(yǎng)向精養(yǎng)過渡，但由于片面追求經(jīng)濟效益，養(yǎng)殖密度過大，養(yǎng)殖品種單一，養(yǎng)殖水體中自然生態(tài)體系的平衡被打破，自身污染嚴(yán)重。另外，由于工業(yè)廢水、生活污水的亂排亂放，導(dǎo)致養(yǎng)殖水體的外源污染也日益嚴(yán)重，養(yǎng)殖病害頻繁發(fā)生。目前，養(yǎng)殖業(yè)者常使用廣譜性抗生素來控制病害的發(fā)生，但這只是暫時性的解決辦法，因為使用抗生素不止殘留性強、增加了細(xì)菌的抗藥性，更破壞了養(yǎng)殖水域正常生物區(qū)系的平衡，以致形成惡性循環(huán)[1]。

2 水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水特點

水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中主要的污染物有氨氮、亞硝酸鹽、有機污染物、磷及污損生物。目前，我國已開展了一些港灣及傳統(tǒng)網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)的污損生物調(diào)查研究。

與工業(yè)、生活污水不同，水產(chǎn)魚污水屬污染物成分簡單的低濃度有機污水，BOD一般不超過80mg/L。但水產(chǎn)生物對水質(zhì)的要求較高，氨氮和硫化氫是育苗水體中最普遍的有害物質(zhì)，水體中的氨氮和硫化氫濃度會隨著育苗的進(jìn)行而逐漸升高。氨氮是水產(chǎn)生物的排泄物，也是殘餌、糞便以及動植物尸體等含氮有機物分解的終產(chǎn)物。硫化氫則是由于含硫有機物在缺氧條件下，由厭氧細(xì)菌分解形成。

水質(zhì)和底質(zhì)敗壞而誘發(fā)弧菌等致病菌的大量繁殖，導(dǎo)致疾病發(fā)生；更多的是由于生態(tài)系統(tǒng)的破壞和放養(yǎng)密度的增加而導(dǎo)致生態(tài)失衡的綜合因素所致，水生物的抗病力降低，造成更易感染致病菌。

3 水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的主要處理工藝

國內(nèi)外已經(jīng)發(fā)展了許多養(yǎng)殖廢水的處理方法，其中包括物理、化學(xué)處理方法和生物膜法、耐鹽植物處理法、人工濕地處理法、沉淀-貝類過濾-藻類吸附的綜合處理法等。此外，還有專門針對懸浮顆粒物的處理方法。

3.1 物理處理法

依據(jù)水體及水體中污染物的理化性質(zhì)，采取曝氣、過濾、沉淀、吸附、氣浮等方法凈化水質(zhì)，除去水中懸浮物質(zhì)或有害氣體。

3.2 化學(xué)處理法

利用化學(xué)反應(yīng)來處理水中的污染物或懸浮膠粒。包括絮凝、中和、絡(luò)合、氧化還原、消毒等方法。

3.3 生物方法

利用微生物和自養(yǎng)性植物（如綠色藻類、高等水生植物）改良水質(zhì)，有助于防止殘餌與代謝產(chǎn)物積累所引起的水質(zhì)敗壞。

3.3.1活性污泥法[2]

活性污泥法中活性污泥由細(xì)菌、原生動物等組成，常見的有酵母、霉菌、草履蟲等。該法的應(yīng)用歷史較長，原理、方法及工藝技術(shù)已經(jīng)成熟，應(yīng)用于養(yǎng)殖水處理，去處氮磷的效果比較好，但該法占地大，產(chǎn)生的污泥如處理不好會產(chǎn)生二次污染，并且運行費用高。目前，國內(nèi)外對于水產(chǎn)養(yǎng)殖污水的活性污泥處理常見工藝流程見圖1。

圖1 工廠化高密度養(yǎng)殖水活性污泥處理工藝

現(xiàn)有的生物法中，活性污泥法只在鹽度不高的情況下有比較理想的效果，不適于處理海水養(yǎng)殖廢水。

3.3.2生物膜法

生物膜法具有高效、操作簡便等特點。生物膜的載體不同，附著在載體上的微生物的生長量不同，對養(yǎng)殖廢水的處理效果也不同。

目前多采用紫外線殺菌器、臭氧發(fā)生器、蛋白質(zhì)分離器和生物過濾器4部分構(gòu)成養(yǎng)殖污水生物膜處理工藝系統(tǒng)（見圖2）。常用的生物過濾器有浸沒式生物濾床、滴濾式生物濾床、生物轉(zhuǎn)盤等。

圖2 水產(chǎn)養(yǎng)殖污水生物膜法處理系統(tǒng)工藝流程

但生物膜法存在抗沖擊力弱、易受污染、不能多次循環(huán)利用、運行時間長等缺點，尚不能廣泛的應(yīng)用于處理養(yǎng)殖污水。因此一些研究者在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)研究。如萬紅等提出采用以組合填料為載體的序批式生物膜反應(yīng)器處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水[3]；李軍等也設(shè)計出復(fù)合式膜生物反應(yīng)器（MBR）裝置，以粉末活性炭（PAC）作為填料，加入活性污泥經(jīng)過馴化培養(yǎng)，用該裝置處理污水，連續(xù)運行100d，膜出水COD始終穩(wěn)定在25mg/L以下，NH3-N的去除率可以達(dá)到99%以上。PAC為硝化細(xì)菌的吸附生長提供了良好的載體，使其能夠很好地繁殖，從而提高了膜生物反應(yīng)器的氨氮去除率；何潔等把篩選到的菌群附著在沙子、活性炭與沸石3種載體上，對養(yǎng)殖廢水進(jìn)行處理，研究表明以這3種載體的生物過濾器對養(yǎng)殖廢水的氨氮去除率差不多。

3.3.3人工濕地

以景觀水體為處理對象，構(gòu)建了植物浮床生態(tài)箱-植物浮床生態(tài)箱-人工濕地-沉水植物生態(tài)箱多級人工生態(tài)系統(tǒng)，在系統(tǒng)中引入了多種植物、魚類、螺螄、蝦等物種，且該系統(tǒng)在循環(huán)流方式下運行，系統(tǒng)的平均水力停留時間為2d，模擬景觀水體4.2d被系統(tǒng)交換一次。試驗結(jié)果表明，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定運行之后，景觀水體池中，DO平均值為4.93mg/L，NH4+-N平均值為0.673mg/L，TN平均值為17.303mg/L，TP平均值為0.703mg/L，COD平均值為20.967mg/L。

3.3.4大型藻類除N/P及菌藻調(diào)控技術(shù)

大型藻類的養(yǎng)殖技術(shù)一般比較成熟，種群數(shù)量容易控制，它們本身又可用作飼料、藥材、食品。因此自20世紀(jì)70年代開始，逐漸利用大型海藻來凈化養(yǎng)殖環(huán)境。目前，試驗進(jìn)行的大型藻類生物凈化作用所涉及的大藻包括綠藻、褐藻、紅藻等，主要針對養(yǎng)殖自身污染，對養(yǎng)殖環(huán)境的營養(yǎng)鹽負(fù)荷以及可能造成的赤潮生物的爆發(fā)而進(jìn)行研究。一般采用石莼類和江籬類為吸收營養(yǎng)鹽的素材，對赤潮生物的抑制一般以石莼類為研究材料。

但利用大型海藻抑制自然水體的赤潮生物尚處于試驗階段，還沒有在自然海區(qū)投人實際應(yīng)用。我國養(yǎng)殖病害一般發(fā)生在高溫季節(jié)和雨季，因此，應(yīng)當(dāng)積極篩選廣溫、廣鹽種的大型藻類，以滿足我國養(yǎng)殖水域凈化的需要[4]。

此外，目前還逐步發(fā)展了菌藻聯(lián)合調(diào)控技術(shù)。細(xì)菌和藻類是水生態(tài)體系中調(diào)節(jié)水質(zhì)的重要微生物,它們能夠有效控制養(yǎng)殖水體中的NH4+-N、NO2--N等營養(yǎng)鹽含量,改善水質(zhì)，且具有無毒副作用、不污染環(huán)境的特點，符合健康養(yǎng)殖的要求。如黃翔鵠等（1998）人工引入波吉卵囊藻（Oocystis borgei snow）和微綠球藻（Nannochloropsis oculata）于凡納濱對蝦（Penaeus vannamei）養(yǎng)殖環(huán)境中，結(jié)果表明，引入波吉卵囊藻和微綠球藻能改善養(yǎng)殖水體的水質(zhì)[5]。

4 提高水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水生物處理效率的研究

4.1 生物強化技術(shù)

4.1.1高效菌（包括微生態(tài)制劑）

盡管改善水質(zhì)的方法很多，但由于上述方法都有一定的缺點，不盡如人意。所以，在養(yǎng)殖池中施放有益微生物，讓其參與養(yǎng)殖池的生態(tài)循環(huán)，一方面可改善水體質(zhì)量，清除有機廢物；另一方面可抑制、排斥病原微生物的繁殖生長，達(dá)到防治病害的目的。目前，有益菌作為水產(chǎn)凈化劑已是水產(chǎn)養(yǎng)殖的必備，應(yīng)用范圍極其廣泛。

微生態(tài)制劑可有效降解有機污染物的細(xì)菌有假單胞菌、枯草芽孢桿菌、多粘球菌、硝化細(xì)菌、腸道菌群等，它們發(fā)揮氧化、氨化、硝化、反硝化、解磷、硫化、固氮等作用，將動物的排泄物、殘存飼料、浮游生物殘體、化學(xué)藥物等迅速分解為CO2、硝酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽等，是物質(zhì)循環(huán)流動不可缺少的部分。

微生態(tài)制劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)凈化中的效益是潛在的、長期的，是未來研究、發(fā)展和應(yīng)用的主要方向，其前景十分廣闊[6]。

4.1.2固定化

近年來固定化微生物技術(shù)是研究比較多的污水處理技術(shù)之一，關(guān)于閉合養(yǎng)殖系統(tǒng)中固定化微生物研究也有報道。如黃正、趙興利等加入馴化污泥，以聚乙烯醇（PVA）為包埋載體，粉末活性炭作為無機載體，制備固定化小球，處理養(yǎng)殖廢水，COD的去除率達(dá)74.9%，NH3-N的去除率為82.5%左右。鄭耀通等以PVA為主要包埋骨架，添加SiO2、CaCO3等載體，固定菌藻系統(tǒng)去除水體中的氨氮，NH3-N的去除率達(dá)96.8%。

目前固定化微生物脫氮主要應(yīng)用于污水處理、工廠化養(yǎng)殖循環(huán)廢水處理的室內(nèi)模擬，尚未見到在養(yǎng)殖池塘中應(yīng)用的報道，關(guān)于浮游動物對水體氮的吸收、轉(zhuǎn)換及釋放的循環(huán)機制，也有待進(jìn)一步研究。

4.2 預(yù)處理研究

4.2.1沉淀、泡沫分離法

考慮到養(yǎng)殖污水中的主要污染物是未食餌料和動物排泄物，重力分離法比較適合對這部分污水進(jìn)行先期預(yù)處理。早在1998年D. R. Teichert-Coddington等對高密度集約化養(yǎng)蝦池的出水進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)對蝦池出水的營養(yǎng)物及固體懸浮物的含量相當(dāng)高，如采用沉降法處理出水，沉降時間大約需要6h。經(jīng)過6h的沉淀，可以去除全部可沉淀的固體物、88%的懸浮物、77%的揮發(fā)性物質(zhì)、63%的BOD、31%的總氮、55%的總磷[7]。

4.2.2提高溫度與DO

溫度和溶氧是影響硝化細(xì)菌硝化率的重要因素，溫度升高和提高水體含氧量，采用適宜的增氧方式、高效的增氧裝備及合理的布局形式，都可提高硝化率。

4.2.3利用水生維管束植物凈化養(yǎng)殖廢水

利用水生維管束植物凈化養(yǎng)殖廢水，如茄子-養(yǎng)鱉廢水，鳳眼蓮-螺廢水，番茄-養(yǎng)甲魚廢水等凈化濾器的試驗表明，植物濾器在凈化廢水方面表現(xiàn)出了巨大的潛力，經(jīng)過處理的水即使達(dá)不到使用要求，還需要后續(xù)處理，但低成本的植物濾器已利用了污水中大部分的營養(yǎng)物，從而大大減輕了后續(xù)處理的工作量。

4.3 水質(zhì)控制的自動化與機械化

目前通常所采取的凈化水措施的處理水平不盡如人意，而一些先進(jìn)國家在高密度養(yǎng)殖系統(tǒng)中采用了先進(jìn)的自動控制及水處理、監(jiān)測等技術(shù)，取得了較好的效果，對于養(yǎng)殖水質(zhì)控制的自動化和機械化研究方面的經(jīng)驗值得我們借鑒，并應(yīng)用于工廠化養(yǎng)殖水處理流程中。

高密度養(yǎng)殖是今后水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展方向。高效、快速處理養(yǎng)殖污水，使其循環(huán)利用，是發(fā)展大規(guī)模高密度養(yǎng)殖業(yè)的關(guān)鍵。完全可以借鑒現(xiàn)有的處理工業(yè)、生活污水的成套設(shè)施和技術(shù)，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖對水質(zhì)的要求，設(shè)計出適用于工廠化高密度養(yǎng)殖的污水處理系統(tǒng)。

[1]胡文佳，楊圣云，朱小明. 海水養(yǎng)殖對海域生態(tài)系統(tǒng)的影響及其生物修復(fù)[J].廈門大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007（08）：197-202.

[2]劉朝陽，孫曉慶.生物控制法在水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)凈化中的綜合應(yīng)用[J]. 南方水產(chǎn)，2007，3（1）：69-74.

[3]萬紅，宋碧玉.序批式生物膜法處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的研究[J].水生態(tài)學(xué)雜志，2008，.l 1（2）：81-84.

[4]Hammouda O, Gaber A. Microalgae and Wastewater Treat-ment[J]. Ecotoxicol Environ Saf., 1995, 31(3).

[5]黃翔鵠，王慶恒.對蝦高位池優(yōu)勢浮游植物種群及成因的研究[J].熱帶海洋學(xué)報，2002，21（4）.

[6]MAEDAM, OAGAMIN. Some aspects of the biocontrollingmethod in aquaculture. Current topics in marine biotechnology, Japan [M]. Tokyo：SocMarBiotechnolTokyo, 1989： 395-397.

[7]D. R Teichert一Coddington, D. B. Rouse,凡Pons, C. E. Boyd.Treatment of harvest discharge from intensive shnmp ponds by settling, [J]Aquacltural Ettgmeenng 19,1999：147-161.

Study on Biological Control Technology for Aquaculture Wastewater Treatment

XU Sheng

X703

A

1006-5377（2011）10-0056-03

福建工程學(xué)院科研項目(GY-Z0551), 福建省教育廳A類科技資助項目(JA09185)。