養(yǎng)殖廢水處理技術進展

養(yǎng)殖廢水處理技術進展摘要：目前，我國沿海大部分地區(qū)存在富養(yǎng)分化，養(yǎng)殖廢水的大規(guī)模排放導致局部海區(qū)N、P含量進一步上升，成為赤潮爆發(fā)的主要誘因之一。水質污染反過來也制約著水產養(yǎng)殖業(yè)的進展。如何能夠做到水產養(yǎng)殖業(yè)的增產不增污，是目前亟需解決的問題，也是水產養(yǎng)殖業(yè)長期健康進展的方向。本文從物理化學法、生物法、人工濕地法等不同廢水治理方式入手，分類闡述水產養(yǎng)殖業(yè)廢水處理的主要技術進展狀況。關鍵詞：養(yǎng)殖廢水；處理技術；物理法；生物化學法1水產養(yǎng)殖廢水污染物組成養(yǎng)殖水體中的污染物主要有：有機物、氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、磷等。其特點主要有：水量大，污染物種類較少而含量變化小等特點，污染物主要為有機物和氮、磷等養(yǎng)分鹽，大部分水產養(yǎng)殖廢水屬于微污染水，污染負荷相對比較低，處理也較為簡單，有些養(yǎng)殖廢水甚至不需要物理化學處理，而直接采納生物法處理即可滿意排放要求。1.1有機物水環(huán)境中有機物含量過高易造成水質惡化，在有機物分解時將會極大的消耗溶解氧。水產養(yǎng)殖廢水有機物主要來自未被魚蝦蟹等利用的殘餌和養(yǎng)殖水產品的排泄物。1.2氮氨氮：當水體中TN的濃度超過0.5mg/L時，對魚類有毒害作用。水體中的氨氮包括非離子氨氮(NH3-N)和離子氨氮(NH4+-N)，其中NH3-N的毒性很強，其濃度在0.02-0.05mg/L之間時，就會使水產品降低免疫力，導致水產品疾病甚至死亡。養(yǎng)殖廢水中的氨氮主要來源于飼料殘餌、水產品的排泄物、死亡并腐化的植物以及池底沉積物的氨化分解形成的物質。硝態(tài)氮：硝態(tài)氮主要包括硝酸鹽和亞硝酸鹽。硝酸鹽對水生生物毒害作用較小，亞硝酸鹽對水生生物的危害很大，由于亞硝酸鹽會把亞鐵血紅蛋白氧化成為不具有運輸氧氣功能的高鐵血紅蛋白，氧氣不能正常運輸，造成缺氧。亞硝酸鹽是硝化菌分解氨化養(yǎng)殖水體中的餌料和糞便轉化而成，是養(yǎng)殖污水中污染物的中間產物，很不穩(wěn)定。硝酸鹽是含氮有機物經過無機化作用的最終階段的產物，在有氧的條件下，亞硝酸鹽可以氧化成硝酸鹽，在無氧的條件下，硝酸鹽可以在微生物的作用下，轉化成亞硝酸鹽。1.3磷飼料中的磷的含量都很高，但是養(yǎng)殖水產品只能汲取很少的一部分，約17.4%，絕大部分的磷被排放到四周水域，導致了富養(yǎng)分化。水體中的磷主要來源于飼料殘餌，磷是魚類的魚鱗和骨骼的的必需的養(yǎng)分成分。1.4總懸浮顆粒物TSS包括直徑在1～100μm之間的懸浮于水體中的非沉淀懸浮物和直徑大于100μm的懸浮物可沉淀。TSS會對魚類產生毒害作用，導致魚類生長速度緩慢甚至死亡。總懸浮顆粒物(TSS)也來自于殘餌和水產品的排泄物。2水產養(yǎng)殖廢水理化處理法2.1物理法在水產養(yǎng)殖廢水物理處理中，最常用的為機械過濾和泡沫分別技術，兩者都用于廢水的初步處理。機械過濾原理是阻隔吸附，屬于最基本的污水處理法。養(yǎng)殖廢水中的殘餌和水產品排泄物，大部分以懸浮顆粒物形式存在，采納物理過濾技術去除是最為便利有效的方法。在養(yǎng)殖廢水處理中，機械過濾器過濾效果較好，也是目前應用較多的過濾器；砂濾池也能較好地將大顆粒的養(yǎng)殖殘餌和糞便去除，常常被用于循環(huán)水養(yǎng)殖類養(yǎng)殖場。但機械過濾對COD、BOD、N和P的去除效果不佳。泡沫分別技術也常常被用于水產養(yǎng)殖廢水的初步處理，向被養(yǎng)殖廢水中通入空氣后，形成微小氣泡。廢水中的具有表面活性的部分污染物就會被微小氣泡吸附，隨氣泡一起上浮形成泡沫。對泡沫進行分別，即可去除該部分溶解態(tài)和懸浮態(tài)污染物。由于泡沫分別技術在去除了有毒有害污染物質同時，也為養(yǎng)殖水體供應了必需的溶解氧，有效地維護了養(yǎng)殖水體的水環(huán)境，促進養(yǎng)殖水產品的成長發(fā)育。2.2化學法用于養(yǎng)殖廢水處理的化學法通常為化學氧化，常用的氧化劑有臭氧、過氧化氫、二氧化氯、液氯等。氧化劑具有氧化分解難生物降解溶解態(tài)有機物的作用，是養(yǎng)殖廢水深度處理的主要手段。臭氧具有很強的氧化性，其原理是，在水中分解的中間物質經基自由基(-OH)，可以分解那生物降解且難以被一般氧化劑氧化的溶解態(tài)有機物。用臭氧處理廢水，既能增加水中溶解氧，增加養(yǎng)殖水體的氧含量，又能夠快速毀滅細菌、病毒和氨等有毒有害成分，從而達到凈化養(yǎng)殖廢水，改善養(yǎng)殖水體的目的。據相關資料記載，臭氧在魚蝦養(yǎng)殖廢水處理中實際應用效果良好。日本伊騰慎悟用臭氧處理海水，討論發(fā)覺海水中99.9%各種細菌可被臭氧消退[1]。在1994-1995年間，Jack進行過13次臭氧水處理試驗，當臭氧投放量達到0.59mg/L，滅菌率可達99.12%；此外，臭氧能快速降低養(yǎng)殖廢水的COD，增加溶解氧含量，并且可大大降低水中NH3-N和亞硝態(tài)氮濃度，但所消耗的臭氧量也相對較大?？傮w而言，化學氧化雖然具有處理效率很高的優(yōu)點，但需要特定儀器設備，費用高，而且過量的試劑，很簡單引起二次污染。目前，臭氧氧化技術已在美國、歐洲和亞洲的日本被廣泛應用于海水養(yǎng)殖的循環(huán)水處理。2.3理化學法物理化學法相結合的綜合方法，是廢水處理的主要方法之一，如化學沉淀法，通過添加肯定的化學絮凝劑，再經過沉淀，去除廢水中的顆粒物及無機物。近些年，很多討論者對臭氧氧化與膜的結合技術產生了深厚的愛好。Zhu等人發(fā)覺在陶瓷微濾膜之前使用臭氧進行初級處理，不僅可以提高污染物的去除率，而且對緩解膜污染具有很重要的作用；Schlichter等人將臭氧與地表水混合后通入膜組件，能夠提高有機物的降解率，并同樣緩解了膜污染；Choi等人通過一個膜與臭氧結合的中試討論，證明在臭氧存在的條件下，膜的通量會保持在一個穩(wěn)定值，并且能夠很好的降解污染物質。將膜分別技術與高級氧化技術相耦合用于廢水的深度處理過程，不僅能夠利用膜截留來濃縮廢水中的有毒有害物質，而且還可以用高級氧化技術中的氧化劑來降解膜截留的污染物質。如此一來，這種耦合技術在一方面解決了膜分別中濃縮水的二次污染問題和緩解膜污染問題，另一方面也提高了高級氧化技術中氧化劑與污染物接觸的幾率，提高了其氧化基團的利用效率[2]。該技術目前有諸多學者正在討論試驗，是將來污水處理的主要進展方向之一。3養(yǎng)殖廢水生物處理法相比于物理法對BOD、N、P去除效率效率低，化學法費用高且易造成二次污染，以生物為核心的技術，既能有效去除養(yǎng)殖廢水中污染物，又不會對環(huán)境造成二次污染。目前，該方法已被廣泛應用于水產養(yǎng)殖廢水處理及其它污水治理中。采納生物法處理養(yǎng)殖廢水，主要是利用藻類、微生物等對養(yǎng)殖廢水中有機物和N、P進行汲取降解。3.1生物法3.1.1藻類治理法（1）大型海藻對養(yǎng)殖廢水的治理大型藻類能通過光合作用汲取固定水中的有機物、N、P等養(yǎng)分物質，同時向水中釋放氧氣，其具有生命周期長、生長快的特點，是海區(qū)重要的初級生產者。在福建、廣東、江蘇、山東、浙江沿海進行的龍須菜栽培試驗表明，龍須菜可以在海水中生長增重20-800倍。楊宇峰對江蘺組織N、P的含量分析，發(fā)覺江蘺含0.25%的N和0.03%的P，即每養(yǎng)殖收割1噸江蘺，相當于從水體轉移出2.5kg的N和0.03kg的P。由此表明，大型海藻減輕水體養(yǎng)分負荷的效果特別明顯[3]。（2）微藻對養(yǎng)殖廢水的治理微藻由于都要汲取水體中N、P等養(yǎng)分鹽，對養(yǎng)殖廢水均具有肯定的治理效果，微藻在污水處理效果研宄已有報道。吳沛儒曾對微藻處理水產養(yǎng)殖廢水中N、P的可行性作了討論，通過試驗進行培育分析，微藻適用于處理水產養(yǎng)殖中的N、P[4]。王黎穎曾就微藻對紅鰭東方飩養(yǎng)殖廢水的凈化效果如何進行了試驗討論，小球藻、螺旋藻和杜氏鹽藻對紅鰭東方飩養(yǎng)殖廢水都有肯定的凈化效果，其中小球藻的凈化效果最好[5]。3.1.2微生物治理法養(yǎng)殖廢水中的氮存在形式主要有三種：有機氮、NH3-N和NOx-N。在微生物的作用下，這幾種形式的氮可以相互轉化的。主要轉化挨次為：氨化作用→汲取同化作用→硝化作用→反硝化作用。異養(yǎng)微生物通過氨化作用，將氨基酸等有機氮轉化為NH3-N，硝化細菌通過硝化作用將NH3-N轉化為NOx--N，在缺氧的狀態(tài)下，NOx-N又通過微生物的反硝化作用轉化為N2，不溶于水的N2溢出水面，從而達到了脫氮的目的。生物除磷是主要是依靠聚磷菌（PAOs）來完成。在厭氧條件下，聚磷菌汲取低分子脂肪酸(VFAs)合成體內的高聚能貯存物聚B-羥基丁酸(PHB)，并從中獲得能量，汲取污水中的有機物，在好氧或缺氧的環(huán)境下，聚磷菌分解體內的PHB，攝取廢水中的磷酸鹽形成聚磷酸鹽，最終通過排泥的方式實現除磷。通過大量討論發(fā)覺，微生物對廢水中N、P的治理效率均可達到90%以上。對于養(yǎng)殖廢水，其污染物主要成分就是N、P，利用微生物進行治理具有很強的針對性。生物超量吸磷現象的發(fā)覺導致了污水生物除磷技術的進展。孫福臨對聚磷菌對養(yǎng)殖廢水的治理進行了討論，利用聚磷菌汲取的氧化溝工藝、序批式活性污泥法（SBR）對N、P的處理效果都極好[6]。4人工濕地法人工濕地(ConstructedWetlands)模擬自然濕地生態(tài)系統(tǒng)，也叫構建濕地。人工濕地從利用生態(tài)學動身，對廢水的處理是系統(tǒng)內部植物、基質和微生物之間物理、化學與生物三者相互作用的綜合結果。通過基質過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物進行汲取和微生物進行代謝等多種途徑，去除養(yǎng)殖廢水中的N、P、有機物、SS、重金屬和病原微生物等。通過查閱歷史資料可發(fā)覺，我國首例人工濕地是天津市環(huán)保所1987年建成的蘆葦濕地工程，該濕地工程日處理廢水規(guī)模為1400m3。1988~1990年，北京市環(huán)保所在北京昌平縣也建成了蘆葦濕地處理系統(tǒng)，日處理廢水規(guī)模為500m3。1990年7月，國家環(huán)?？偩秩A南環(huán)保所在深圳建筑白泥坑人工濕地工程，日處理廢水可達3100m3，經過出水檢測，證明該濕地污染物去除效果良好，可以看作是首次濕地處理實踐。自此，討論者開頭對人工濕地的構建方法、污染去除效果及機理等方面進行了比較系統(tǒng)的討論。目前，人工濕地污水處理技術在我國進展快速，具有良好的應用前景。一般狀況下，人工濕地對BOD的去除率為85%~95%，對COD的去除率可達80%以上。水產養(yǎng)殖廢水的特點是污染物濃度低，廢水排放量大，在水處理中不能有較長的停留在處理設備中的時間。因而，對于水產養(yǎng)殖廢水，宜建立人工濕地生態(tài)系統(tǒng)進行集中處理。結語近些年中國社會的快速進展許多以環(huán)境為代價，水產養(yǎng)