水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水污染危害及處理技術研究

劉真 王海鳳

(河北省滄州市水產(chǎn)技術推廣站，河北 滄州 061000)

引言

水產(chǎn)養(yǎng)殖具有很高的經(jīng)濟效益，近年來，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴大，為人們提供了豐富的水產(chǎn)品。水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水污染程度也愈發(fā)嚴重。如，我國很多沿海地區(qū)，都存在水體富營養(yǎng)化的問題，水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水大規(guī)模排放，致使局部海域N、P含量不斷提升，是導致赤潮頻繁爆發(fā)的主要原因。同時水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水如果處理不當，也會制約水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。如何更加高效、便捷、低成本地處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水是目前我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展中亟待解決的問題，也是保證水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵?；诖?，開展水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水污染危害及處理技術的分析研究就顯得尤為必要。

1 水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水污染物的組成

水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水污染物的組成比較復雜，可分為2大類，無機物污染，有機物污染。和生活污水及工業(yè)生產(chǎn)污水相比，水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水具有水量大、污染物品種少但含量變化小的特點，污染負荷比較低，處理比較容易。具體的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水污染物的組成情況如表1所示。

表1 水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水污染物的組成情況表

2 水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的來源和危害

2.1 來源

水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的來源主要有2個方面。在養(yǎng)殖過程中，使用了太多的藥物，部分水產(chǎn)養(yǎng)殖戶為降低管理的難度，提升產(chǎn)量，提高存活率，在養(yǎng)殖全過程肆無忌憚地使用藥物，這些藥物難以自行消解，會長時間存在于水體中，不但會對水環(huán)境造成嚴重的污染和破壞，而且會大幅度降低水體的有益微生物數(shù)量，引起水環(huán)境失衡；合理、規(guī)范的投喂飼料，一些水產(chǎn)養(yǎng)殖戶為提升產(chǎn)量，采取集約化養(yǎng)殖方式，經(jīng)常不加節(jié)制的投喂飼料，造成飼料投喂過多，引起水體污染，再加上排泄物的影響，不但會降低水體的透明度，而且會降低水體中溶解氧的難度，影響pH值，不利于水生物的正常生長。

2.2 危害

就目前我國水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展現(xiàn)狀而言，養(yǎng)殖技術還不夠先進，一些水產(chǎn)養(yǎng)殖戶為獲得更大的經(jīng)濟效益，沒有認真做好管理工作，沒有按照相關標準和規(guī)范處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水，不但對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成了嚴重破壞，而且不利于保證人體健康。水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水污染的危害主要體現(xiàn)在以下2個方面。

2.2.1 危害水產(chǎn)品的質量和安全性

部分水產(chǎn)養(yǎng)殖戶在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中為降低成本，經(jīng)常會選擇劣質飼料來投喂，如穩(wěn)定劑、顏料、消毒劑等，不但會威脅到水生物的健康，而且會融合到水體中，污染水體。甚至一些養(yǎng)殖戶為降低管理的難度，提升養(yǎng)殖的便捷性，不惜使用一些高毒性的藥物。這些藥物中通常含有大量重金屬元素，水生物吸收后，會沉淀在體內(nèi)，人類在食用這些水生物之后，重金屬元素就會進入到人體。致使人體機能出現(xiàn)慢性損傷，如果情況嚴重甚至會引起嚴重的重金屬中毒問題，如鉛中毒、汞中毒、鎘中毒等，甚至會威脅到人的生命。

2.2.2 危害生態(tài)環(huán)境

我國很多地區(qū)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中多采取集約化的養(yǎng)殖模式，為獲得更大的經(jīng)濟效益，水生物的養(yǎng)殖密度非常大，水體中含有大量水生物代謝物，不但會增加水體中氨和氮的含量，而且會增加水生物正常生長的需氧量，影響水生物正常生長速度，延緩收獲、銷售的時間[1]。此外，還會增加水體中有機物的密度，如果凈化和處理不及時，有機污染物的增加會降低水體中溶解氧的含量。水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中氨氮、亞硝酸鹽等物質的增加，還會給水中細菌和微生物的繁殖生長營造良好的條件，引起水體富營養(yǎng)化問題，降低水質。水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水如果不處理直接排放到自然環(huán)境中，就會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的污染和破壞。

3 水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的處理技術

在科學技術飛速發(fā)展的大環(huán)境下，很多高新技術和設備被廣泛應用到水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中，致使處理技術水平不斷提升，目前常用的處理技術包括物理處理技術、化學處理技術、物化聯(lián)合處理技術、生物處理技術、人工濕地處理技術5種。

3.1 物理處理技術

物理處理技術是水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中常用的技術之一，機械過濾和泡沫分離處理技術在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中有很好的應用。

機械過濾的處理機理為阻隔吸附，是最基礎的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理技術。在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中含有大量殘余餌料和水生物的代謝物，都以懸浮顆粒的形式存在于水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中，通過機械過濾處理技術，可有效去除水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中的殘余餌料和代謝物，而且成本比較低，過濾效果比較好。常用的機械過濾設備為過濾器，或者是砂濾池，都能有效去除水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的殘余餌料和代謝物，目前機械過濾多應用在循環(huán)水養(yǎng)殖類的養(yǎng)殖場中[2]。但此種方法去除水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中COD、BOD、氮和磷的效果比較差。

泡沫分離技術通常應用在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的初步處理中，主要做法為向水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水通入空氣，形成氣泡，會帶走水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中具有表面活性的部分微生物，上升到水面之后就會形成泡沫。再對泡沫進行分離，就能很好地去除水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中溶解態(tài)污染物和懸浮態(tài)污染物。泡沫分離技術在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中應用時，既能去除有毒有害的物質，也可以提升水體中溶解氧的含量，維護水體環(huán)境，保證水生物能夠正常生長，是目前水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中常用的技術之一。

3.2 化學處理技術

化學處理技術是通過化學氧化反應的方法去除水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中有毒有害的物質，常用的氧化劑是臭氧，臭氧具有很強的氧化性，可氧化分解溶于水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中的有機物，實現(xiàn)對水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的深度處理。在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中，采取臭氧氧化的處理方法，不僅可以提升水體中溶解氧的含量，還能起到改善水體的目的。尤其是在魚蝦混養(yǎng)廢水處理中，應用臭氧處理技術具有良好的效果，當臭氧的投放量達到0.59mg·L-1時，殺菌率能夠達到驚人的99.12%，而且通過臭氧，降低水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中COD的含量，進一步增加溶解氧的含量,降低水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中HN3-N和亞硝態(tài)氮的濃度，但臭氧的消耗量也會增大[3]?？傊谒a(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中應用化學處理技術，可大幅度提升處理效率，但需要很多特定的容器和試劑，如果控制不當，會引起二次污染。隨著科學技術的不斷發(fā)展，臭氧氧化技術愈發(fā)先進，在美國、日本等海水養(yǎng)殖循環(huán)水處理中得到了有效應用，應用效果比較好，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中也可以大力推廣臭氧氧化處理技術。

3.3 物理化學聯(lián)合處理技術

單一的物理處理技術和化學處理技術都有很強的局限性，難以有效去除水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中的污染物，將物理處理技術和化學處理技術聯(lián)合應用可大幅度提升去除效果。將臭氧氧化技術和膜處理技術相互結合，既能提升污染物的去除效率，還能解決頻繁更換過濾膜的問題。這是因為在臭氧的輔助下，膜的通過量會始終保持在穩(wěn)定狀態(tài)，而且還能加速污染物的降解速度和效率[4]。二者相互結合可很好的應用在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水深度處理中，通過膜過濾技術可有效截留水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中的有毒有害物質，而通過臭氧氧化技術，可降解膜截留下的污染物質。二者聯(lián)合應用，可降解化學處理存在二次污染的問題，提升氧化劑和污染物的接觸幾率，進而提升氧化基團的綜合利用率，降低處理成本。

3.4 生物處理技術

與物化處理技術相比，生物處理技術最大的優(yōu)勢是不用擔心發(fā)生二次污染，是一種綠色、環(huán)保、可持續(xù)利用的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理技術。主要是通過微藻來代謝水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水成分。微藻細胞內(nèi)部含有一定量的蛋白質，有一種特異性的轉運蛋白質，通過此種蛋白質，可促使有機碳源通過協(xié)助擴散或者是協(xié)同運輸?shù)姆绞?，進入到微藻細胞中，達到去除水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中有機碳源的目的。此外，微藻還能有效同化銨鹽或者是其它形態(tài)的氮源，亞硝酸鹽和硝酸鹽耗能跨膜轉運到微藻細胞中會被脆化成銨鹽，銨鹽可通過一組轉運蛋白質跨膜轉運到細胞中。水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，微藻細胞在光合作用下，可提升水體中的pH值，隨著pH值的提升，正磷酸鹽會不斷沉淀，從而達到除磷的效果。微藻還能通過一系列絡合反應或者離子交換的方法吸附水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中的重金屬，從而達到去除重金屬的目的。微藻在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中常用的作用基團如表2所示。

表2 微藻作用基團表

在應用微藻處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中可選擇單細胞藻類，如小球藻、斜生珊藻等。凈化方式有多種可供選擇，如藻菌共生系統(tǒng)、藻類塘、固定化藻類處理、光生物反應器等。每種凈化方式，在不同的實踐條件下，具有不同的凈化效果[5]。從目前應用效果上看，無論選擇哪種藻類凈化方式，都能有效處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水，而且水質凈化效果明顯，是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ乃a(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理技術之一。

3.5 人工濕地處理技術

人工濕地處理技術是水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中一種新型處理技術，所謂人工濕地，指的是通過一系列方式方法，以人工的方法模擬自然濕地生態(tài)系統(tǒng)，構建起一個完善的濕地環(huán)境，再從利用生態(tài)學的角度出發(fā)，實現(xiàn)對水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的有效處理。人工濕地處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的機理比較復雜，是通過人工濕地系統(tǒng)內(nèi)部的植物、基質、微生物之間進行復雜多變的物理、化學、生物共同作用的綜合結果。涉及到的步驟也比較多，包括基質過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收、微生物代謝等多個步驟，從而達到去除廢水有機物、無機物、重金屬、病原體的效果。

我國在1987年由天津市環(huán)保所建立了首個人工濕地系統(tǒng)“蘆葦濕地工程”，日處理廢水量為1400m3。此后在1988—1990年，北京市也建立起了人工濕地系統(tǒng)，日處理廢水量為500m3。此后，在全國各地陸續(xù)建立起了多個人工濕地系統(tǒng)，為水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的處理提供了新的處理途徑。大量應用實例和研究結果表明，和其它廢水處理技術相比，人工濕地處理技術在很多方面都有非常顯著的優(yōu)勢，不僅可以有效去除水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中的污染物，還能美化生態(tài)環(huán)境，打造一個綠色、和諧的生態(tài)環(huán)境。就目前發(fā)展現(xiàn)狀而言，人工濕地處理技術在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中具有得天獨厚的優(yōu)勢，在我國各大區(qū)域遍地開花，對水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中BOD的去除率可達到85%～95%，對COD的去除率也可以達到80%以上，而且成本比較低，美化環(huán)境，豐富生態(tài)系統(tǒng)的效果顯著[6]。水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水具有污染物濃度低、排放量大的特點，在處理中無法長時間停留在處理設備中，而人工濕地生態(tài)系統(tǒng)可有效契合水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的特點，可進行集中有效的處理，值得大范圍推廣應用。

4 結束語

綜上所述，采用理論結合實踐的方法，研究了水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水污染危害及處理技術，結果表明，水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水污染危害比較大，對水生物的安全，生態(tài)環(huán)境都會造成不同程度的影響和危害。這就需要結合水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的來源、組分、特點等，采取科學有效的技術。物理、化學、物化結合、生物、人工濕地系統(tǒng)等，都能很好的處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水，但單一的處理技術處理效果有限。在具體應用中，可結合實際情況，采取2種或者2種以上的處理技術，提升水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理效果，以促使我國水產(chǎn)養(yǎng)殖事業(yè)持續(xù)健康的發(fā)展。