工業(yè)海水養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)。
一、引言
近10年來，隨著海水養(yǎng)殖技術(shù)水平的提高和市場需求的擴(kuò)大，我國的海水工廠化養(yǎng)殖得到了迅速發(fā)展，養(yǎng)殖廢水中殘留的餌料、化學(xué)物質(zhì)殘留以及含有豐富氮、磷、有機(jī)質(zhì)和毒性物質(zhì)的養(yǎng)殖生物糞便，使養(yǎng)殖周邊海域的海水富營養(yǎng)化程度和水質(zhì)污染程度進(jìn)一步加劇，引發(fā)了赤潮等海洋生態(tài)環(huán)境問題，同時(shí)水體污染又反過來制約著水產(chǎn)養(yǎng)殖的發(fā)展。為此，水產(chǎn)業(yè)廢水的處理與回用逐漸受到重視。近幾年來，國內(nèi)外學(xué)者針對海水工廠化養(yǎng)殖廢水的特點(diǎn)，分別對物理、化學(xué)和生物三種處理技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用研究，取得了許多實(shí)用成果。經(jīng)物理化學(xué)和生物處理的養(yǎng)殖廢水中的物質(zhì)含量減少，如化學(xué)耗氧量(COD)、懸浮物(SS)和氨氮(NH3-N)，然后再循環(huán)使用。
二、是養(yǎng)殖廢水的物理處理技術(shù)。
傳統(tǒng)的物理法主要有過濾、中和、吸附、沉淀、曝氣等處理方法，是廢水處理過程中的重要環(huán)節(jié)。采用機(jī)械過濾、泡沫分離技術(shù)和臭氧凈化技術(shù)對工廠化養(yǎng)殖廢水進(jìn)行了外排和回收處理。
2.1機(jī)械過濾。
針對養(yǎng)殖廢水中殘留的魚餌、養(yǎng)殖生物糞便等大多數(shù)為懸浮大顆粒的特點(diǎn)，采用物理過濾技術(shù)對其進(jìn)行處理，是一種最快速、最經(jīng)濟(jì)的方法。機(jī)械過濾器、壓力過濾器、砂濾等是常用的過濾設(shè)備。機(jī)械過濾器(微濾機(jī))在實(shí)際工程中應(yīng)用較多，過濾效果較好。在日本有一種過濾器，它的工作原理是泵把池塘里的水吸上來，然后用噴射管噴進(jìn)過濾池里，過濾池里有一層微粒沸石和一個(gè)專用過濾器，過濾后的水流回到養(yǎng)魚池里。
2.2泡沫分離技術(shù)。
泡沫塑料分選技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中，它不僅能去除蛋白質(zhì)等有機(jī)物而不被礦化生成氨化物和其他有毒物質(zhì)，避免有毒物質(zhì)在水體中積聚，還能為養(yǎng)殖水體提供必要的溶解氧，對保護(hù)養(yǎng)殖水體生態(tài)環(huán)境具有良好的效果。
2.3臭氧凈化。
OH是一種中間物質(zhì)，在水中臭氧分解羥基(·OH)，具有很強(qiáng)的氧化性，能分解一般氧化劑難以分解的有機(jī)物。利用臭氧處理廢水，不僅可以快速滅除細(xì)菌、病毒、氨氣等有害物質(zhì)，而且可以提高水中的溶解氧，達(dá)到凈化養(yǎng)殖廢水的目的。臭氧在魚蝦養(yǎng)殖中的應(yīng)用效果顯著，日本伊騰慎悟?qū)Ｋ粞跆幚淼难芯勘砻鳎Ｋ械母鞣N細(xì)菌可被臭氧所消滅，達(dá)999%。利用臭氧和生物濾池相結(jié)合，出水溶解氧含量高，可提高養(yǎng)殖密度。
三、電化學(xué)處理。
研究結(jié)果表明，當(dāng)輸入電流最大為2A時(shí)，對水中溶解亞硝酸鹽和氨氮的去除時(shí)間和能耗均呈下降趨勢；當(dāng)輸入電流最大為2A時(shí)，對輸入電流和電導(dǎo)率的去除影響較小，pH值對亞硝酸鹽去除影響較小；在酸性條件下，對亞硝酸鹽去除影響較小，而對氨去除影響較小。
四、生物加工技術(shù)。
生物法處理養(yǎng)殖廢水是典型的穩(wěn)定化處理方法，主要有活性污泥法和生物膜法。
通過微生物的吸收、代謝等作用，實(shí)現(xiàn)對水體中有機(jī)物和營養(yǎng)鹽的降解，是目前處理溶解態(tài)污染物最經(jīng)濟(jì)有效的方法。飼養(yǎng)過程中投喂的餌料及飼養(yǎng)生物糞便主要是含碳、氮、磷等元素的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等，生化降解能力較好。可采用生物處理技術(shù)對工廠化養(yǎng)殖廢水進(jìn)行有效處理，其中生物菌種的有效性和固定生長模式是決定處理效果的兩個(gè)重要方面。
4.1活性污泥法。
生物污泥法處理系統(tǒng)是污水生物處理技術(shù)的重要組成部分，由好的微生物及其對附著的有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)的吸附組成，具有吸附、分解水中有機(jī)污染物的能力，具有生物化學(xué)氧化活性。采用傳統(tǒng)的活性污泥法對養(yǎng)殖循環(huán)水進(jìn)行處理，如采用氧化溝間歇式活性污泥法、AB法等，采用Meske等活性污泥法對養(yǎng)殖循環(huán)水進(jìn)行處理，結(jié)果表明，NH4+-N含量不能滿足回用要求，采用Umbl等接近SBR的操作方式對養(yǎng)殖循環(huán)水進(jìn)行好氧厭氧處理，處理效果良好；采用Nugual等SBR法對養(yǎng)殖廢水進(jìn)行處理，探討鹽度的影響，結(jié)果表明，在鹽度不太高時(shí)，采用SBR法進(jìn)行脫氮處理，效果較好。
4.2生物膜法。
由于微生物種類繁多，生物膜法主要有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化裝置和生物流化床等技術(shù)，可用于養(yǎng)殖廢水的封閉循環(huán)。選擇出在海水環(huán)境中能夠快速繁殖和繁殖的高效生物菌群，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水高效處理的關(guān)鍵。國內(nèi)外對光合細(xì)菌、玉壘菌、硝化細(xì)菌等在養(yǎng)殖廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了較深入的研究[9]。因?yàn)楣潭ɑ⑸锏拿芏雀撸钚詮?qiáng)，反應(yīng)速度快，與常規(guī)的微生物掛膜生物處理技術(shù)相比，對氨氮和某些難降解有機(jī)物有明顯的去除效果[10]，因此，該技術(shù)有望成為海水養(yǎng)殖廢水處理中的重要生化處理技術(shù)。
4.2.1生物濾池
精養(yǎng)魚池配置的生物濾池可分為平流式、升流式和降流式。生物濾池運(yùn)行中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是掛膜，濾料表面不能形成生物膜，則無從處理生物濾池中的污水。掛膜法，從微生物學(xué)的角度來說，就是菌種接種法，它能使微生物吸附在濾料表面。填料是生物濾池的載體，填料主要有碎石、石子、焦炭、煤渣、塑料蜂窩及各種人造制品；生物濾池可連續(xù)使用，無需更換濾料。填料的選擇在生物濾池設(shè)計(jì)中也很重要，填料的結(jié)構(gòu)和表面積對生物膜的生長和有機(jī)懸浮粒子的捕獲都有好處。采用沉淀池→生物濾池→二沉池→生物過濾工藝，采用混合纖維填料，經(jīng)大面積集約化養(yǎng)殖水體處理后，可以回收利用。如薩希爾(曝氣)池、機(jī)械濾池、紫外線消毒池、水下生物濾池(反硝化池)、魚塘循環(huán)使用，處理效果良好。用沸石作濾料的曝氣生物濾池，田文華等研究了處理廢水的效果。
4.2.2生物轉(zhuǎn)盤。
生物體的轉(zhuǎn)盤是由一串固定在軸上的圓盤組成，兩個(gè)圓盤之間隔開，兩個(gè)圓盤一半放在水中，一半露出水面。水分和空氣中的微生物附著在盤片表面形成生物膜。旋轉(zhuǎn)時(shí)，浸沒于水中的片子露出水面，片子上的水由于自重而沿生物膜表面下流，空氣中的氧通過吸附、混合、擴(kuò)散和滲透等作用，隨著旋轉(zhuǎn)片子的旋轉(zhuǎn)被帶到水中，使水中的溶解氧增加，水質(zhì)得到凈化。
4.2.3生物旋翼。
生物圈是生物圈的變體，自上世紀(jì)70年代中期發(fā)展而來，在丹麥、德國發(fā)展迅速。丹麥開發(fā)了單轉(zhuǎn)筒型，德國開發(fā)了多轉(zhuǎn)筒型，其中填料有塑料球、塑料環(huán)、波紋盤片等。一些生物在轉(zhuǎn)筒外還設(shè)有收集裝置，以增加水中的溶氧量。它的3個(gè)典型的生物轉(zhuǎn)筒形式是：(1)殼體結(jié)構(gòu)為硬聚乙烯塑料，內(nèi)裝聚氯乙烯波紋圓盤，轉(zhuǎn)筒由16個(gè)小轉(zhuǎn)筒組成；(2)殼體為鋼制，圓筒固定在軸上，聚乙烯波紋較硬的圓盤表面呈多邊形；(3)生物轉(zhuǎn)筒的筒體四周裝有一個(gè)小容器，當(dāng)轉(zhuǎn)筒向上旋轉(zhuǎn)時(shí)，小容器內(nèi)盛滿水，向下旋轉(zhuǎn)時(shí)，水灑入一個(gè)塑料球狀的空容器中，充滿空氣進(jìn)入水中，凈化水的體積是生物轉(zhuǎn)筒的15~25倍。
4.2.4生物流化床。
生物流化床(biologicalfluidizedbeds，簡稱BFBS)是一種生物膜法，用于處理污水的二級處理(有機(jī)物氧化、部分硝化)，用于處理有機(jī)廢水和脫氮。采用好氧硝化滴濾和低氧反硝化流化床相結(jié)合的反應(yīng)器，將富硝酸鹽和溶解有機(jī)物懸浮在表面，送至硫化床，處理效果良好。在水產(chǎn)養(yǎng)殖水體循環(huán)中，Jewell等利用膨脹床的硝化與反硝化。
4.3、水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)的自然生物處理
用自然生物處理水產(chǎn)養(yǎng)殖水體主要有濕地、穩(wěn)定塘和土地處理系統(tǒng)等,其優(yōu)點(diǎn)是處理含氮和磷的水體,能達(dá)到比較徹底的處理效果。非集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖的自然水域本身是一個(gè)典型濕地系統(tǒng),具有良好的自凈能力,只要合理利用和加強(qiáng)其自凈能力,會有良好的環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。魚塘水生生態(tài)系統(tǒng)本身有很強(qiáng)的凈污能力,在水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的處理中完全可以利用魚塘對污染物的凈化能力來凈化污水。
5、水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的循環(huán)利用工藝流程
進(jìn)行水處理裝置有多種,其結(jié)構(gòu)各不相同,其工藝流程也不一樣，下面有幾種幾種典型的流程。魚池排水→集水池塘→氧化池→沉淀池→增溫增氧池→魚池回用，這種工藝流程中氧化池為生物轉(zhuǎn)筒；魚池排水→沉淀池→升流式生物濾池→淋水塔式增氧→加熱、消毒→魚池回用，可以去除99%氨氮，新鮮水/回用水為1/9；魚池排水→充氧→升流式石灰?guī)r濾池→沉淀池→增氧→回用，其中新鮮水/循環(huán)水為1/5；魚池排水→升流式碎石濾池→降流式碎石濾池→增溫池→回用；魚池排水→集水池→升流式沸石濾池→降流式沸石濾池→補(bǔ)充新鮮水、調(diào)溫→魚池回用。根據(jù)生態(tài)設(shè)計(jì)的基本原理和水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境工程技術(shù)，劉長發(fā)等[17]研究認(rèn)為以水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)零污水環(huán)境排放為目標(biāo)，可以對水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)進(jìn)行生態(tài)工程和生態(tài)工藝設(shè)計(jì),開發(fā)一個(gè)典型的零污水排放工廠化復(fù)合水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)。
6、小結(jié)
隨著世界性水資源短缺和環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重,今后各國將采用封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖方式。其中，養(yǎng)殖廢水的綜合利用與無害化排放技術(shù)具有極大的研究開發(fā)價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。而海水工廠化養(yǎng)殖廢水中污染物的多樣性決定了其處理工藝的復(fù)雜性。因此，在設(shè)計(jì)海水工廠化養(yǎng)殖廢水處理工藝時(shí)，應(yīng)本著高效、經(jīng)濟(jì)的原則,針對處理后的水質(zhì)要求，有機(jī)組合物理、化學(xué)和生物處理技術(shù)，可以取得較好的處理效果，達(dá)到循環(huán)水養(yǎng)殖的目的。
