海水養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)及其應(yīng)用研究

＊王 琢

（遼寧飛思海洋科技有限公司 遼寧 121000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)的海水養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅猛，是世界養(yǎng)殖產(chǎn)量超過捕撈產(chǎn)量的國(guó)家之一，海水養(yǎng)殖產(chǎn)量的提高，造成的污染也越來(lái)越高。海水養(yǎng)殖業(yè)已成為農(nóng)業(yè)面污染源的重要來(lái)源之一，如養(yǎng)殖尾水排放、化學(xué)藥劑使用等給海洋生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞。在國(guó)家積極倡導(dǎo)集約化養(yǎng)殖、立體化養(yǎng)殖的背景下，加強(qiáng)對(duì)海水養(yǎng)殖尾水的處理具有重要意義為降低養(yǎng)殖尾水的危害。本文通過介紹中國(guó)海水養(yǎng)殖業(yè)污染的現(xiàn)狀、危害，針對(duì)這一現(xiàn)狀采取有效海水養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)，了解養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，為有效減少海水養(yǎng)殖尾水給生態(tài)環(huán)境造成的污染，對(duì)凈化系統(tǒng)的研究進(jìn)行展望。

1.海水養(yǎng)殖現(xiàn)狀

海水養(yǎng)殖主要是利用沿海淺海灘涂養(yǎng)殖海洋水生經(jīng)濟(jì)動(dòng)植物的一項(xiàng)活動(dòng)，可以分為淺海養(yǎng)殖、港灣養(yǎng)殖、灘涂養(yǎng)殖等類型。我國(guó)目前屬于海水養(yǎng)殖發(fā)達(dá)國(guó)家，在海水養(yǎng)殖面積及總產(chǎn)量上居世界前列。受過去過度捕撈和海洋環(huán)境污染等問題影響，我國(guó)海洋水產(chǎn)資源大幅減少，使得我國(guó)水產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展重心逐步朝著養(yǎng)殖方向發(fā)展，這也促使我國(guó)海水養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年我國(guó)海水養(yǎng)殖業(yè)總產(chǎn)值高達(dá)4301.7億元，同比增長(zhǎng)12.13%。從產(chǎn)量來(lái)看，我國(guó)近年來(lái)海水養(yǎng)殖面積總體呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，不過海水養(yǎng)殖產(chǎn)品產(chǎn)量在持續(xù)上升，2021年我國(guó)海水養(yǎng)殖產(chǎn)品產(chǎn)量高達(dá)211.14萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)3.55%。在海水養(yǎng)殖中，尾水中含有大量污染物，主要包括排泄物、飼料、化學(xué)藥劑、微生物病菌等，這些污染物質(zhì)難以自然降解、消除，在隨意排放尾水的情況下，很可能導(dǎo)致養(yǎng)殖污染，甚至?xí)拗起B(yǎng)殖生物的生長(zhǎng)[1]。在海水養(yǎng)殖中，許多難以被消解的有機(jī)物會(huì)在網(wǎng)箱底部大量沉積，這也是導(dǎo)致海水污染的主要原因。海水養(yǎng)殖尾水除了會(huì)給養(yǎng)殖本身帶來(lái)負(fù)面影響外，還會(huì)給養(yǎng)殖區(qū)域周邊環(huán)境帶來(lái)許多不利的影響。通常，有機(jī)物、總懸浮顆粒物、磷、氮等屬于海水養(yǎng)殖尾水中的主要污染物，目前有超過85%的污染物來(lái)自于養(yǎng)殖本身，污染物中含有大量有害物質(zhì)、有機(jī)化合物，而養(yǎng)殖尾水本身也具有一定的資源化利用價(jià)值。

2.海水養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)

(1)物理處理技術(shù)

國(guó)內(nèi)目前對(duì)海水養(yǎng)殖尾水物理處理技術(shù)的研究比較深入，物理處理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有范圍廣的特點(diǎn)，主要針對(duì)海水養(yǎng)殖尾水中的固體懸浮顆粒、細(xì)菌等物質(zhì)進(jìn)行處理，主要采取的方法包括沉淀、過濾、泡沫分離等。

①沉淀

沉淀主要是在重力或浮力的作用下，通過沉淀池實(shí)現(xiàn)對(duì)尾水的固液分離，主要目的是去除尾水中的固體懸浮物質(zhì)。在海水養(yǎng)殖尾水中，因養(yǎng)殖方式、養(yǎng)殖類型的不同，固體懸浮物會(huì)有所差異，在實(shí)際處理時(shí)有必要結(jié)合尾水實(shí)際情況，確定采取哪種沉淀方法，合理設(shè)置沉淀池，目前常用的沉淀方法包括了平流式沉淀法、輻流式沉淀法等。沉淀在海水養(yǎng)殖尾水處理中，屬于最基礎(chǔ)的一個(gè)環(huán)節(jié)。

②過濾

在對(duì)海水養(yǎng)殖尾水進(jìn)行過濾時(shí)，需要憑借尾水中固體殘留物大小不一這一特征，采用不同過濾設(shè)備去除尾水中的固體殘留物。過濾設(shè)備一般和砂濾池相當(dāng)，根據(jù)孔徑大小的不同可以攔截尾水中不同大小的固體殘留物，其針對(duì)固體殘留物的處理中具有比較廣泛的范圍，通常能夠攔截6～120mm左右的固體殘留物，不過在采用過濾設(shè)備時(shí)，需要注意觀察過濾設(shè)備的運(yùn)行情況，避免在尾水中固體殘留物過多的情況下，導(dǎo)致過濾設(shè)備出現(xiàn)堵塞的情況。

③泡沫分離

泡沫分離主要是通過在水體中注入適量氣體形成氣泡，利用氣泡吸附、濃縮水中的活性物質(zhì)，將尾水中的懸浮物、有機(jī)物帶至水面，達(dá)到分離凈化的目的。泡沫分離法可以有效去除海水養(yǎng)殖尾水中的有機(jī)物質(zhì)、有毒物質(zhì)和懸浮物質(zhì)，有助于降低尾水的污染。另外，還具有為海水增氧的功能，可以提高養(yǎng)殖水體的溶解氧，在對(duì)海水養(yǎng)殖尾水進(jìn)行資源化處理時(shí)，泡沫分離是一種常用的技術(shù)手段。

(2)化學(xué)處理技術(shù)

①混凝技術(shù)

混凝處理主要是通過化學(xué)反應(yīng)，對(duì)尾水中的膠狀物質(zhì)及固體殘留物的穩(wěn)定性進(jìn)行破壞，讓這些污染物被破壞后再次融合，形成更大體積的固體物質(zhì)[2]?；炷幚砑夹g(shù)可以有效降低尾水的渾濁度，有效去除尾水當(dāng)中含有的有色物質(zhì)，讓尾水水質(zhì)變得更加清澈。采取這一技術(shù)，主要目的是為了去除尾水當(dāng)中的高分子化合物，有助于降低尾水的富營(yíng)養(yǎng)化程度，其中鋁鹽、石灰等屬于常用的混凝化學(xué)藥劑。

②電化學(xué)技術(shù)

電化學(xué)技術(shù)主要是通過產(chǎn)生羥基自由基、游離氯等氧化劑對(duì)尾水中的有害物質(zhì)進(jìn)行清除。海水養(yǎng)殖尾水中具有較高鹽度，為電化學(xué)法的應(yīng)用創(chuàng)造了巨大便利，國(guó)內(nèi)目前已經(jīng)有著多項(xiàng)電化學(xué)法的研究成果，常用于育種場(chǎng)、孵化池、循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)等海水養(yǎng)殖尾水的處理。

③臭氧氧化技術(shù)

該技術(shù)主要是憑借臭氧具有強(qiáng)氧化的特性進(jìn)行除臭、脫色和殺菌等處理，有效去除尾水當(dāng)中的亞硝酸鹽氮、氨氮等有機(jī)物。在實(shí)際對(duì)尾水進(jìn)行處理的過程中，臭氧會(huì)分解成氧分子，經(jīng)臭氧氧化處理后的尾水當(dāng)中含有大量溶解氧，適用于對(duì)尾水的資源化利用，不過殘留的臭氧對(duì)養(yǎng)殖生物會(huì)有一定的毒性作用，因此該技術(shù)目前還未得到大面積推廣。

(3)生物處理技術(shù)

針對(duì)海水養(yǎng)殖尾水的生物處理技術(shù)，主要是利用生物體的同化功能，吸收或代謝尾水當(dāng)中的有機(jī)物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)鹽，實(shí)現(xiàn)對(duì)尾水的凈化。相比于物理和化學(xué)兩類處理技術(shù)，生物處理技術(shù)具有低成本的特征，不易對(duì)海水環(huán)境產(chǎn)生二次污染，并且尾水在經(jīng)過處理后還會(huì)有適量副產(chǎn)品產(chǎn)生，具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是對(duì)海水養(yǎng)殖尾水進(jìn)行資源化處理的不二選擇。

①植物處理技術(shù)

植物處理技術(shù)主要是利用水生植物的光合作用，吸收尾水當(dāng)中的二氧化碳、營(yíng)養(yǎng)鹽、氮、磷等物質(zhì)，在對(duì)尾水進(jìn)行凈化的同時(shí)，還能促進(jìn)水生植物生長(zhǎng)，提高尾水中的溶解氧含量。國(guó)內(nèi)外目前已經(jīng)有成功采用植物處理技術(shù)的案例，比如，在大馬哈魚養(yǎng)殖時(shí)種植江蘺，能夠有效去除養(yǎng)殖池中大量含氮營(yíng)養(yǎng)鹽[3]。種植海水蔬菜，可以有效去除尾水當(dāng)中的亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、總氮、總磷、氨氮等物質(zhì)，其去除率較高，不過在海水養(yǎng)殖尾水中，如果營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度較低，水生植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收速率會(huì)呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，該技術(shù)適用于對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較高的養(yǎng)殖尾水進(jìn)行處理。

②微生物處理技術(shù)

微生物處理技術(shù)主要是通過具有特定功能的微生物，利用微生物的吸收和代謝功能去除尾水當(dāng)中的有機(jī)物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)鹽。常用于海水養(yǎng)殖尾水處理的微生物主要有反硝化細(xì)菌、光合細(xì)菌、硝化細(xì)菌、枯草芽孢桿菌等，其中生物模仿、人工添加微生物制劑、固定化微生物等技術(shù)屬于常用的微生物處理技術(shù)。比如，在采用生物膜法的時(shí)候，常常會(huì)用到生物濾池、生物流化床等，主要是利用附著在濾料表面的微生物膜實(shí)現(xiàn)對(duì)海水養(yǎng)殖尾水的處理，該技術(shù)常用于封閉式的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)當(dāng)中，在養(yǎng)殖尾水處理中具有較強(qiáng)適用性。

③貝—藻凈化

在海水養(yǎng)殖尾水中，通常含有大量氮、磷等物質(zhì)，這些物質(zhì)可作為貝類餌料生物的營(yíng)養(yǎng)源使用。通過在尾水中投放硅藻等單胞藻濃縮液，實(shí)現(xiàn)對(duì)尾水中氮、磷等污染物的吸收，隨后采取吊養(yǎng)或底播等手段養(yǎng)殖濾食性貝類，憑借水體中豐富的單胞藻有效減少尾水中的污染物，同時(shí)還可以得到豐富的副產(chǎn)品，這樣不僅可以強(qiáng)化凈化尾水的效果，還可以降低大量養(yǎng)殖成本，同時(shí)兼具生態(tài)、經(jīng)濟(jì)等效應(yīng)，特別是在文蛤、牡蠣養(yǎng)殖中該技術(shù)比較適用。

④人工濕地凈化

人工濕地主要是利用生態(tài)學(xué)原理，通過模擬自然濕地生態(tài)系統(tǒng)，利用微生物、植物、基質(zhì)的物化、生物協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)對(duì)尾水中氮、磷、有機(jī)物等污染物的去除，該方法的投資成本較低，在實(shí)際運(yùn)行中投入的費(fèi)用較少，具有凈化效果好、易于維護(hù)等顯著優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前的海水養(yǎng)殖尾水處理中比較適用[4]。例如，采用海馬齒生態(tài)浮窗、紅樹林人造潛流濕地等，可以對(duì)海水養(yǎng)殖尾水進(jìn)行凈化，能夠有效減少二次污染的問題出現(xiàn)，對(duì)尾水的凈化效果較好，不過在實(shí)際應(yīng)用中需要占用大量土地資源，項(xiàng)目總體運(yùn)行時(shí)間緩慢，在實(shí)際應(yīng)用中需要結(jié)合尾水污染的實(shí)際情況決定。

3.海水養(yǎng)殖尾水的資源化利用

傳統(tǒng)物理、化學(xué)、生物等技術(shù)手段各有優(yōu)缺點(diǎn)，采取單一的處理技術(shù)可能無(wú)法滿足當(dāng)前對(duì)海水養(yǎng)殖尾水處理的需要，為有效減少海水養(yǎng)殖尾水給生態(tài)環(huán)境造成的污染，確保尾水能夠更好達(dá)到排放和循環(huán)利用的標(biāo)準(zhǔn)，需要考慮適當(dāng)對(duì)物理、化學(xué)、生物三類處理技術(shù)的融合，發(fā)揮各技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)作用。

(1)工藝流程

海水養(yǎng)殖尾水處理中，在對(duì)尾水進(jìn)行收集以后，需要利用沉淀池在排水管道的作用下對(duì)尾水進(jìn)行收集，在對(duì)尾水進(jìn)行初步沉淀并去除尾水中的固體懸浮物后，利用排水管道將尾水排入曝氣池，利用曝氣池對(duì)尾水進(jìn)行生物掛膜處理和增氧處理，隨后進(jìn)入生物凈化池。在生物凈化池中經(jīng)多層生物吸收、分解以后，實(shí)現(xiàn)對(duì)尾水的有效凈化，最終達(dá)到尾水排放標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)尾水的資源化利用。

(2)主要處理設(shè)施

①排水管道

尾水收集、排放過程中，主要利用排水管道或生態(tài)渠，排水管道的設(shè)置需要保證其坡度，只有這樣才可以保證尾水順利排放。倘若采用生態(tài)渠，可以在生態(tài)渠適當(dāng)位置種植龍須菜、蘆葦?shù)人参?，也可以養(yǎng)殖文蛤、牡蠣等貝類生物，通過這種方式在排水期間減少尾水中的污染物含量，不過水生動(dòng)植物的種養(yǎng)需要確保生態(tài)渠的暢通，要避免在隨意種養(yǎng)的情況下影響尾水順利排放。

②沉淀池

沉淀池深度一般在2.5m以上，沉淀池周邊需要做好防滲處理，避免造成二次污染。在沉淀池內(nèi)部，需要設(shè)置擋水壩，通過這種方式增長(zhǎng)水流路徑。沉淀池處理中，可以結(jié)合尾水的實(shí)際情況添加適量絮凝劑，以此強(qiáng)化沉淀的效果，在沉淀池底部可以設(shè)置吸污泵，定期對(duì)沉淀池底進(jìn)行清淤處理[5]。倘若沉淀池中含有大量貝殼、蝦殼等，還可以設(shè)置固液分離設(shè)備，對(duì)沉淀池中的固體物質(zhì)進(jìn)行清除。

③曝氣池

曝氣池深度通常在1.5～2m之間，在修建曝氣池時(shí)也需要做好防滲處理，需要在曝氣池周邊安裝曝氣增氧設(shè)備。曝氣池主要可以分為兩個(gè)部分，一方面需要在曝氣池底鋪設(shè)曝氣管道與曝氣盤，另一方面要在曝氣池另一半池上層與底層分別設(shè)置一條固定的尼龍繩，在尼龍繩中間每間隔20cm懸掛一束毛刷，主要作用是為了進(jìn)行掛膜。曝氣池中屬于好氧環(huán)境，可以給微生物的生長(zhǎng)創(chuàng)造十分便利的條件，另外可以在曝氣池中添加適量微生物制劑，通過這種方式有助于加快對(duì)尾水中有機(jī)物的分解。

④過濾壩

過濾壩設(shè)置有寬度上的要求，一般需要超過1.5m，過濾壩周邊需要設(shè)置為空心磚結(jié)構(gòu)，壩中需要填充固定濾料層，選用陶粒、火山石、鵝卵石等作為填料。為了避免濾料層阻塞的情況下導(dǎo)致過濾效果受到影響，在過濾壩設(shè)置后，還需要定期對(duì)其進(jìn)行清洗，必要時(shí)可以考慮更換。

4.結(jié)語(yǔ)

在目前的海水養(yǎng)殖中對(duì)尾水的技術(shù)處理越來(lái)越重視，傳統(tǒng)物理、化學(xué)、生物等技術(shù)手段各有優(yōu)缺點(diǎn)，采取單一的處理技術(shù)可能無(wú)法滿足當(dāng)前對(duì)海水養(yǎng)殖尾水處理的需要，確保尾水能夠更好達(dá)到排放和循環(huán)利用的標(biāo)準(zhǔn)，需要考慮對(duì)物理、化學(xué)、生物三類處理技術(shù)的融合，發(fā)揮各技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)作用從而達(dá)到更好的凈化效果。