養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)進(jìn)展

吳衛(wèi)飛 謝麗鳳

（1 寧波市盛甬海洋技術(shù)有限公司 浙江寧波 315000 2 中環(huán)華誠（廈門）環(huán)?？萍加邢薰菊憬止?浙江寧波 315800）

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。硝酸鹽對水生生物毒害作用較小，亞硝酸鹽對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)致了富營養(yǎng)化。水體中的磷主要來源于飼料殘餌，磷是魚類的魚鱗和骨骼的的必須的營養(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)對魚類產(chǎn)生毒害作用，導(dǎo)致魚類生長速度緩慢甚至死亡。總懸浮顆粒物(TSS)也來自于殘餌和水產(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。但機(jī)械過濾對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。日本伊騰慎悟用臭氧處理海水，研究發(fā)現(xiàn)海水中99.9%各種細(xì)菌可被臭氧消除[1]。在1994-1995 年間，Jack 進(jìn)行過13 次臭氧水處理試驗(yàn)，當(dāng)臭氧投放量達(dá)到0.59mg/L，滅菌率可達(dá)99.12%；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、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機(jī)物。

近些年，許多研究者對臭氧氧化與膜的結(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)行初級處理，不僅可以提高污染物的去除率，而且對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濃縮廢水中的有毒有害物質(zhì)，而且還可以用高級氧化技術(shù)中的氧化劑來降解膜截留的污染物質(zhì)。如此一來，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[2]。該技術(shù)目前有諸多學(xué)者正在研究實(shí)驗(yàn)，是未來污水處理的主要發(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 等營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)向水中釋放氧氣，其具有生命周期長、生長快的特點(diǎn)，是海區(qū)重要的初級生產(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增重20-800 倍。楊宇峰對江蘺組織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養(yǎng)負(fù)荷的效果非常明顯[3]。

（2）微藻對養(yǎng)殖廢水的治理

微藻由于都要吸收水體中N、P 等營養(yǎng)鹽，對養(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[4]。王黎穎曾就微藻對紅鰭東方飩養(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[5]。

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饔谩胀饔谩趸饔谩聪趸饔?。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)，微生物對廢水中N、P 的治理效率均可達(dá)到90%以上。對于養(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。孫福臨對聚磷菌對養(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N、P 的處理效果都極好[6]。

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。

通過查閱歷史資料可發(fā)現(xiàn)，我國首例人工濕地是天津市環(huán)保所1987 年建成的蘆葦濕地工程，該濕地工程日處理廢水規(guī)模為1400m3。1988～1990 年，北京市環(huán)保所在北京昌平縣也建成了蘆葦濕地處理系統(tǒng)，日處理廢水規(guī)模為500m3。1990 年7 月，國家環(huán)保總局華南環(huán)保所在深圳建造白泥坑人工濕地工程，日處理廢水可達(dá)3100m3，經(jīng)過出水檢測，證明該濕地污染物去除效果良好，可以看作是首次濕地處理實(shí)踐。自此，研究者開始對人工濕地的構(gòu)建方法、污染去除效果及機(jī)理等方面進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究。目前，人工濕地污水處理技術(shù)在我國發(fā)展迅速，具有良好的應(yīng)用前景。一般情況下，人工濕地對BOD 的去除率為85%～95%，對COD 的去除率可達(dá)80%以上。

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的停留在處理設(shè)備中的時(shí)間。因而，對于水產(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。

結(jié)語

近些年中國社會(huì)的快速發(fā)展很多以環(huán)境為代價(jià)，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)模擴(kuò)大，產(chǎn)量提高，同樣產(chǎn)生更多的養(yǎng)殖污染物。但想要實(shí)現(xiàn)建設(shè)富強(qiáng)、民主、文明、和諧、美麗潔凈的社會(huì)這一偉大目標(biāo)，離不開環(huán)境保護(hù)，離不開可持續(xù)發(fā)展。所以我們要認(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。