水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境工程學第四章養(yǎng)殖廢水成分與性質(zhì)課件

第四章養(yǎng)殖廢水成分與性質(zhì)4.1養(yǎng)殖廢水的成分養(yǎng)殖廢水的成分較為復雜，概括起來主要包括：無機無毒物、無機有毒物、有機無毒物、有機有毒物、病原微生物、寄生蟲等。在水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中，養(yǎng)殖廢水中的主要污染物包括糞便、殘餌、微生物聚合體等形成的有機固體顆粒，水體中溶解的氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽以及其它無機物等,其它包括重金屬以及寄生蟲和病原微生物等等。第四章養(yǎng)殖廢水成分與性質(zhì)4.1養(yǎng)殖廢水的成分1無機無毒物：

如砂、土等顆粒狀的污染物，和有機顆粒性污染物混合在一起，統(tǒng)稱為懸浮固體，使水變渾濁。還有酸、堿、無機鹽類物質(zhì)，特別是含有較為豐富的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。

無機有毒物：

非金屬無機毒性物質(zhì)如氰化物（CN）、砷（As）;

金屬毒性物質(zhì)如汞（Hg）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鎘（Cd）、銅（Cu）、鎳（Ni）等。有機無毒物：各種含有蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物等有機物質(zhì)。

有機有毒物：

多屬人工合成的有機物質(zhì)，如一些水產(chǎn)藥品，有機含氯化合物、醛、酮和芳香族氨基化合物等。在水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中，對養(yǎng)殖對象具有較大危害，同時也是對環(huán)境產(chǎn)生較大污染的養(yǎng)殖廢水成分主要包括氨氮，亞硝酸鹽，硝酸鹽，固體顆粒和磷等。無機無毒物：24.1.1毒性參數(shù)半數(shù)致死劑量(medianlethaldose，LD50)

是指引起一群受試對象50%個體死亡所需的劑量。與LD50概念相同的劑量單位還有半致死濃度（LC50)和半數(shù)抑制濃度或半數(shù)失能濃度（IC50)。

LC50是指能引起一群受試對象50%個體死亡所需的濃度。IC50是指一種毒物能將某種酶活力抑制50%所需的濃度。

絕對致死劑量（absolutelethaldose，LD100）指某試驗總體中引起一組受試動物全部死亡的最低劑量。最小致死劑量（minimallethaldose，MLD或MLC或LD01）指某試驗總體的一組受試動物中僅引起個別動物死亡的劑量，其低一檔的劑量即不再引起動物死亡。4.1.1毒性參數(shù)3水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境工程學第四章養(yǎng)殖廢水成分與性質(zhì)課件4水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境工程學第四章養(yǎng)殖廢水成分與性質(zhì)課件5亞慢性毒性：指機體在相當于1/20左右生命期間，少量反復接觸某種有害化學和生物因素所引起的損害作用。慢性毒性：指外源化學物質(zhì)長時間少量反復作用于機體后所引起的損害作用。亞慢性毒性：指機體在相當于1/20左右生命期間，少量反復接觸64.1.2影響毒物毒性的因素

（1）溫度一般認為，水溫升高，有毒物質(zhì)的毒性增強。當毒物的濃度一定時，溫度每升高10℃，受害生物的存活時間減少一半。（2）溶解氧溫度及毒物濃度一定時，溶解氧減少，有毒物質(zhì)的毒性往往增強。其原因是：溶氧不足時，生物為了獲得足夠氧氣，呼吸及循環(huán)系統(tǒng)加速運行，流過鰓絲的水量增加，進入體內(nèi)的毒物增多，并被血液迅速帶至各敏感部位，產(chǎn)生毒害。4.1.2影響毒物毒性的因素7（3）pH值

pH值超出5-10的范圍時，其本身就對水生生物不利。即使pH在適宜范圍內(nèi)變動，也會改變某些毒物的毒性。如pH升高，氨的毒性增強，而氰化物、硫化物的毒性降低，多數(shù)金屬鹽類也會由于析出氫氧化物或碳酸鹽等的沉淀或絡合物，導致金屬離子濃度的降低，從而使毒性降低。（4）硬度許多金屬離子的毒性，在軟水中要比硬水中強得多。（5）聯(lián)合作用當一種或數(shù)種物質(zhì)同時存在于養(yǎng)殖水體中時，其中的某些成分之間可能發(fā)生相加、拮抗、協(xié)同等聯(lián)合作用，從而影響各自的毒性。（3）pH值8金屬離子鈦鉻鐵鎳銅鋅鎘鉛毒性比14.615772415~5003~675.533部分金屬離子在軟水與硬水中的毒性比金屬離子鈦鉻鐵鎳銅鋅鎘鉛毒性比14.615772415~3~94.2養(yǎng)殖廢水的性質(zhì)4.2.1氨氮的毒性

氨氮來源：

外源；內(nèi)源：尿液和糞便、殘餌、動物尸體養(yǎng)殖對象氮的排泄途徑：主要是通過鰓的滲透和離子交換作用等。影響?zhàn)B殖對象氨氮排泄率的主要因素：飼料的組成、投喂措施、養(yǎng)殖對象對飼料的消化吸收率、水溫、溶解氧以及一些其它因素。養(yǎng)殖對象的氨氮排泄量可以表示為：

KgTAN=WT×RF×ND×NM×NE

其中：WT，魚體重

RF，每日投喂量

ND，飼料中氮的含量

NM，蛋白質(zhì)的代謝率

NE，代謝的氮中氨氮的比例4.2養(yǎng)殖廢水的性質(zhì)10攝食后魚類的氨氮代謝變化規(guī)律

魚類一般在攝食4小時后，氨氮代謝達到高峰，大概在8個小時后，代謝量逐步下降。不同的魚類氨氮的排泄率相差很大，約為魚類攝食量的30%左右。攝食后魚類的氨氮代謝變化規(guī)律魚類一般在攝食4小時后，氨氮11魚類的氨氮排泄率種類氨氮排泄率（gTAN-N/kgdiet/day)備注虹鱒60.4-78.5Fycon(1977)虹鱒20-30Wester(1981)虹鱒38Gunther(1981)馬哈魚32Speece(1973)總結(jié)20-78.5魚類的氨氮排泄率種類氨氮排泄率備注虹鱒60.4-78.5Fy12

關(guān)于氨氮對魚類的慢性和急性毒性濃度問題，迄今為止還存在著很多爭議，特別是各種毒性試驗數(shù)據(jù)報道，即使是對同種魚類，也可能相差幾倍。但是不管怎樣，較高濃度的氨氮會對養(yǎng)殖對象產(chǎn)生一定的毒性，還是一個共識。氨氮的毒性表現(xiàn)主要包括：引起滲透壓失衡；腎臟壞死；內(nèi)源性氨氮代謝困難引起的生理和神經(jīng)問題；鰓絲損傷；生長緩慢和引起死亡。氨氮的96h-LC50致死濃度報道范圍為：

0.32-3.10mg/LNH3-N。關(guān)于氨氮對魚類的慢性和急性毒性濃度問題，13影響氨氮毒性的因素：1、pH的影響通常認為NH3的毒性大，所以pH越高，NH3的比例越高，TAN的毒性越大。2、溶解氧的影響

氨氮的毒性與溶解氧的濃度成反比。3、溫度一般認為，溫度越高氨氮的毒性越強。4、二氧化碳

二氧化碳濃度越高，引起窒息的概率越大。5、鹽度、鈣，鈉粒子等（海水、硬水毒性?。?、魚類自身的影響幼魚對氨氮濃度更加敏感，大魚對氨氮的抵抗力更強。影響氨氮毒性的因素：14

水生環(huán)境中氨氮的安全標準歐洲內(nèi)陸漁業(yè)咨詢委員會：在0.021mg／L；美國環(huán)境保護署：0.016mg／L。我國漁業(yè)水質(zhì)標準0.02mg/L不同氨氮濃度的影響和安全濃度類型氨氮濃度（mgNH3-N/L)備注鱒魚0.006鰓損傷虹鱒0.0125生理組織變化，生長緩慢EIFAC0.021慢性毒性EPA0.016安全水生環(huán)境中氨氮的安全標準不同氨氮濃度的影響和安全濃度類型氨154.2.2亞硝酸鹽的毒性亞硝酸鹽通常被養(yǎng)殖對象以NO2-形式透過鰓吸收到血液中，血液中亞硝酸鹽的濃度可以達到周圍環(huán)境的10倍以上，或者直接以HNO2的形式，溶解于脂類中進入魚體。亞硝酸毒性原理：亞硝酸從血漿進入血紅細胞，氧化鐵到三價鐵，形成氧化血紅素，氧化血紅素不能運輸氧，從而引起缺氧和機理損傷等一系列反應。亞硝酸毒性表現(xiàn)：

引起組織機理的改變，肝功能損傷；增加血液中氧化血紅素含量，引起氧運輸困難；使魚類生長速度減慢和引起窒息死亡等。4.2.2亞硝酸鹽的毒性16

亞硝酸鹽的96h-LC50致死濃度類型濃度（mg/l）虹鱒0.24-3.9鯰魚7.5團頭魴45羅非魚16鱸魚140總范圍0.24-140亞硝酸鹽的96h-LC50致死濃度類型濃度（mg/l）虹鱒17影響亞硝酸毒性的因素1）氯離子：氯離子的濃度越高，亞硝酸的毒性越低。

1mg/L的氯離子可以補償0.37mg/L的NO2--N.2）其它陰離子：溴粒子，碳酸氫根離子，硝酸根離子等兩價和三價離子的影響較小。3）陽離子：鈣、鉀、鈉和鎂離子等可以降低毒性，它們可以阻止氯離子的流失，從而阻止吸收亞硝酸。4）酸度：在正常pH范圍，酸度對亞硝酸毒性的影響很小。5）溶解氧：低溶解氧濃度可以增加毒性。6）溫度：一般來講，低溫可以降低毒性。7）魚的規(guī)格：魚的規(guī)格越小，抵抗力越強，但是差異不明顯。8）魚種差異：不同魚種對亞硝酸的抵抗力差異很大。影響亞硝酸毒性的因素184.2.3硝酸鹽的毒性

硝酸鹽的主要來源：硝化反應的產(chǎn)物；其它水生生物的代謝產(chǎn)物。主要毒性表現(xiàn)：降低免疫功能、引起生化和病理反應以及可能引起死亡等。對硝酸鹽毒性方面的研究比較少。有報道稱，鱸魚在低于38mg/L的養(yǎng)殖水中的生長速度大于在高硝酸鹽的水體中的生長速度，也有報道稱硝酸鹽的影響濃度為200mg/L。一般認為，幾百個PPM濃度硝酸鹽的影響甚微。4.2.4固體顆粒的危害直接損害魚鰓；對生物過濾器的堵塞；腐化產(chǎn)生氨、腐爛而增加氧的需求；限制循環(huán)水系統(tǒng)的容量等等。4.2.3硝酸鹽的毒性19第五章養(yǎng)殖污水處理的基本原則和方法5.1養(yǎng)殖污水處理的基本原則(1)系統(tǒng)適用性：滿足養(yǎng)殖對象的生物學要求，包括池體、水質(zhì)、光照、增氧等。最大限度地滿足養(yǎng)殖生物的最佳生長條件；工藝要求簡單，操作方便；立足國情，適應從業(yè)者的管理水平和知識結(jié)構(gòu)；適應多品種及養(yǎng)殖品種不同生產(chǎn)階段的要求；易損設備和器件更換方便、容易購置。第五章養(yǎng)殖污水處理的基本原則和方法5.1養(yǎng)殖污水處理的基20(2)系統(tǒng)的可靠性：

系統(tǒng)應滿足長期、穩(wěn)定、不間斷運行，少用易損部件并準備備用件，確保養(yǎng)殖物的正常生長；系統(tǒng)設備能夠耐潮、耐腐蝕、耐低溫；對生產(chǎn)有重要影響的裝置應安裝報警和自動控制裝置。如緊急增氧裝置、水泵報警裝置、水質(zhì)水位自動檢測報警裝置等。(3)系統(tǒng)的經(jīng)濟性：設備造價低、投資小，適應不同養(yǎng)殖生產(chǎn)者的需要；系統(tǒng)運行費用低；盡量一水多用，采用重復用水和循環(huán)用水系統(tǒng)。(2)系統(tǒng)的可靠性：(3)系統(tǒng)的經(jīng)濟性：21(4)養(yǎng)殖廢水的后處理:

養(yǎng)殖廢水中的污染物質(zhì)，都是在生產(chǎn)過程中進入水中的殘餌以及糞便等固體有機物和氮磷等。如果能將這些物質(zhì)加以回收，便可變廢為寶，化害為利，既防止了污染危害，又創(chuàng)造了財富，同樣有廣闊的前景。如利用養(yǎng)殖廢水灌溉農(nóng)田，可以降低肥料的用量，目前發(fā)展起來的魚、藻（菜）、貝共生系統(tǒng)等，都可以降低成本，減少污染。(5)處理后的水質(zhì)符合漁業(yè)水質(zhì)標準。(6)采用新技術(shù)。(4)養(yǎng)殖廢水的后處理:225.2處理程度的確定廢水排放之前需要處理到何種程度，是選擇廢水處理方法的重要依據(jù)。在確定處理程度時，首先應考慮如何防止水體受到污染，保障水環(huán)境質(zhì)量，同時也要適當考慮水體的自凈能力。循環(huán)水養(yǎng)殖水處理程度直接關(guān)系到成本投入和經(jīng)濟效益。通常采用有害物質(zhì)、懸浮固體、溶解氧和生化需氧量這幾個水質(zhì)指標來確定水體的容許負荷，或廢水排入水體時的容許濃度，然后再確定廢水排放前所需要處理的程度，并選擇必要的處理方法。5.2處理程度的確定23(1)按水體的水質(zhì)要求：

根據(jù)水環(huán)境質(zhì)量標準或其他用水標準對水體水質(zhì)目標的要求，將廢水處理到出水符合要求的程度。(2)按處理廠所能達到的處理程度：

對于城市污水來說，目前發(fā)達國家多普及以沉淀和生物處理為主的二級處理。我國要求各地城鎮(zhèn)污水處理廠出水懸浮固體和BOD，均不超過30mg/L(即所謂“雙30“標準)、甚至20mg/L(雙“20”標準)，以此來確定應有的處理程度。對于工廠化養(yǎng)殖污水的處理要求達到二類水質(zhì)指標。(3)考慮水體的稀釋和自凈能力：

當水體的環(huán)境容量潛力很大時，利用水體的稀釋和自凈能力，能減少處理程度，取得一定的經(jīng)濟利益，但需慎重考慮。(1)按水體的水質(zhì)要求：24養(yǎng)殖水處理的最基本過程

循環(huán)水養(yǎng)殖最關(guān)注的是氮循環(huán)。在多種微生物作用下，經(jīng)過一系列的反應，氮元素從有機到無機，以氨氮的形式存在，然后氧化成為NO2--N，進一步氧化成為NO3--N。其中氨氮和NO2--N對魚類的毒性很大，我國漁業(yè)水質(zhì)標準中對此有嚴格的規(guī)定。水產(chǎn)養(yǎng)殖的日常水質(zhì)控制也主要是針對溶解氧、溫度、pH、氨氮和NO2--N等指標。在自然界中，一旦局部水域氨氮和NO2--N濃度偏高，魚類就會逃離該水域，降低局部的生物密度，保持生物鏈的結(jié)構(gòu)合理。但對工廠化高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖，由于水體的限制必須通過人為調(diào)控措施來控制水體中氨氮和NO2--N的濃度。

完整的脫氮過程如下：含氮有機物質(zhì)→

NH4+-N

→

NO2--N

→

NO3--N

→

氮氣養(yǎng)殖水處理的最基本過程25氮的轉(zhuǎn)化過程1.含氮有機物質(zhì)→

NH4+-N）轉(zhuǎn)化氨化過程微生物特別多，不需要人為控制就可以完成。2.（NH4+-N

→

NO2--N

→

NO3--N）的轉(zhuǎn)化亞硝化細菌、硝化細菌。養(yǎng)殖水體中亞硝化細菌的最大濃度為2.50×106

個/L

,硝化細菌為2.00×106

個/L。理論，能夠完全轉(zhuǎn)化的NH4+-N濃度在0.2mg/L以內(nèi)。以目前的養(yǎng)殖密度和投飼量，如果不進行水處理，NH4+-N濃度很快會上升到1.0mg/L，單依靠水體中自有微生物，不能完全將NH4+-N、NO2--N轉(zhuǎn)化為NO3--N。

3.NO3--N

→

氮氣的轉(zhuǎn)化需要嚴格的厭氧環(huán)境，循環(huán)水養(yǎng)殖條件下，很難在水體中形成厭氧環(huán)境，如果不換水，NO3--N濃度會持續(xù)增高。NO3--N對于魚類的毒性作用不是特別大，但長期積累，達到60～70mg/L以上時，也會對于魚類造成危害。氮的轉(zhuǎn)化過程26

在從NH4+-N轉(zhuǎn)化為NO2--N，再轉(zhuǎn)化為NO3--N的過程，需要消耗氧氣，pH也相應產(chǎn)生變化。因此養(yǎng)殖水處理實際上是利用生物濾池聚集亞硝化細菌、硝化細菌，促進水體中NH4+-N轉(zhuǎn)化為NO2--N，再轉(zhuǎn)化為NO3--N的過程。在這個過程中，需要調(diào)節(jié)pH和溶解氧，使之同時適合養(yǎng)殖需要和氮的轉(zhuǎn)化。

工業(yè)污水處理過程中，污水中的COD，常高出溶解氧飽和值的幾倍、十幾倍。所以污水處理的整個流程，始終伴隨厭氧環(huán)境，可以實現(xiàn)完全的脫氮。

在從NH4+-N轉(zhuǎn)化為NO2--N，再27

5.3.2養(yǎng)殖水處理的方法

養(yǎng)殖水處理和工業(yè)污水處理、泳池水處理之間的差別：

1.

污水成分不同養(yǎng)殖水污物種類少，污物含量變化小，生化過程耗氧量低。

工業(yè)污水氨-氮、亞硝酸氮含量30～70mg／L；泳池污水氨-氮、亞硝酸-氮含量均在10～20mg／L；養(yǎng)殖污水，氨-氮、亞硝酸氮含量約在0.01～0.20mg／L。

2.

處理水質(zhì)的要求不同養(yǎng)殖處理的污水屬微污染水，水質(zhì)范圍、標準，要細致、狹窄的多。

5.3.2養(yǎng)殖水處理的方法養(yǎng)殖水處理和工業(yè)污水處理、泳池水28

3.

處理目的不同工業(yè)污水處理是把工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個行業(yè)的廢水，經(jīng)過處理，變成可排放水的過程；泳池水處理最重要的是對人體不產(chǎn)生危害，主要是水體的消毒、清潔，強調(diào)物理過濾、消毒作用；養(yǎng)殖水處理中更重視生化過濾，必須通過微生物作用將氨氮、NO2--N轉(zhuǎn)化。工業(yè)污水水質(zhì)處理目標氨-氮含量<15mg/L；泳池污水處理目標氨-氮含量<2mg/Ｌ；養(yǎng)殖污水氨-氮含量<0.02mg/L，亞硝酸-氮<0.02mg/L。

3.

處理目的不同29

循環(huán)水養(yǎng)殖的特殊性

伴隨著微生物對于氨氮、NO2--N的降解轉(zhuǎn)化，出現(xiàn)循環(huán)水養(yǎng)殖與大水面養(yǎng)殖完全不同的變化規(guī)律，導致魚類生長出現(xiàn)一些不適狀況：1.pH降低采用循環(huán)水養(yǎng)殖后，pH會下降，并且不穩(wěn)定。這對于海水魚類來說，十分有害。天然海水穩(wěn)定性極強，導致牙鲆、大菱鲆、石斑魚等海洋魚類對于pH變化的適應力很低。2.魚病治療時，施藥量不同循環(huán)水養(yǎng)殖由于使用濾床，水體中導入大量亞硝化細菌和硝化細菌以及其它各種微生物，產(chǎn)生新的用藥禁忌、用藥量也和以往不同。3.長期使用循環(huán)水養(yǎng)魚，NO3--N積累，魚類出現(xiàn)罕見的情況。循環(huán)水養(yǎng)殖的特殊性30

設計適合我國情況的，造價低、運行成本低的養(yǎng)殖水處理模式

1、養(yǎng)殖動物的代謝規(guī)律、生物膜的附著規(guī)律研究；

2、對養(yǎng)殖水處理的原理進行有針對性的深入研究;

3、突破技術(shù)，而不是照搬技術(shù)，因地制宜地采用養(yǎng)殖單位能夠承受的設備、材料，土洋結(jié)合;4、重視后期的水質(zhì)管理

認識到循環(huán)水養(yǎng)魚不是裝備設備就可以睡覺了，許多規(guī)律需要所有的生產(chǎn)、科研人員一起共同探索和完善。

設計適合我國情況的，造價低、運行成本低的養(yǎng)殖水處理模31第六章養(yǎng)殖環(huán)境中固體顆粒的控制6.1綜述固體顆粒對循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的影響：（1）直接損害魚鰓（2）對生物過濾器的堵塞（3）腐化產(chǎn)生氨（4）腐爛而增加氧的需求等。（5）固體顆粒的累積會限制循環(huán)水系統(tǒng)的容量。在鱒魚循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)，限制容量和生產(chǎn)的一個主要因素是懸浮顆粒。即便在一個放養(yǎng)密度適度的循環(huán)系統(tǒng)中，固體顆粒的濃度也經(jīng)常超過推薦的上限15mg/L。第六章養(yǎng)殖環(huán)境中固體顆粒的控制6.1綜述326.1.1循環(huán)水系統(tǒng)中的固體顆粒主要來源：殘餌，糞便和微生物聚合體。6.1.2水體中的固體顆粒的分類：

總懸浮固體顆粒（TSS）和總?cè)芙夤腆w顆粒（TDS）。總懸浮固體顆粒濃度是指在一定容積水中直徑超過1微米以上的固體顆粒數(shù)量。從化學角度分：有機和無機成分。有機成分：即揮發(fā)性懸浮固體顆粒，可導致耗氧增加和生物污染。無機成分：可以形成沉積的淤泥，對生存環(huán)境有不利影響。從物理角度分：沉淀的固體顆粒（＞100μm）不沉淀固體顆粒（＜100μm）。

TSS在養(yǎng)殖系統(tǒng)中的有害影響研究很少，但是懸浮固體顆粒在養(yǎng)殖循環(huán)系統(tǒng)中對魚的死亡有影響。有研究發(fā)現(xiàn)5-10μm的微小固體顆粒在養(yǎng)殖系統(tǒng)中的累積對魚類有著致命的影響。6.1.1循環(huán)水系統(tǒng)中的固體顆粒主要來源：336.2固體顆粒的特征在水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中，懸浮固體顆粒的組成主要是魚的排泄糞便，殘餌和微生物聚合體。糞便：糞便的產(chǎn)生又取決于攝食率。鮭鱒魚的糞便排泄率大約為攝食的25%~30%。

鯰魚糞便排泄率為攝食的18%~43%。

甲殼類的糞便排泄率相比較低一些。殘餌：循環(huán)水系統(tǒng)中，殘餌的成分決定了它可以直接導致固體懸浮物的產(chǎn)生。例如：在鯰魚池中投放三種不同規(guī)格的配合飼料，在輕微攪拌的情況下，經(jīng)過四個小時的分解，僅有15%—25%的配合飼料被溶解，其它的仍以固體的形式存在。6.2固體顆粒的特征34

研究表明：在鮭鱒魚養(yǎng)殖環(huán)境下，干飼料、潮濕和鮮餌的殘餌比例各分別為1%—5%，5%—10%，10%—30%。微生物聚合體：由于殘餌和魚類糞便中有大量的有機物和養(yǎng)料，使得一個系統(tǒng)中產(chǎn)生了不同種類的細菌群體，這些群體長在水體中、池壁上、水管中和過濾器中，微生物聚合體也是循環(huán)水系統(tǒng)中懸浮物的一個重要來源。研究表明：356.2.1固體顆粒的物理特征懸浮固體的兩個最主要的物理特征：

密度和顆粒大小組成。懸浮固體在水中的懸浮行為主要是由于它自身的密度比水稍高。而固體顆粒的大小組成比例主要取決于固體顆粒的來源、魚的規(guī)格、溫度和水流等。餌料是水環(huán)境中固體顆粒產(chǎn)生的主要來源，它的顆粒組成和水體中固體顆粒的大小區(qū)別很大。6.2.1固體顆粒的物理特征懸浮固體的兩個最主要的物理特征36一定量的飼料顆粒被置于蒸餾水中，輕微攪動4小時到飼料破碎。這些飼料懸浮物經(jīng)過不同的過濾器，干燥并稱重得到TSS。圖中的數(shù)據(jù)顯示，大部分固體顆粒的直徑大于1000ｕm。

溶解飼料的固體顆粒重量分配圖

5.3%50.9%0.6%1.6%19.7%21.9%一定量的飼料顆粒被置于蒸餾水中，輕微攪動4小時到飼料破碎。這376.2.2水中固體顆粒的去除方法小的固體顆粒，需幾個小時才可能下降0.5m，沉淀方法不可行。隨著固體顆粒變小，需要使用更為細密的格柵或者篩網(wǎng)等物理過濾裝置。又存在頻繁的清洗和壓頭損失的問題。大于100ｕm的固體顆粒采用沉淀法大于60ｕm的固體顆粒采用機械篩網(wǎng)等過濾器大于20ｕm小于60ｕm的固體顆粒采用多孔介質(zhì)物理過濾裝置研究結(jié)果表明，微細顆粒在水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中占主導地位。在鮭鱒魚養(yǎng)殖水體中，固形物顆粒的大小主要在6-20ｕm之間。因為長時間的沉淀過程中除去了較大的固體顆粒，但對小的固體顆粒幾乎沒有什么效果。6.2.2水中固體顆粒的去除方法38不同水處理方法系統(tǒng)中顆粒組成系統(tǒng)1：圓形池+一系列篩網(wǎng)系統(tǒng)2：圓形池+生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)3：圓形池+過濾篩網(wǎng)+砂濾裝置+臭氧系統(tǒng)1：鮭魚的平均重量是500g，系統(tǒng)2：鮭魚的平均重量是50g，系統(tǒng)3：鮭魚的平均重量是100g。每天投喂量為體重的0.7%-0.8%，每天換水率低于養(yǎng)殖池容量的5%。測量的結(jié)果：

1、三個系統(tǒng)中有相似的固體顆粒尺寸組成（5~50ｕm）。

2、微細固體顆粒占主導地位。

3、固體顆粒的數(shù)量比例隨著固體顆粒大小的增大而降低。

4、系統(tǒng)2中的固體顆粒數(shù)量比例非常高，但固體顆粒直徑要小于另兩個。不同水處理方法系統(tǒng)中顆粒組成系統(tǒng)1：圓形池+一系列篩網(wǎng)39水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境工程學第四章養(yǎng)殖廢水成分與性質(zhì)課件40直徑小于10ｕm的固體顆粒。系統(tǒng)1：85%，系統(tǒng)2：95%，系統(tǒng)3：60%。三個系統(tǒng)中95%的固體顆粒的直徑小于20ｕm。

直徑小于10ｕm的固體顆粒。系統(tǒng)1：85%，系統(tǒng)2：95%，41系統(tǒng)2中的微細固體顆粒所占的容積比最高，小于10微米的固體顆粒系統(tǒng)2占了48%，系統(tǒng)1和3中，分別只占20%和10%。小于20ｕm的固體顆粒：系統(tǒng)1，2和3中分別占總?cè)莘e的48%，72%和58%。系統(tǒng)2中的微細固體顆粒所占的容積比最高，42三個養(yǎng)殖系統(tǒng)中固體顆粒數(shù)目、體積、平均直徑和濃度水樣顆粒數(shù)目（×107個/L）顆粒體積（×109ｕm3/L）平均直徑（ｕm）濃度（mg/L）系統(tǒng)10.312.6611.713系統(tǒng)26.0924.69.316系統(tǒng)30.324.0013.52生物轉(zhuǎn)盤對去除較大顆粒效果良好，去除微細顆粒效果較差篩網(wǎng)和砂濾池去除較小顆粒效果良好，去除較大顆粒效果較差三個養(yǎng)殖系統(tǒng)中固體顆粒數(shù)目、體積、平均直徑和濃度水樣顆粒數(shù)目43在生物轉(zhuǎn)盤的鱸魚循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，利用105，70，30和1.5ｕm的濾網(wǎng)過濾水樣，同樣發(fā)現(xiàn)大約67%的固體顆粒直徑在1.5--30ｕm之間。在生物轉(zhuǎn)盤的鱸魚循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，利用105，70，30和1446.3固體顆粒清除原理和標準6.3.1固體顆粒清除標準

在水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中目前還沒有最大固體懸浮顆粒濃度的標準。通過對淡水魚類的研究，固體懸浮物濃度小于25mg/L對魚類的危害不明顯。大于這個濃度，不同的濃度有著不同的影響。在高密度養(yǎng)殖的情況下，建議TSS濃度小于15mg/L作為循環(huán)水系統(tǒng)的安全標準。但是也有人建議限制在20—40mg/L之間?？紤]到微細固體顆粒的影響，只用濃度作標準恐怕不妥。無論何時在可能的情況下都要考慮固體顆粒大小的濃度分布。同時，不同魚的種類對固體顆粒濃度的承受水平也大不相同。6.3固體顆粒清除原理和標準456.3.2固體顆粒清除原理對懸浮固體顆粒的移除是一個固/液分離的過程，主要包括：重力分離、過濾、氣浮(flotation，也被認為是另一個重力分離裝置)。重力分離：主要靠沉淀的原理，包括沉淀池(sedimentation)和水力旋流器（hydrocyclone）等。過濾：主要包括篩網(wǎng)，粒子介質(zhì)或多孔粒子介質(zhì)過濾器。過濾過程是通過固體顆粒從懸浮狀態(tài)轉(zhuǎn)到過濾介質(zhì)上完成固液分離。氣浮：在氣浮過程中，固體顆粒附著在氣泡上與水分離開。沉淀池的底部，過濾介質(zhì)粒子和氣泡都可形成與水的接觸界面。6.3.2固體顆粒清除原理466.4固體顆粒的控制方法和設備目前水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中常用的物理過濾裝置都是從污水過濾系統(tǒng)應用的裝置演變過來的。在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，水要被循環(huán)利用，必然會導致循環(huán)水系統(tǒng)中固體顆粒的積累。這些微細顆粒只靠重力作用進行分離是不可行的，循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的固體顆粒去除方式和污水處理不同。

循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中懸浮固體顆粒去除裝置的要求：（1）水力負荷（2）去除微細顆粒的能力（3）水頭（Head）損失（4）反沖過程中水的損耗（5）

耐生物污泥污染的能力等。6.4固體顆粒的控制方法和設備47水力負荷：

單位體積濾料或單位面積濾池每天或每小時可以處理的廢水水量（如果采用回流系統(tǒng)，則包括回流水量）。單位：立方米（廢水）/立方米（濾料）·日或立方米（廢水）/平方米（濾池）·日。是沉淀池、生物濾池等設計和運行的重要參數(shù)。

水力停留時間（HydraulicRetentionTime）簡寫作HRT

水力停留時間是指待處理污水在反應器內(nèi)的平均停留時間，也就是污水與生物反應器內(nèi)微生物作用的平均反應時間。因此，如果反應器的有效容積為V（立方米）。則：HRT=V/Q(h)水力負荷：水力停留時間（HydraulicRetentio48一、沉淀

1、沉淀類型：自由沉淀、凝絮沉淀、區(qū)域沉淀和壓縮沉淀

其中：——沉淀速率(m/S)——張力系數(shù)

——固體顆粒的密度

g——重力加速度（m/S2）

ρ——水的密度(kg/m3)——顆粒的直徑(m)公式表明：固體顆粒密度越大、直徑越大，沉淀越快。

固體顆粒為球型，沉淀速率的計算公式：一、沉淀

1、沉淀類型：自由沉淀、凝絮沉淀、區(qū)域沉淀和壓縮沉49

沉淀池的四個功能區(qū)域劃分

2、沉淀池功能分區(qū)：進水區(qū)，出水區(qū)，沉淀區(qū)和淤泥區(qū)。進水區(qū)的主要作用讓水流均勻流過沉淀池的橫截面。沉淀發(fā)生在沉淀區(qū)，隨著水流移動，固體顆粒在淤泥區(qū)積累。清澈的水流在出口區(qū)被收集并被排放出去。沉淀池的四個功能區(qū)域劃分2、沉淀池功能分區(qū)：503、沉淀池的設計理想的長方形沉淀池中，固體顆粒的沉降軌跡是一條直線，這條直線是水流的水平流速矢量(u)與重力產(chǎn)生的垂直向下速率矢量(Vs)的和。在由中央進水和沿圓周排水的圓形沉淀池中，水平流速矢量為進水口到圓周的水流速率。

3、沉淀池的設計51溢流速率：單位沉淀池面積的水流量

Vo=Q/A，Q為流量，A為沉淀池的表面積。溢流速率直接與固體顆粒在水中的沉淀速度有關(guān)。當沉淀速度(Vs)高于溢流速率（Vo)時，固體顆粒將沉淀。如果Vs<Vo，不能沉淀的概率是Vs/Vo，這取決于它們在容器入口處的垂直位置。這種部分去除率（Fx）可以用下面的方程定義：固體顆粒的去除率與沉淀池的表面積有關(guān)，與沉淀池的深度無關(guān)。但是，太淺的沉淀池會由于水流的作用產(chǎn)生擾流，影響沉淀。溢流速率：單位沉淀池面積的水流量固體顆粒的去除率與沉淀池的表52理想狀態(tài)下，理論設計的沉淀池的效率往往高于實際應用的沉淀池的效率，沉淀池的實際面積一般比理論設計要大。運用基于沉降理論的比率，通過調(diào)整計算公式中的溢流速率來補償擾流的影響。這些參數(shù)可以幫助設計者選擇適宜的溢流速率，確保沉淀池的效率。

去除效率（%）沉淀池特點707580859095很好1.31.51.82.22.73.6好1.41.72.02.53.24.8不好1.72.02.53.24.46.9很不好2.33.04.05.91019表6.2沉淀池理論設計和實際應用之間的補償系數(shù)參照

補償系數(shù)越小，說明沉淀池性能越好，補償系數(shù)越大，去除率越高，濾池效果越好理想狀態(tài)下，理論設計的沉淀池的效率往往高于實際應用的沉淀池的53

沉淀池的入口和出口：在沉淀池的兩個末端利用豎管作為進水口和出水口是最簡單的設計，也是現(xiàn)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中經(jīng)常使用的。這樣，水流會從進水口以相對較快的速度直接流到出水口。盡管沉淀池具有足夠長的水力停留時間，大部分的水流只用了幾分鐘便穿過了沉淀池，沉淀效率降低。

沉淀池的入口和出口：54沉淀池入口結(jié)構(gòu)設計應考慮的因素：1.入水水流應該均衡的流經(jīng)沉淀區(qū)橫斷面。2.所有流經(jīng)沉淀區(qū)的水流應該是均衡的水平流動。3.入流水流的流速應該足夠慢，以防止擾流的發(fā)生。

沉淀池的入、出水口都要使用堰，堰的表面粗糙，出口鋸齒形或者V形表面更利于均衡出水。城市污水處理系統(tǒng)中，設計要求水流速度不要超過186-248m3/天·堰的長度。在水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中，推薦的溢流速率設計標準為370m3/天·堰的長度（Mudark.1981）。實際應用中，溢流速率應該控制在400-600m3/天·堰的長度。

沉淀池入口結(jié)構(gòu)設計應考慮的因素：城市污水處理系統(tǒng)中，設計要求55沉淀池的設計要點：1．溢流速率（V0），應該是以在理論上可以100%去除最小固體顆粒的速率作為設計的基礎。2．水力停留時間雖然在一些工業(yè)設計上還是作為設計基礎，但并不是沉淀池的設計標準。3．在保證沖刷作用不影響沉淀池效率的情況下，沉淀池的深度應該盡可能淺一些。4．擾流和進出水的影響在設計時應考慮補償。入口和出口結(jié)構(gòu)應該根據(jù)沉淀池的尺寸和水流速度等專門加以設計。沉淀池的設計要點：56二、微篩過濾裝置

微篩過濾裝置已經(jīng)被應用在水產(chǎn)業(yè)中。

特點：水頭損失比較小。

工作原理：純粹的物理過濾，只有大于濾網(wǎng)空隙的固體顆粒可以被除去。當然，一些小的顆?？梢跃酆显谝黄鸲贿^濾掉，或者由于流速過快，一些大的固體顆粒被粉碎可以通過濾網(wǎng)。濾網(wǎng)的空隙大小決定了可被過濾掉的固體顆粒的尺寸。理論上，只要是比濾網(wǎng)空隙大的固體顆粒都可以被過濾掉。所以濾網(wǎng)的空隙越小，過濾的微細顆粒越多。但空隙率小的濾網(wǎng)會產(chǎn)生更大的水頭損失，且需要頻繁的反沖洗。二、微篩過濾裝置微篩過濾裝置已經(jīng)被應用在水產(chǎn)業(yè)中571、微篩過濾裝置的分類：

靜止微篩和轉(zhuǎn)動微篩。靜止微篩就是將微篩放置于水流的橫斷面上攔截固體顆粒的方式，所以需要人工方式的清洗。轉(zhuǎn)動微篩即微濾機，可以實現(xiàn)自動反沖洗。1、微篩過濾裝置的分類：58圖

微濾機構(gòu)造

圖微濾機構(gòu)造592、微濾機的設計參數(shù)濾網(wǎng)孔徑、水力負荷、轉(zhuǎn)速和反沖壓力。水產(chǎn)養(yǎng)殖中通常使用的濾網(wǎng)孔徑大于60μm。更小的濾網(wǎng)孔徑可以增加懸浮固體顆粒的去除率，但是同時也增加了反沖頻率和反沖壓力，很可能是得不償失的。水力負荷是由濾網(wǎng)孔徑大小和水中固體顆粒的濃度決定的。濾網(wǎng)孔徑越小，水中固體顆粒濃度越高，水力負荷就越小。水中固體顆粒濃度和水力負荷之間的關(guān)系需要進一步研究。在其他條件給定的情況下，轉(zhuǎn)動速度是由允許的水頭損失決定的，一般使用范圍在4.6-46m/min。根據(jù)EPA(1975)數(shù)據(jù)，反沖壓力從103KPa升高到345KPa，流量增加了30%，反沖回流水中固體顆粒的濃度增加了63%，反沖水的耗水量減少了60%。2、微濾機的設計參數(shù)60在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，微篩最好應用在砂濾池之前。應用65μm三角形微篩可以降低70%-80%的總磷?？梢酝ㄟ^改變?yōu)V網(wǎng)孔徑使過濾水滿足不同的要求?？紤]到循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中水是不斷循環(huán)利用的特性，微篩的尺寸大小的設計和污水處理中應用的微篩設計有區(qū)別。盡管微篩應用于水產(chǎn)養(yǎng)殖中已經(jīng)很久了，仍然沒有設計標準。城市污水處理的標準。在最好的工作條件下，微篩能夠把固體顆粒濃度降低到5mg/L。

盡管懸浮固體顆粒的移動通常是不規(guī)則的，但是在低水力負荷下處理效果更好。微篩比較適宜固體顆粒凝絮性好和濃度低的污水。

在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，微篩最好應用在砂濾池之前。應用65μm三61固體顆粒去除的過程包括沉淀、濾出、攔截和擴散過程。但水流不能通暢地流過濾層時，需要反沖。效率主要取決于固體顆粒的大小、介質(zhì)的大小及水流速度等。大于40μm的固體顆粒，濾出是主要的作用機理；小于20μm的固體顆粒，擴散是主要的作用機理；介于這兩者之間時，攔截和沉淀是主要的作用機理固體顆粒去除的過程包括沉淀、濾出、攔截和622.1攔截(Interception)

攔截是過濾過程中的一個重要手段。也是篩網(wǎng)過濾的主要方式。攔截的效率可用下面的公式估算:

其中：

η——攔截效率

Ds——接觸面的直徑。

Dp——固體顆粒的直徑從公式可以看出，界面越小和固體顆粒的直徑越大，攔截效率也越高。2.1攔截(Interception)632.2擴散擴散也是過濾過程中一個重要的傳輸機理。如果固體顆粒小于幾微米，這個過程就顯得尤為重要。擴散效率可用下面的公式估算出：

其中：ηd——擴散效率

K——玻耳茲曼常數(shù)（1.38×10-23JK-1）

T——絕對溫度

公式顯示在特定溫度下，擴散效率和固體顆粒以及界面的尺寸成反比。在擴散過程中，最終的分離效率與固體顆粒和界面之間的吸附能力有很大的關(guān)系.吸附過程十分復雜，它受固體顆粒大小、密度、雷諾數(shù)、表面特性等影響。

2.2擴散其中：ηd——擴散效率64三、水力旋流器

旋流器利用的是離心沉降原理。它的工作方式為水流沿切向進入旋流器，在圓柱內(nèi)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)流場，混合物中密度大的成分在旋轉(zhuǎn)流場的作用下同時沿軸向向下運動、沿徑向向外運動，在到達錐體段沿器壁向下運動，并由底流口排出，這就形成了外旋渦流場，密度小的組分向中心軸線調(diào)和運動，并在軸線中心形成一向上運動的內(nèi)旋渦，然后由溢流口排出，這就達到了兩相分離的目的。它的優(yōu)點是：1．結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，易于安裝和操作；2.體積小，占地面積小，處理能力大，運行費用低；3.工藝簡單，運行參數(shù)確定后可長期穩(wěn)定運行，管理便利；4.用途廣泛，適應性好；5.旋流中存在較高的剪切力，有利于固體顆粒的分級。三、水力旋流器旋流器利用的是離心沉降65

水力旋流器構(gòu)造和工作原理圖水力旋流器構(gòu)造和工作原理圖66四、

粒狀介質(zhì)過濾器

濾料為顆粒狀水產(chǎn)養(yǎng)殖中常用的粒狀介質(zhì)過濾器。

下流壓力砂濾罐；上流式砂濾罐；念珠狀濾器。有報道稱，利用砂子作為過濾介質(zhì)時，粒狀介質(zhì)過濾器可以去除水體中70-90%的固體顆粒。同時，粒狀介質(zhì)過濾器還可以有效地去除水體中的微小顆粒。四、粒狀介質(zhì)過濾器濾料為顆粒狀67五、多孔介質(zhì)濾器

多孔介質(zhì)濾器通常具有比微孔篩網(wǎng)更厚的過濾層和比粒狀介質(zhì)濾器更細小的空隙，對固體顆粒的去除機理主要是濾出。種類：包括硅藻土濾器和過濾棒等。特點：通常水力負荷比較低，壓頭損失比較大，但是可以濾掉微小的顆粒。鑒于這種濾器的特點，通常是用來處理小流量，需要過濾非常干凈的水流。五、多孔介質(zhì)濾器多孔介質(zhì)濾器通常具有比68表6.4各種物理過濾裝置的效率比較技術(shù)顆粒大小um水頭損失m水力負荷m3/m2/天去除的SS%參考文獻沉淀作用>100-24-9440-60EPA,1975沉淀池-24.2-61.3-Liao,1980斜管沉淀池-30-90-Muir,1978粒狀介質(zhì)濾器<200.1-3176-42920-60Muir,1982;EPA,1975快速砂濾罐94-35167-91EPA,1975壓力砂濾罐2-20117-70450-95Muir,1982;EPA,1975漂浮微珠濾器0.8-61935-Wimberly,1990篩網(wǎng)過濾>75可忽略1-1000Huguenin&Colt,1989攔污柵587-17605-25EPA,1975微孔篩網(wǎng)176-58717-50EPA,1975微濾機840-2180ZeiglerBros多孔介質(zhì)濾器>0.143-130>90Muir,1982硅藻土濾器>0.129-59Muir,1982;EPA,1975桶式濾器1-10～51-10Huguenin&Colt,1989水力旋流器1-7514-35Huguenin&Colt,1989泡沫分離器<30280-288Chen,1991表6.4各種物理過濾裝置的效率比較技術(shù)顆粒大小水頭損失水力69表6.5各種生物過濾裝置及其各種組合的缺點以及實際應用物理過濾裝置構(gòu)造主要缺點可能的應用場所沉淀池占用空間大，不能去除微小顆粒，浪費水耐受力強的魚種的養(yǎng)殖場斜管沉淀池去除微小顆粒的能力差；易生物污染耐受力強的魚種的養(yǎng)殖場粒狀介質(zhì)過濾器壓頭損失大；浪費水

各種養(yǎng)殖場沉淀池+粒狀介質(zhì)過濾器占用空間較大；壓頭損失大

高密度養(yǎng)殖場粒狀介質(zhì)過濾器+過濾棒壓頭損失大；維護頻繁；過濾棒投資大

育苗場；展示場；觀賞魚養(yǎng)殖場表6.5各種生物過濾裝置及其各種組合的缺點以及實際應用物理70項目序號

項

目

標

準

值

1

色、臭、味

不得使魚、蝦、貝、藻類帶有異色、異臭、異味

2

漂浮物質(zhì)

水面不得出現(xiàn)明顯油膜或浮沫

3

懸浮物質(zhì)人為增加的量不得超過10,而且懸浮物質(zhì)沉積于底部后,不得對魚、蝦、貝類產(chǎn)生有害的影響

4

pH值

淡水6.5-8.5,海水7.0-8.5

5

溶解氧

連續(xù)24h中,16h以上必須大于5,其余任何時候不得低于3,鮭科魚類棲息水域冰封期其余任何時候不得低于4

6

生化需氧量(五天、20℃)

不超過5,冰封期不超過3

7

總大腸菌群

不超過5000個/L(貝類養(yǎng)殖水質(zhì)不超過500個/L)

8

汞

≤0.0005

9

鎘

≤0.005

10

鉛

≤0.05

11

鉻

≤0.1

12

銅

≤0.01

13

鋅

≤0.1

14

鎳

≤0.05

中華人民共和國漁業(yè)水質(zhì)標準項目序號項目標準值1色、臭、味不得使魚、蝦、7115

砷

≤0.05

16

氰化物

≤0.005

17

硫化物

≤0.2

18

氟化物(以F-計)

≤1

19

非離子氨

≤0.02

20

凱氏氮

≤0.05

21

揮發(fā)性酚

≤0.005

22

黃磷

≤0.001

23

石油類

≤0.05

24

丙烯腈

≤0.5

25

丙烯醛

≤0.02

26

六六六(丙體)

≤0.002

27

滴滴涕

≤0.001

28

馬拉硫磷

≤0.005

29

五氯酚鈉

≤0.01

30

樂果

≤0.1

31

甲胺磷

≤1

32

甲基對硫磷

≤0.0005

33

呋喃丹

≤0.01

15砷≤0.0516氰化物≤0.00517硫化72凱氏氮是指以基耶達（Kjeldahl)法測得的含氮量。它包括氨氮和在此條件下能轉(zhuǎn)化為銨鹽而被測定的有機氮化合物。此類有機氮化合物主要有蛋白質(zhì)、氨基酸、肽、胨、核酸、尿素以及合成的氮為負三價形態(tài)的有機氮化合物，但不包括疊氮化合物，硝基化合物等。在水處理領(lǐng)域，一般認為:總氮=總凱氏氮+硝氮+亞硝氮。凱氏氮=有機氮+氨氮

凱氏氮是指以基耶達（Kjeldahl)法測得的含氮量。它包括73第四章養(yǎng)殖廢水成分與性質(zhì)4.1養(yǎng)殖廢水的成分養(yǎng)殖廢水的成分較為復雜，概括起來主要包括：無機無毒物、無機有毒物、有機無毒物、有機有毒物、病原微生物、寄生蟲等。在水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中，養(yǎng)殖廢水中的主要污染物包括糞便、殘餌、微生物聚合體等形成的有機固體顆粒，水體中溶解的氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽以及其它無機物等,其它包括重金屬以及寄生蟲和病原微生物等等。第四章養(yǎng)殖廢水成分與性質(zhì)4.1養(yǎng)殖廢水的成分74無機無毒物：

如砂、土等顆粒狀的污染物，和有機顆粒性污染物混合在一起，統(tǒng)稱為懸浮固體，使水變渾濁。還有酸、堿、無機鹽類物質(zhì)，特別是含有較為豐富的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。

無機有毒物：

非金屬無機毒性物質(zhì)如氰化物（CN）、砷（As）;

金屬毒性物質(zhì)如汞（Hg）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鎘（Cd）、銅（Cu）、鎳（Ni）等。有機無毒物：各種含有蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物等有機物質(zhì)。

有機有毒物：

多屬人工合成的有機物質(zhì)，如一些水產(chǎn)藥品，有機含氯化合物、醛、酮和芳香族氨基化合物等。在水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中，對養(yǎng)殖對象具有較大危害，同時也是對環(huán)境產(chǎn)生較大污染的養(yǎng)殖廢水成分主要包括氨氮，亞硝酸鹽，硝酸鹽，固體顆粒和磷等。無機無毒物：754.1.1毒性參數(shù)半數(shù)致死劑量(medianlethaldose，LD50)

是指引起一群受試對象50%個體死亡所需的劑量。與LD50概念相同的劑量單位還有半致死濃度（LC50)和半數(shù)抑制濃度或半數(shù)失能濃度（IC50)。

LC50是指能引起一群受試對象50%個體死亡所需的濃度。IC50是指一種毒物能將某種酶活力抑制50%所需的濃度。

絕對致死劑量（absolutelethaldose，LD100）指某試驗總體中引起一組受試動物全部死亡的最低劑量。最小致死劑量（minimallethaldose，MLD或MLC或LD01）指某試驗總體的一組受試動物中僅引起個別動物死亡的劑量，其低一檔的劑量即不再引起動物死亡。4.1.1毒性參數(shù)76水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境工程學第四章養(yǎng)殖廢水成分與性質(zhì)課件77水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境工程學第四章養(yǎng)殖廢水成分與性質(zhì)課件78亞慢性毒性：指機體在相當于1/20左右生命期間，少量反復接觸某種有害化學和生物因素所引起的損害作用。慢性毒性：指外源化學物質(zhì)長時間少量反復作用于機體后所引起的損害作用。亞慢性毒性：指機體在相當于1/20左右生命期間，少量反復接觸794.1.2影響毒物毒性的因素

（1）溫度一般認為，水溫升高，有毒物質(zhì)的毒性增強。當毒物的濃度一定時，溫度每升高10℃，受害生物的存活時間減少一半。（2）溶解氧溫度及毒物濃度一定時，溶解氧減少，有毒物質(zhì)的毒性往往增強。其原因是：溶氧不足時，生物為了獲得足夠氧氣，呼吸及循環(huán)系統(tǒng)加速運行，流過鰓絲的水量增加，進入體內(nèi)的毒物增多，并被血液迅速帶至各敏感部位，產(chǎn)生毒害。4.1.2影響毒物毒性的因素80（3）pH值

pH值超出5-10的范圍時，其本身就對水生生物不利。即使pH在適宜范圍內(nèi)變動，也會改變某些毒物的毒性。如pH升高，氨的毒性增強，而氰化物、硫化物的毒性降低，多數(shù)金屬鹽類也會由于析出氫氧化物或碳酸鹽等的沉淀或絡合物，導致金屬離子濃度的降低，從而使毒性降低。（4）硬度許多金屬離子的毒性，在軟水中要比硬水中強得多。（5）聯(lián)合作用當一種或數(shù)種物質(zhì)同時存在于養(yǎng)殖水體中時，其中的某些成分之間可能發(fā)生相加、拮抗、協(xié)同等聯(lián)合作用，從而影響各自的毒性。（3）pH值81金屬離子鈦鉻鐵鎳銅鋅鎘鉛毒性比14.615772415~5003~675.533部分金屬離子在軟水與硬水中的毒性比金屬離子鈦鉻鐵鎳銅鋅鎘鉛毒性比14.615772415~3~824.2養(yǎng)殖廢水的性質(zhì)4.2.1氨氮的毒性

氨氮來源：

外源；內(nèi)源：尿液和糞便、殘餌、動物尸體養(yǎng)殖對象氮的排泄途徑：主要是通過鰓的滲透和離子交換作用等。影響?zhàn)B殖對象氨氮排泄率的主要因素：飼料的組成、投喂措施、養(yǎng)殖對象對飼料的消化吸收率、水溫、溶解氧以及一些其它因素。養(yǎng)殖對象的氨氮排泄量可以表示為：

KgTAN=WT×RF×ND×NM×NE

其中：WT，魚體重

RF，每日投喂量

ND，飼料中氮的含量

NM，蛋白質(zhì)的代謝率

NE，代謝的氮中氨氮的比例4.2養(yǎng)殖廢水的性質(zhì)83攝食后魚類的氨氮代謝變化規(guī)律

魚類一般在攝食4小時后，氨氮代謝達到高峰，大概在8個小時后，代謝量逐步下降。不同的魚類氨氮的排泄率相差很大，約為魚類攝食量的30%左右。攝食后魚類的氨氮代謝變化規(guī)律魚類一般在攝食4小時后，氨氮84魚類的氨氮排泄率種類氨氮排泄率（gTAN-N/kgdiet/day)備注虹鱒60.4-78.5Fycon(1977)虹鱒20-30Wester(1981)虹鱒38Gunther(1981)馬哈魚32Speece(1973)總結(jié)20-78.5魚類的氨氮排泄率種類氨氮排泄率備注虹鱒60.4-78.5Fy85

關(guān)于氨氮對魚類的慢性和急性毒性濃度問題，迄今為止還存在著很多爭議，特別是各種毒性試驗數(shù)據(jù)報道，即使是對同種魚類，也可能相差幾倍。但是不管怎樣，較高濃度的氨氮會對養(yǎng)殖對象產(chǎn)生一定的毒性，還是一個共識。氨氮的毒性表現(xiàn)主要包括：引起滲透壓失衡；腎臟壞死；內(nèi)源性氨氮代謝困難引起的生理和神經(jīng)問題；鰓絲損傷；生長緩慢和引起死亡。氨氮的96h-LC50致死濃度報道范圍為：

0.32-3.10mg/LNH3-N。關(guān)于氨氮對魚類的慢性和急性毒性濃度問題，86影響氨氮毒性的因素：1、pH的影響通常認為NH3的毒性大，所以pH越高，NH3的比例越高，TAN的毒性越大。2、溶解氧的影響

氨氮的毒性與溶解氧的濃度成反比。3、溫度一般認為，溫度越高氨氮的毒性越強。4、二氧化碳

二氧化碳濃度越高，引起窒息的概率越大。5、鹽度、鈣，鈉粒子等（海水、硬水毒性?。?、魚類自身的影響幼魚對氨氮濃度更加敏感，大魚對氨氮的抵抗力更強。影響氨氮毒性的因素：87

水生環(huán)境中氨氮的安全標準歐洲內(nèi)陸漁業(yè)咨詢委員會：在0.021mg／L；美國環(huán)境保護署：0.016mg／L。我國漁業(yè)水質(zhì)標準0.02mg/L不同氨氮濃度的影響和安全濃度類型氨氮濃度（mgNH3-N/L)備注鱒魚0.006鰓損傷虹鱒0.0125生理組織變化，生長緩慢EIFAC0.021慢性毒性EPA0.016安全水生環(huán)境中氨氮的安全標準不同氨氮濃度的影響和安全濃度類型氨884.2.2亞硝酸鹽的毒性亞硝酸鹽通常被養(yǎng)殖對象以NO2-形式透過鰓吸收到血液中，血液中亞硝酸鹽的濃度可以達到周圍環(huán)境的10倍以上，或者直接以HNO2的形式，溶解于脂類中進入魚體。亞硝酸毒性原理：亞硝酸從血漿進入血紅細胞，氧化鐵到三價鐵，形成氧化血紅素，氧化血紅素不能運輸氧，從而引起缺氧和機理損傷等一系列反應。亞硝酸毒性表現(xiàn)：

引起組織機理的改變，肝功能損傷；增加血液中氧化血紅素含量，引起氧運輸困難；使魚類生長速度減慢和引起窒息死亡等。4.2.2亞硝酸鹽的毒性89

亞硝酸鹽的96h-LC50致死濃度類型濃度（mg/l）虹鱒0.24-3.9鯰魚7.5團頭魴45羅非魚16鱸魚140總范圍0.24-140亞硝酸鹽的96h-LC50致死濃度類型濃度（mg/l）虹鱒90影響亞硝酸毒性的因素1）氯離子：氯離子的濃度越高，亞硝酸的毒性越低。

1mg/L的氯離子可以補償0.37mg/L的NO2--N.2）其它陰離子：溴粒子，碳酸氫根離子，硝酸根離子等兩價和三價離子的影響較小。3）陽離子：鈣、鉀、鈉和鎂離子等可以降低毒性，它們可以阻止氯離子的流失，從而阻止吸收亞硝酸。4）酸度：在正常pH范圍，酸度對亞硝酸毒性的影響很小。5）溶解氧：低溶解氧濃度可以增加毒性。6）溫度：一般來講，低溫可以降低毒性。7）魚的規(guī)格：魚的規(guī)格越小，抵抗力越強，但是差異不明顯。8）魚種差異：不同魚種對亞硝酸的抵抗力差異很大。影響亞硝酸毒性的因素914.2.3硝酸鹽的毒性

硝酸鹽的主要來源：硝化反應的產(chǎn)物；其它水生生物的代謝產(chǎn)物。主要毒性表現(xiàn)：降低免疫功能、引起生化和病理反應以及可能引起死亡等。對硝酸鹽毒性方面的研究比較少。有報道稱，鱸魚在低于38mg/L的養(yǎng)殖水中的生長速度大于在高硝酸鹽的水體中的生長速度，也有報道稱硝酸鹽的影響濃度為200mg/L。一般認為，幾百個PPM濃度硝酸鹽的影響甚微。4.2.4固體顆粒的危害直接損害魚鰓；對生物過濾器的堵塞；腐化產(chǎn)生氨、腐爛而增加氧的需求；限制循環(huán)水系統(tǒng)的容量等等。4.2.3硝酸鹽的毒性92第五章養(yǎng)殖污水處理的基本原則和方法5.1養(yǎng)殖污水處理的基本原則(1)系統(tǒng)適用性：滿足養(yǎng)殖對象的生物學要求，包括池體、水質(zhì)、光照、增氧等。最大限度地滿足養(yǎng)殖生物的最佳生長條件；工藝要求簡單，操作方便；立足國情，適應從業(yè)者的管理水平和知識結(jié)構(gòu)；適應多品種及養(yǎng)殖品種不同生產(chǎn)階段的要求；易損設備和器件更換方便、容易購置。第五章養(yǎng)殖污水處理的基本原則和方法5.1養(yǎng)殖污水處理的基93(2)系統(tǒng)的可靠性：

系統(tǒng)應滿足長期、穩(wěn)定、不間斷運行，少用易損部件并準備備用件，確保養(yǎng)殖物的正常生長；系統(tǒng)設備能夠耐潮、耐腐蝕、耐低溫；對生產(chǎn)有重要影響的裝置應安裝報警和自動控制裝置。如緊急增氧裝置、水泵報警裝置、水質(zhì)水位自動檢測報警裝置等。(3)系統(tǒng)的經(jīng)濟性：設備造價低、投資小，適應不同養(yǎng)殖生產(chǎn)者的需要；系統(tǒng)運行費用低；盡量一水多用，采用重復用水和循環(huán)用水系統(tǒng)。(2)系統(tǒng)的可靠性：(3)系統(tǒng)的經(jīng)濟性：94(4)養(yǎng)殖廢水的后處理:

養(yǎng)殖廢水中的污染物質(zhì)，都是在生產(chǎn)過程中進入水中的殘餌以及糞便等固體有機物和氮磷等。如果能將這些物質(zhì)加以回收，便可變廢為寶，化害為利，既防止了污染危害，又創(chuàng)造了財富，同樣有廣闊的前景。如利用養(yǎng)殖廢水灌溉農(nóng)田，可以降低肥料的用量，目前發(fā)展起來的魚、藻（菜）、貝共生系統(tǒng)等，都可以降低成本，減少污染。(5)處理后的水質(zhì)符合漁業(yè)水質(zhì)標準。(6)采用新技術(shù)。(4)養(yǎng)殖廢水的后處理:955.2處理程度的確定廢水排放之前需要處理到何種程度，是選擇廢水處理方法的重要依據(jù)。在確定處理程度時，首先應考慮如何防止水體受到污染，保障水環(huán)境質(zhì)量，同時也要適當考慮水體的自凈能力。循環(huán)水養(yǎng)殖水處理程度直接關(guān)系到成本投入和經(jīng)濟效益。通常采用有害物質(zhì)、懸浮固體、溶解氧和生化需氧量這幾個水質(zhì)指標來確定水體的容許負荷，或廢水排入水體時的容許濃度，然后再確定廢水排放前所需要處理的程度，并選擇必要的處理方法。5.2處理程度的確定96(1)按水體的水質(zhì)要求：

根據(jù)水環(huán)境質(zhì)量標準或其他用水標準對水體水質(zhì)目標的要求，將廢水處理到出水符合要求的程度。(2)按處理廠所能達到的處理程度：

對于城市污水來說，目前發(fā)達國家多普及以沉淀和生物處理為主的二級處理。我國要求各地城鎮(zhèn)污水處理廠出水懸浮固體和BOD，均不超過30mg/L(即所謂“雙30“標準)、甚至20mg/L(雙“20”標準)，以此來確定應有的處理程度。對于工廠化養(yǎng)殖污水的處理要求達到二類水質(zhì)指標。(3)考慮水體的稀釋和自凈能力：

當水體的環(huán)境容量潛力很大時，利用水體的稀釋和自凈能力，能減少處理程度，取得一定的經(jīng)濟利益，但需慎重考慮。(1)按水體的水質(zhì)要求：97養(yǎng)殖水處理的最基本過程

循環(huán)水養(yǎng)殖最關(guān)注的是氮循環(huán)。在多種微生物作用下，經(jīng)過一系列的反應，氮元素從有機到無機，以氨氮的形式存在，然后氧化成為NO2--N，進一步氧化成為NO3--N。其中氨氮和NO2--N對魚類的毒性很大，我國漁業(yè)水質(zhì)標準中對此有嚴格的規(guī)定。水產(chǎn)養(yǎng)殖的日常水質(zhì)控制也主要是針對溶解氧、溫度、pH、氨氮和NO2--N等指標。在自然界中，一旦局部水域氨氮和NO2--N濃度偏高，魚類就會逃離該水域，降低局部的生物密度，保持生物鏈的結(jié)構(gòu)合理。但對工廠化高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖，由于水體的限制必須通過人為調(diào)控措施來控制水體中氨氮和NO2--N的濃度。

完整的脫氮過程如下：含氮有機物質(zhì)→

NH4+-N

→

NO2--N

→

NO3--N

→

氮氣養(yǎng)殖水處理的最基本過程98氮的轉(zhuǎn)化過程1.含氮有機物質(zhì)→

NH4+-N）轉(zhuǎn)化氨化過程微生物特別多，不需要人為控制就可以完成。2.（NH4+-N

→

NO2--N

→

NO3--N）的轉(zhuǎn)化亞硝化細菌、硝化細菌。養(yǎng)殖水體中亞硝化細菌的最大濃度為2.50×106

個/L

,硝化細菌為2.00×106

個/L。理論，能夠完全轉(zhuǎn)化的NH4+-N濃度在0.2mg/L以內(nèi)。以目前的養(yǎng)殖密度和投飼量，如果不進行水處理，NH4+-N濃度很快會上升到1.0mg/L，單依靠水體中自有微生物，不能完全將NH4+-N、NO2--N轉(zhuǎn)化為NO3--N。

3.NO3--N

→

氮氣的轉(zhuǎn)化需要嚴格的厭氧環(huán)境，循環(huán)水養(yǎng)殖條件下，很難在水體中形成厭氧環(huán)境，如果不換水，NO3--N濃度會持續(xù)增高。NO3--N對于魚類的毒性作用不是特別大，但長期積累，達到60～70mg/L以上時，也會對于魚類造成危害。氮的轉(zhuǎn)化過程99

在從NH4+-N轉(zhuǎn)化為NO2--N，再轉(zhuǎn)化為NO3--N的過程，需要消耗氧氣，pH也相應產(chǎn)生變化。因此養(yǎng)殖水處理實際上是利用生物濾池聚集亞硝化細菌、硝化細菌，促進水體中NH4+-N轉(zhuǎn)化為NO2--N，再轉(zhuǎn)化為NO3--N的過程。在這個過程中，需要調(diào)節(jié)pH和溶解氧，使之同時適合養(yǎng)殖需要和氮的轉(zhuǎn)化。

工業(yè)污水處理過程中，污水中的COD，常高出溶解氧飽和值的幾倍、十幾倍。所以污水處理的整個流程，始終伴隨厭氧環(huán)境，可以實現(xiàn)完全的脫氮。

在從NH4+-N轉(zhuǎn)化為NO2--N，再100

5.3.2養(yǎng)殖水處理的方法

養(yǎng)殖水處理和工業(yè)污水處理、泳池水處理之間的差別：

1.

污水成分不同養(yǎng)殖水污物種類少，污物含量變化小，生化過程耗氧量低。

工業(yè)污水氨-氮、亞硝酸氮含量30～70mg／L；泳池污水氨-氮、亞硝酸-氮含量均在10～20mg／L；養(yǎng)殖污水，氨-氮、亞硝酸氮含量約在0.01～0.20mg／L。

2.

處理水質(zhì)的要求不同養(yǎng)殖處理的污水屬微污染水，水質(zhì)范圍、標準，要細致、狹窄的多。

5.3.2養(yǎng)殖水處理的方法養(yǎng)殖水處理和工業(yè)污水處理、泳池水101

3.

處理目的不同工業(yè)污水處理是把工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個行業(yè)的廢水，經(jīng)過處理，變成可排放水的過程；泳池水處理最重要的是對人體不產(chǎn)生危害，主要是水體的消毒、清潔，強調(diào)物理過濾、消毒作用；養(yǎng)殖水處理中更重視生化過濾，必須通過微生物作用將氨氮、NO2--N轉(zhuǎn)化。工業(yè)污水水質(zhì)處理目標氨-氮含量<15mg/L；泳池污水處理目標氨-氮含量<2mg/Ｌ；養(yǎng)殖污水氨-氮含量<0.02