循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中懸浮顆粒物去除裝備研究進(jìn)展*

周亮，唐榮，劉興國，程果鋒，顧兆俊，劉士坤

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所,上海市,200092)

0 引言

隨著集約化養(yǎng)殖技術(shù)的不斷發(fā)展,無公害生態(tài)養(yǎng)殖模式已成為技術(shù)更新的方向,工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖已經(jīng)提上日程。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)(Recirculating Aquaculture System,以下簡稱RAS)是一種通過物理和生物等處理方式對池塘養(yǎng)殖尾水進(jìn)行循環(huán)利用,使養(yǎng)殖安全生產(chǎn)可持續(xù)化的高效環(huán)保系統(tǒng)[1]。與傳統(tǒng)的池塘養(yǎng)殖模式相比,RAS節(jié)約保護(hù)耕地資源,并將傳統(tǒng)的“靜水”養(yǎng)魚模式轉(zhuǎn)變成了“流水”養(yǎng)魚模式,在保持養(yǎng)殖池內(nèi)水環(huán)境質(zhì)量相對較好的同時,又能提高成品養(yǎng)殖魚類的產(chǎn)量,并且在廢水利用、病害防控等方面有著無與倫比的優(yōu)勢[2-4]。目前,構(gòu)建技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)緊湊、高效處理的RAS已成為高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖先進(jìn)生產(chǎn)力的研究熱點,但懸浮顆粒物作為影響?zhàn)B殖水體和養(yǎng)殖對象的主要因素,一直難以得到徹底解決,主要是因為在RAS中,95%以上的懸浮顆粒物直徑小于20 μm,懸浮顆粒物密度較小,難以去除[5-7]。因此,控制和去除高密度養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的固體懸浮顆粒物,成為RAS是否能夠穩(wěn)定高效運行的前提。

基于此,本文首先介紹懸浮顆粒物的來源和危害,引出水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中使用的懸浮物顆粒物去除裝備,從沉淀、旋流、泡沫分離、臭氧氧化、孔過濾和生物過濾幾大方面介紹目前裝備的研究進(jìn)展,最后對后續(xù)裝備研發(fā)進(jìn)行展望。

1 懸浮顆粒物

1.1 產(chǎn)生和危害

懸浮顆粒物是影響?zhàn)B殖水質(zhì)的重要因素之一,泥沙等無機懸浮顆粒物占到主要部分,有機懸浮顆粒物中,腐質(zhì)和細(xì)菌是主要的組成部分[8],根據(jù)Holan等[9]的研究發(fā)現(xiàn),25%的飼料會轉(zhuǎn)換成懸浮物。若在沒有去除懸浮顆粒物的情況下繼續(xù)投喂,大量堆積的懸浮顆粒物得不到有效處理,養(yǎng)殖水體中的懸浮顆粒物會不斷累積并分解鈣化,則會導(dǎo)致水質(zhì)渾濁,水體中產(chǎn)生氨氮等有害物,大顆粒的懸浮物還會損害魚鰓,直接危害水體中魚體的健康。水產(chǎn)品安全與人體健康密切相關(guān),在這種嚴(yán)峻的形勢下,環(huán)保相關(guān)部門出臺政策,對水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的排放水進(jìn)行監(jiān)管,保證養(yǎng)殖品種健康生長[10]。因此,為了使排放水達(dá)標(biāo)、魚類能夠健康生長,循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中亟需研發(fā)出能夠快速有效去除懸浮顆粒物的設(shè)備。

1.2 懸浮顆粒物的評估

懸浮顆粒物的質(zhì)量濃度及粒徑分布(Particle Size Distribution,PSD),是評估水體中懸浮顆粒物的成分及分布特征的重要參數(shù),具體為:養(yǎng)殖水體中不同粒徑顆粒物占總顆粒物的百分比。養(yǎng)殖系統(tǒng)中懸浮顆粒物的粒徑范圍會受許多因素的影響而波動,例如投料量、水流大小、魚類活動、季節(jié)更替等人為和環(huán)境因素[11-13]。楊建雷等[14]研究發(fā)現(xiàn),養(yǎng)殖草魚、鰱魚和鯉魚混養(yǎng)的池塘中懸浮顆粒物的濃度受到魚類活動影響較多,具體的懸浮顆粒物濃度范圍為18.89～116.27 mg/L,其中顆粒有機物占到50.08%,以此為指標(biāo)設(shè)計構(gòu)建了一種魚類混養(yǎng)模式,在混養(yǎng)共同作用下,水體中懸浮顆粒物得到了穩(wěn)定性控制。段姍杉等[15]研究了大西洋鮭循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中懸浮顆粒物的影響因素,結(jié)果顯示,懸浮顆粒物粒徑范圍較為穩(wěn)定,98.36%為1～3 μm的顆粒物,1.63%為3～15 μm的顆粒物,分布規(guī)律為:粒徑越大,數(shù)量越小,體積也越大,表面積先減小后增大。試驗中使用的泡沫分離器和浸沒式生物濾池對懸浮顆粒物都一定的去除能力,而微濾機沒有起到去除作用。Xu等[16]為了收集懸浮顆粒物的粒徑分布狀況,從50個池塘收集了50份池塘水樣品,試驗顯示懸浮顆粒物濃度范圍為0.7～485 mg/L,其中投料對水體中懸浮顆粒物濃度影響最大。Sarkar等[17]設(shè)計了一種生態(tài)可持續(xù)的池塘尾水處理系統(tǒng),經(jīng)過監(jiān)測,池塘表層水體的懸浮顆粒物濃度范圍為60～400 mg/L,下層水體的懸浮顆粒物濃度范圍較大(80～510 mg/L),然而隨著尾水在處理系統(tǒng)中循環(huán)使用,下層水體的懸浮顆粒物濃度沉降速率比上層快。說明在養(yǎng)殖水體中,大重量的懸浮顆粒物會下降到池底,微細(xì)顆粒懸浮物會隨著魚類活動一直漂浮在中層水體中,因此,懸浮顆粒物去除裝備對魚類健康、生態(tài)環(huán)保具有重要意義。

2 懸浮顆粒物去除裝備

養(yǎng)殖過程中,魚類活動會影響水體中懸浮顆粒物的質(zhì)量濃度及粒徑分布,水體中的懸浮顆粒物的濃度和粒徑還會隨著人為和環(huán)境因素變化,不同的懸浮顆粒物的濃度和粒徑對應(yīng)著不同的去除工藝,目的是達(dá)到RAS中循環(huán)水的水質(zhì)要求。根據(jù)懸浮顆粒物濃度范圍,羅國芝等[18]給出了循環(huán)水中不同粒徑的顆粒物對應(yīng)的去除方法(圖1),可以看出大致分為沉淀和過濾兩大方面。

目前,在環(huán)保業(yè)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)中,用于處理懸浮顆粒物的去除設(shè)備有很多,下面將從大粒徑顆粒去除(沉淀、旋流和孔過濾)和微細(xì)顆粒去除(泡沫分離、臭氧氧化和生物過濾)兩大方面進(jìn)行介紹。

圖 1 不同粒徑顆粒物的去除方法

2.1 沉降分離

沉降分離是利用懸浮顆粒物自身的重力進(jìn)行沉淀處理,因此分離出的顆粒物大多是質(zhì)量較大的。沉降分離技術(shù)簡單、運行費用較低,沉淀池在早期被廣泛應(yīng)用,但因其占地面積較大,產(chǎn)生難聞臭味等原因逐漸被固定式裝置取代[19]。目前在循環(huán)水的預(yù)處理過程中,使用較多的是固定式沉降桶。

Fleite等[20]設(shè)計了一種分散式片層沉降器,該設(shè)備可以很好地去除有機物,試驗完成后,可以清楚看到渾濁度明顯下降,經(jīng)檢測,化學(xué)需氧量去除率為98%,磷去除率為95%。這種分散式片層沉降器結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,在水力驅(qū)動下顆粒物處理效果較好,但是沉淀物后續(xù)處理困難,較多的沉淀物在清理不干凈的情況下會導(dǎo)致二次污染。為此,張成林等[21]設(shè)計了一種多向流的重力沉淀裝置(圖2),該裝備添加了集污倉和排污口,可以有效排出收集到的沉淀顆粒物,試驗在流水條件下進(jìn)行,以懸浮顆粒物去除率為參數(shù),評估了裝置的性能,最終數(shù)據(jù)顯示,顆粒物最高去除率可達(dá)68.57%,粒徑大于60 μm的顆粒物去除率高達(dá)90.3%。柴金龍等[22]利用水力旋轉(zhuǎn)的離心沉降原理,在魚池底部安裝一種雙層結(jié)構(gòu)的沉淀分離設(shè)備(圖3),該設(shè)備利用水動力學(xué),將沉淀物和清水分離,分離過程高效簡單,后續(xù)水處理環(huán)節(jié)大大減少,同時,具有節(jié)水、節(jié)能、節(jié)地以及可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供高濃度優(yōu)質(zhì)有機肥的特點。在預(yù)處理循環(huán)水環(huán)節(jié)被廣泛應(yīng)用,但其處理效果有限,只能去除90%以上的大粒徑顆粒物,因此,還需要進(jìn)行下一步處理環(huán)節(jié)。

2.2 旋流分離

旋流分離是利用差速離心沉降原理,水體中的粗顆粒和細(xì)顆粒之間存在粒徑差異和密度差異,在水力達(dá)到要求的情況下形成旋流,粗顆粒會從排污口排出,而細(xì)顆粒進(jìn)入溢流管,從而達(dá)到分離的目的。李建平等[23]通過計算流體模擬試驗設(shè)計了一種養(yǎng)殖水體固液分離設(shè)備(圖4),試驗表明,驗證試驗結(jié)果與模擬結(jié)果誤差在10%以內(nèi),旋流分離設(shè)備能夠較好地去除水體中的大顆粒懸浮物。Pfeiffer等[24]在羅非魚養(yǎng)殖池中設(shè)置了旋流分離系統(tǒng)(圖5)來去除懸浮顆粒物,并且測試了其去除效率,試驗結(jié)果顯示,粒徑大于250 μm的懸浮顆粒物去除效率較高(90%),而粒徑較小的懸浮顆粒物去除效率為50%,加大旋流分離器中的水流速度能夠提升去除效率,但是成本會增加。

圖4 固液分離設(shè)備

圖5 旋流分離器系統(tǒng)

旋流分離相對于沉降分離更加高效,維護(hù)成本低,占用空間小,并聯(lián)可提高水處理效率。但缺點也存在:對于比重較小的懸浮顆粒物去除效率較低,排污口容易堵塞需要人工定時清理。因此,這就需要研究學(xué)者在后續(xù)工藝上做出改善。

2.3 泡沫分離

泡沫分離技術(shù)對于微小顆粒物的去除極其有效,目前在造紙業(yè)、食品業(yè)都有一定的技術(shù)涉及,隨著集約化養(yǎng)殖帶來的廢水處理問題日趨嚴(yán)重,國內(nèi)RAS中懸浮顆粒物去除遭遇技術(shù)瓶頸,泡沫分離技術(shù)引起了研究學(xué)者的重點關(guān)注。

泡沫分離技術(shù),是利用水體中的溶解物和懸浮物能夠吸附在氣泡上的原理,氣泡的浮力將這些顆粒物帶到水面富集于泡沫,經(jīng)過排污口排出,水中的溶解物和懸浮物通過這樣的方式得到去除。孫大川等[25]研究了泡沫分離器(圖6)運用于養(yǎng)殖系統(tǒng)水質(zhì)凈化時的性能,在研究過程中,使用了不同工況下的養(yǎng)殖尾水,經(jīng)過數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn),泡沫分離器對懸浮顆粒物的去除效果較好,增加水力停留時間可以提高懸浮顆粒物的去除效率,在最優(yōu)運行條件下泡沫分離器的去除效率高達(dá)72.66%。泡沫分離器的性能和產(chǎn)生的泡沫息息相關(guān),泡沫越小,性能越好。季明東[12]設(shè)計了一種射流式泡沫分離器(圖7),該泡沫分離器產(chǎn)生的氣泡規(guī)格可控制,在對不同粒徑的懸浮顆粒物進(jìn)行分離試驗后,數(shù)據(jù)顯示,粒徑小于90 μm的懸浮顆粒物去除效果比較理想,尤其是小于10 μm和50～90 μm的懸浮顆粒物去除效果尤為明顯,但是,對于粒徑在90 μm以上的懸浮顆粒物去除效果并不理想。為此,Gregersen等[26]在虹鱒魚池中設(shè)計了對比試驗,將泡沫分離器和臭氧分開進(jìn)行試驗,結(jié)果顯示,單獨使用泡沫分離器,水體中的懸浮顆粒物數(shù)量和體積降低(58%和62%),水濁度降低了62%,細(xì)菌活性減少54%,生化需氧量(BOD)減少51%;兩者結(jié)合,水體中的懸浮顆粒物數(shù)量顯著降低89%,水濁度降低了79%,細(xì)菌活性減少90%,BOD減少75%。Gesto等[27]嘗試將泡沫分離器與臭氧技術(shù)相結(jié)合,試驗結(jié)果顯示,懸浮顆粒物的數(shù)量和體積分別減少了89%和76%,水濁度明顯提升。這證實了泡沫分離器和臭氧相結(jié)合可能成為控制淡水RAS中有機物富集和細(xì)菌負(fù)荷的有用工具。

圖6 泡沫分離器

圖7 射流式泡沫分離器

泡沫分離器對于細(xì)微懸浮顆粒物的去除效果較為理想,但是還存在某方面的短板,例如,泡沫分離器不能用在淡水水體,這是因為淡水中缺乏電解質(zhì),而形成泡沫需要電解質(zhì)的參與,所以在淡水中形成的泡沫少而易破碎,直接影響泡沫分離器的分離效率。另外,泡沫分離器還會去除尾水中的微量元素,因此,當(dāng)尾水處理回用時,需要適當(dāng)控制。

2.4 臭氧氧化

臭氧具有強氧化性,在處理循環(huán)水中懸浮物、殺滅有害病菌方面具有很大優(yōu)勢,另外臭氧在水中的最終產(chǎn)物主要是氧氣,相比于其他殺菌物,臭氧綠色環(huán)保無公害,因此臭氧發(fā)生器在RAS處理循環(huán)水中得到了廣泛的應(yīng)用。運用在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的臭氧發(fā)生器,最早是由Honn等[28]設(shè)計的,這種小型的高輸出臭氧發(fā)生器(圖8)最高輸出的臭氧可達(dá)14.2 L/min。宋奔奔等[29]設(shè)計了一套養(yǎng)殖系統(tǒng),并將臭氧運用在系統(tǒng)中,評估了臭氧處理系統(tǒng)中循環(huán)水的性能,數(shù)據(jù)顯示,水體中的懸浮顆粒物去除率為59%,顆粒物濃度為8 mg/L。單獨配一套臭氧發(fā)生器價格比較昂貴,為此,陶雷等[30]將增氧和臭氧消毒結(jié)合,設(shè)計成一體機(圖9),該臭氧機的增氧能力為4.5 kg/h、臭氧濃度為0.1～0.3 mg/L,具有殺菌和增氧雙重功效。

圖8 臭氧發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖

圖9 一體機結(jié)構(gòu)圖

為增強臭氧去除懸浮顆粒物效果,Guo等[31]設(shè)計了一種利用臭氧增強的陶瓷膜—生物活性炭混合工藝系統(tǒng)(圖10)來處理污水,結(jié)果表明去除顆粒物可達(dá)99%,但臭氧預(yù)處理改變了原水組分,對有機物和亞硝酸鹽的去除產(chǎn)生了負(fù)面的影響。

圖10 混合工藝系統(tǒng)示意圖

2.5 孔過濾

孔過濾技術(shù)的原理十分簡單,利用孔濾膜的均一孔徑性質(zhì),來攔截水中的顆粒物。常見的設(shè)備有固定篩、弧形篩、轉(zhuǎn)鼓式微濾機和浮式濾床等。過濾設(shè)備的核心就是過濾網(wǎng),通常根據(jù)水體中要處理的顆粒物大小,來選擇不同孔徑大小的過濾網(wǎng)。

2.5.1 固定篩、振動篩和微濾機

固定篩(圖11)是應(yīng)用最早的水處理裝置之一,其結(jié)構(gòu)簡單,去除效率由篩孔的大小決定,通常循環(huán)水經(jīng)過固定篩后,粒徑大于篩孔大小的顆粒物會被截留下來,隨著裝置工作一段時間后,篩孔會被堵塞。因此,固定篩需要暫停工作,將濾網(wǎng)取出并進(jìn)行清洗。當(dāng)篩孔較小時,機械方法清洗不干凈,濾網(wǎng)只能采用高壓水槍清洗,當(dāng)堵塞嚴(yán)重時,還需更換濾網(wǎng)。

圖11 固定篩結(jié)構(gòu)圖

為了避免篩孔堵塞,研究學(xué)者研發(fā)出振動篩裝置,其原理與固定篩相似,不同在于振動篩增加了一個振動裝置(圖12),更小粒徑的顆粒物會經(jīng)過比自身孔徑更大的篩網(wǎng),并不斷下落,最終落在比自身孔徑更小的篩網(wǎng)上。不同粒徑的顆粒物被截留在不同的篩網(wǎng)上,由于篩網(wǎng)一直振動,所以很少有篩網(wǎng)堵塞情況。江滔等[32]介紹了固定篩和振動篩的區(qū)別,固定篩的去除效率在10%～35%之間,而振動篩的去除效率在12%～25%之間。

圖12 振動篩結(jié)構(gòu)圖

微濾機廣泛應(yīng)用于循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中,是循環(huán)水處理系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備,微濾機的原理與固定篩相似,不同于振動篩,微濾機的防堵塞措施是增加了一個反沖洗裝置(圖13),當(dāng)顆粒物聚集堵塞濾網(wǎng)時,濾網(wǎng)內(nèi)的水位會上升,當(dāng)液位傳感器監(jiān)測到水位上升到設(shè)定高度時,會打開反沖洗裝置進(jìn)行反沖洗,在高壓水槍的沖洗下,堵塞的濾網(wǎng)孔會被疏通,濾網(wǎng)內(nèi)的水位會下降到設(shè)定高度以下,反沖洗裝置關(guān)閉。如此往復(fù),水體中的懸浮顆粒物得到去除。

圖13 微濾機結(jié)構(gòu)圖

潘雁艷[33]對微濾機的反沖洗裝置進(jìn)行了設(shè)計和選型,并用在池塘尾水處理環(huán)節(jié),懸浮顆粒物去除效果較好,但微濾機占地大、易堵塞、能耗高等問題也日益凸顯。針對易堵塞問題,陳建平等[34]以微濾理論模型為基礎(chǔ),研究出可以提高微濾機過濾能力的方法,并設(shè)計了一種新型連續(xù)水處理微濾機,該微濾機可以在不停機的情況下,定期自動更換濾網(wǎng),大大增加了循環(huán)水處理效率。為了降低能耗,提高顆粒物處理效率,Ali[35]設(shè)計和評價了一種由下推水輪驅(qū)動的微濾機(圖14),并用于羅非魚循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)。該微濾機的濾網(wǎng)孔直徑為100 um,篩面面積最大為27.87 m2,轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速最高為8.4 r/min,試驗結(jié)果顯示,后2個月濾網(wǎng)效率較前2個月有所提升,前2個月濾網(wǎng)效率平均為34.22%,后2個月濾網(wǎng)效率平均為52.41%。

(a) 正視圖

2.5.2 壓濾機和離心機

固定篩、振動篩的原理是利用顆粒自身重力經(jīng)過微孔,從而達(dá)到過濾的目的,而壓濾機(圖15)的原理是利用外力,將水和小顆粒物壓出濾帶,大的顆粒物會截留在濾帶上,隨著履帶輪轉(zhuǎn)動濾帶上的顆粒物會被刮刀或沖洗噴頭剝落。Walker等[36]對比了絮凝劑輔助前后壓濾機的糞水的固相分離效率,試驗數(shù)據(jù)顯示懸浮顆粒物去除率相差不大(94.7%和93.9%)。因為壓濾機價格昂貴,去除顆粒物也以大粒徑為主,因此通常用在處理城市廢水和工業(yè)煤泥水中。

圖15 壓濾機結(jié)構(gòu)圖

離心機原理與旋流分離類似,離心機械通過高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強大的離心力,在離心力的作用下,固液混合物中的液、固差速分離,從而得到固液分離的效果[37]。國外使用最廣泛的是臥式螺旋離心機,該處理效率高,自動化程度高,工作環(huán)境衛(wèi)生,占地面積小,主要應(yīng)用在污泥脫水中,也可應(yīng)用于去除RAS中懸浮顆粒物,但因設(shè)備成本及運行成本問題推廣十分緩慢。閆瑛[38]將臥式離心機應(yīng)用于處理再造煙葉白水,結(jié)果顯示,懸浮顆粒物去除率高達(dá)65.38%,懸浮顆粒物含量最低可達(dá)0.09%。

2.6 生物過濾

生物過濾系統(tǒng)是利用人工濕地中的特定植物和土壤微生物等的聯(lián)合作用,去除循環(huán)水中的懸浮顆粒物、氮磷等植物營養(yǎng)鹽和溶解有機物[39]。生物過濾系統(tǒng)主要由消化池、人工濕地和凈化水回用池組成,尾水首先進(jìn)入消化池,其主要功能是厭氧分解尾水中的有機污染物,分解后的大顆粒物會沉淀在池底,后續(xù)由人工濕地處理,人工濕地對生活污水中的化學(xué)需氧量(COD)、總氮(TN)、總磷(TP)、總懸浮物等都有顯著的去除效果。此外,該工藝是一個復(fù)雜的過程,與濕地類型、進(jìn)水負(fù)荷、水力停留時間、植物選擇等諸多因素息息相關(guān)。高鋒等[40]采用的是秋茄作為濕地植物,研究了海水蝦的養(yǎng)殖廢水中COD、氨氮、TP等變化情況,由試驗數(shù)據(jù)可知,在濕地裝置(圖16)穩(wěn)定運行17天后,COD、氨氮、TP的去除率分別為73.8%、72.4%、61.7%,選定的秋茄植物根部有大量活躍的微生物,能夠有效去除懸浮顆粒物。當(dāng)表面水力負(fù)荷達(dá)到0.2 m3/(m2·d)時,懸浮顆粒物的最高去除率可達(dá)82.8%。這說明植物根部和底部土壤層能夠及時攔截并去除循環(huán)水體中的懸浮顆粒物。Cheng等[41]培育了微藻構(gòu)建的人工濕地處理豬糞水,在5天的穩(wěn)定運行后,對TP、NH3-N、TN和COD的去除率分別為90.0%、96.4%、71.0%和91.5%。選取不同植物作為人工濕地植物是一門學(xué)問,因為不同的養(yǎng)殖品種產(chǎn)生的尾水也不同,這需要長時間的試驗。

圖16 人工濕地裝置圖

在海水養(yǎng)殖中,高鹽度的尾水會抑制植物和微生物的生命活動,因此,許多學(xué)者篩選了耐鹽植物構(gòu)建人工濕地。王芬等[42]模擬研究了鹽威脅對人工濕地植物根際影響,模擬結(jié)果顯示,在各鹽度水平下,氨氮去除率均大于95%,千屈菜根系豐富了土壤中微生物的多樣性。

傳統(tǒng)單種填料難以滿足凈化要求,采用填料組合,發(fā)揮濕地中植物與微生物的協(xié)同作用,可有效提高人工濕地系統(tǒng)整體去除效果。程夢雨等[43]選取美人蕉、互花米草、海三棱藨草3種耐鹽植物構(gòu)建人工濕地裝置,在不同水質(zhì)條件下,研究了裝置對懸浮顆粒物的去除效果,試驗數(shù)據(jù)顯示,互花米草裝置對TN、TP、COD去除效果最理想,去除率分別為95.56%、95.46%、63.61%,三種植物根部的微生物協(xié)同發(fā)揮各菌種優(yōu)勢,有利于水質(zhì)凈化。

3 展望

懸浮顆粒物去除裝置是RAS中不可或缺的一部分,本文針對懸浮顆粒物去除設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行了梳理,根據(jù)沉降分離、旋流分離、泡沫分離、孔過濾和臭氧氧化幾大去除工藝,介紹了對應(yīng)的設(shè)備或設(shè)施研究進(jìn)展。

懸浮顆粒物去除是循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的關(guān)鍵問題,當(dāng)前處理大粒徑顆粒物一般采用微濾機和沉降桶方式,可以有效去除大粒徑顆粒物,但微濾機等過濾環(huán)節(jié)很難去除微細(xì)懸浮顆粒物(<30 μm),水體中的微細(xì)懸浮顆粒物循環(huán)累積,對魚體帶來直接危害。若占地面積合適的情況下,可以采用人工濕地裝置,否則可以采用泡沫分離器。另外,在工廠化養(yǎng)殖循環(huán)水系統(tǒng)中還可以加入臭氧機,可以替代傳統(tǒng)紫外線殺菌器,去除循環(huán)水中的重金屬有機物。

由于成本問題,介紹的設(shè)備或設(shè)施并沒有全部運用到商業(yè)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中,另外微細(xì)懸浮顆粒物在RAS中的研究較少,若要進(jìn)一步提升水處理質(zhì)量,還需對微細(xì)懸浮顆粒物源頭進(jìn)行高效管控,開展精準(zhǔn)投喂策略研究,有效提升飼料品質(zhì),降低餌料系數(shù),從而降低殘餌和糞便產(chǎn)生量,從源頭把控微細(xì)懸浮顆粒物的形成,或?qū)δみ^濾等精細(xì)工藝方面開展相關(guān)研究,爭取早日研究出低成本、高效率的懸浮物去除裝置。