工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)探討
工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)，作為現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的重要環(huán)節(jié)，旨在解決養(yǎng)殖尾水對環(huán)境的影響。通過這一技術(shù)，可以有效地凈化養(yǎng)殖尾水，確保其達到排放標準，從而實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展。
隨著海水養(yǎng)殖技術(shù)的不斷進步與市場需求的持續(xù)旺盛，我國海水工廠化養(yǎng)殖在近十年內(nèi)獲得了迅猛發(fā)展。然而，養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的廢水，其中包含的未消耗餌料、化學(xué)殘留物以及養(yǎng)殖生物的排泄物（富含氮、磷、有機質(zhì)和毒性物質(zhì)），均可能加劇周邊海域的富營養(yǎng)化程度和水質(zhì)污染，進而引發(fā)赤潮等海洋生態(tài)問題。同時，水質(zhì)污染也成為了制約水產(chǎn)養(yǎng)殖進一步發(fā)展的瓶頸。
鑒于此，水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的處理與循環(huán)利用逐漸成為研究熱點。眾多國內(nèi)外學(xué)者針對海水工廠化養(yǎng)殖廢水的特性，分別對物理、化學(xué)和生物處理技術(shù)進行了深入應(yīng)用研究，并取得了諸多實用性的研究成果。經(jīng)過這些技術(shù)的綜合應(yīng)用，養(yǎng)殖廢水中如化學(xué)耗氧量（COD）、懸浮物（SS）以及氨氮（NH3-N）等關(guān)鍵指標的物質(zhì)濃度得到了有效降低，從而為廢水的循環(huán)利用奠定了基礎(chǔ)。
工廠化池塘養(yǎng)殖作為當(dāng)前廣泛推廣的養(yǎng)殖模式，相較于傳統(tǒng)模式，其節(jié)水、節(jié)地、全自動、高密度集約化和排放可控的特點顯著。通過集中處理養(yǎng)殖系統(tǒng)中產(chǎn)生的廢水并循環(huán)利用，該模式不僅節(jié)約了水資源，還有效減少了自然水體的環(huán)境污染。
在工廠化池塘養(yǎng)殖中，養(yǎng)殖單元的修建至關(guān)重要。通常，養(yǎng)殖水槽會占據(jù)池塘的約2%的面積，這樣既能實現(xiàn)魚類的有效圈養(yǎng)，又能確保養(yǎng)殖糞污的集中排放和水體溶氧的均衡。此外，還包括其他輔助設(shè)施，以維持水質(zhì)的穩(wěn)定。
工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的水體處理涉及多個環(huán)節(jié)，如增氧、固體與懸浮物分離、生物過濾以降低BOD、氨氮和亞硝酸鹽、曝氣以去除二氧化碳等、消毒以及脫氮等。這些處理過程共同作用，確保養(yǎng)殖水體的健康與穩(wěn)定。
而封閉循環(huán)式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的自動監(jiān)測與控制系統(tǒng)則是整個養(yǎng)殖過程的保障。由于養(yǎng)殖密度大，水質(zhì)變化迅速，因此需要實時監(jiān)測和控制系統(tǒng)中的多個參數(shù)，如水位、水溫、溶解氧等。通過這些參數(shù)的監(jiān)測和控制，可以確保水質(zhì)始終處于適宜的養(yǎng)殖范圍內(nèi)，從而避免潛在的事故和生產(chǎn)損失。
水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水物理處理技術(shù)
常規(guī)物理處理技術(shù)涵蓋了過濾、中和、吸附、沉淀及曝氣等多種方法，它們在廢水處理工藝中占據(jù)著舉足輕重的地位。針對工廠化養(yǎng)殖廢水的處理，尤其是外排與循環(huán)利用，機械過濾、泡沫分離技術(shù)以及臭氧凈化處理均展現(xiàn)出了顯著的效果。
01機械過濾
養(yǎng)殖廢水中，剩余殘餌和養(yǎng)殖生物排泄物等多以懸浮態(tài)大顆粒形式存在，針對這一特性，物理過濾技術(shù)成為了一種既高效又經(jīng)濟的處理方法。其中，機械過濾器、壓力過濾器以及沙濾器等設(shè)備被廣泛應(yīng)用于實際處理過程中。特別值得一提的是，機械過濾器（如微濾機）因其過濾效果優(yōu)異而備受推崇。此外，日本研發(fā)的一種過濾機也頗具特色，其工作原理是通過水泵將池水吸上，經(jīng)噴灑管噴入過濾池，利用過濾池內(nèi)的小顆粒沸石和特制過濾器進行過濾，最后將過濾后的水流回養(yǎng)魚池，從而實現(xiàn)廢水的有效處理。
02泡沫分離技術(shù)
泡沫分離技術(shù)在工業(yè)廢水處理中已得到廣泛應(yīng)用。該技術(shù)能有效去除蛋白質(zhì)等有機物，防止其礦化成氨化物和其它有毒物質(zhì)，從而避免有毒物質(zhì)在水體中積累。同時，該技術(shù)還能向養(yǎng)殖水體補充必要的溶解氧，有助于維護良好的養(yǎng)殖水體生態(tài)環(huán)境。
03臭氧凈化
臭氧在水中分解產(chǎn)生的羥基自由基具有極強的氧化性，能分解許多一般氧化劑難以分解的有機物。因此，利用臭氧處理廢水不僅能迅速殺滅細菌、病毒和氨等有害物質(zhì)，還能增加水中的溶解氧，從而實現(xiàn)養(yǎng)殖廢水的有效凈化。據(jù)報道，臭氧在魚蝦養(yǎng)殖中的應(yīng)用效果非常顯著，能消滅海水中9%的細菌。當(dāng)臭氧與生物濾池結(jié)合使用時，出水中的溶解氧含量會大大提高，進而提高養(yǎng)殖密度。
水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水電化學(xué)處理技術(shù)
研究顯示，采用電化學(xué)法可以有效去除水中的溶解亞硝酸鹽和氨氮。實驗結(jié)果顯示，隨著電導(dǎo)率的增加，亞硝酸鹽完全去除的時間縮短，同時能耗也有所降低。在輸入電流最大為2A時，能耗達到最低。值得注意的是，pH值在電化學(xué)處理過程中相對穩(wěn)定，受輸入電流和電導(dǎo)率的影響較小。在酸性環(huán)境中，亞硝酸鹽的去除效果更佳，而在堿性條件下，氨的去除效率更高。此外，氨的去除速度相較于亞硝酸鹽而言稍慢一些。
水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水生物處理技術(shù)
養(yǎng)殖廢水生物處理是一種有效的穩(wěn)定有機污染物方法，主要依賴于活性污泥法和生物膜法。這些方法利用微生物的吸收和代謝功能，降解水中的有機物和營養(yǎng)鹽。活性污泥法是其中的關(guān)鍵技術(shù)，它由好氧微生物及其吸附的有機和無機物質(zhì)組成，具有吸附和分解水中有機污染物的能力。此外，氧化溝間歇式活性污泥法（SBR）和AB法處理工藝等改進技術(shù)，進一步提高了處理效果。研究顯示，通過活性污泥法處理水產(chǎn)養(yǎng)殖循環(huán)用水，雖然NH4+-N含量未達到回用標準，但在水產(chǎn)養(yǎng)殖排水溝渠中采用類似SBR的操作方式進行好氧厭氧處理，效果顯著。同時，SBR法在處理海水養(yǎng)殖廢水時，即使在鹽度不高的情況下，也能實現(xiàn)良好的脫氮效果。
02 生物膜法
生物膜法涵蓋了生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化設(shè)備以及生物流化床等技術(shù)。這些技術(shù)的核心在于其微生物的多樣性，使得它們在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的封閉循環(huán)利用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。為了有效處理工廠化養(yǎng)殖廢水，篩選出能夠在海水環(huán)境中迅速生長并高效繁衍的生物菌群顯得尤為重要。當(dāng)前，國內(nèi)外研究主要集中在光合細菌、玉壘菌以及硝化細菌等在養(yǎng)殖廢水處理中的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的微生物掛膜生物處理技術(shù)相比，固定化微生物技術(shù)因其高密度、強活性以及快速的反應(yīng)速度，對氨氮和某些難以生物降解的有機物展現(xiàn)出顯著的去除效果。因此，該技術(shù)有望成為海水工廠化養(yǎng)殖廢水處理的關(guān)鍵生化技術(shù)。
生物濾池
在集約化養(yǎng)魚裝置中，生物濾池通常采用平流式、升流式或降流式設(shè)計。其運行的核心在于掛膜過程，即微生物在濾料表面的附著與生長。若濾料表面無法形成生物膜，則濾池的污水處理功能將無法實現(xiàn)。掛膜，從微生物學(xué)的視角來看，就是將微生物接種并吸附在濾料上。生物濾池中的填料，如碎石、卵石、焦炭等，不僅作為生物的載體，還對生物膜的生長和有機懸浮顆粒的捕集起到關(guān)鍵作用。此外，生物濾池的設(shè)計和填料選擇也是影響其性能的重要因素。
在實際應(yīng)用中，通過沉淀池→生物濾池→二沉池→生物過濾器的工藝流程，結(jié)合混合纖維填料，可有效處理河口大面積集約化養(yǎng)殖水體，并實現(xiàn)廢水回用。同時，池塘(曝氣)→機械濾池→紫外光消毒→淹沒式生物濾池(反硝化池)→魚塘回用的處理模式也展現(xiàn)出良好的處理效果。另外，采用沸石作為濾料的曝氣生物濾池在廢水處理方面也表現(xiàn)出色。
生物轉(zhuǎn)盤與生物轉(zhuǎn)筒
生物轉(zhuǎn)盤是一串固定在軸上的圓盤，這些盤片交替浸入水中和露出水面。由于微生物附著在盤片上，形成了一層生物膜。隨著盤片的轉(zhuǎn)動，浸入水中的部分逐漸露出，盤片上的水在重力的作用下沿著生物膜下流。同時，空氣中的氧氣通過一系列物理過程，如吸收、混合、擴散和滲透，隨轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動被帶入水中，從而增加了水中的溶解氧，進而凈化了水質(zhì)。
生物轉(zhuǎn)筒則是生物轉(zhuǎn)盤的衍生產(chǎn)品，自20世紀70年代中期開始在丹麥和德國得到快速發(fā)展。丹麥主要研發(fā)了單轉(zhuǎn)筒型，而德國則推出了多轉(zhuǎn)筒型。轉(zhuǎn)筒內(nèi)部填充了塑料球、塑料環(huán)和波紋盤片等材料。某些生物轉(zhuǎn)筒還配備了集氣裝置，以進一步提升水中的溶氧量。其典型的三種生物轉(zhuǎn)筒形式包括：外殼為硬聚乙烯塑料，內(nèi)裝聚氯乙烯波紋圓盤片，由多個小轉(zhuǎn)筒組成；筒體外殼為鋼制，內(nèi)部固定軸上的硬聚乙烯波紋盤面呈多邊形；以及轉(zhuǎn)筒四周裝有小容器，轉(zhuǎn)筒向上時小容器盛滿水，向下轉(zhuǎn)動時水灑在塑料球上，空氣則進入水中，從而大大增加了凈化水的體積。
生物流化床
生物流化床，簡稱BFBS，是一種高負荷的生物膜法，在污水的二級處理中發(fā)揮著重要作用，尤其是對于有機物氧化和部分硝化過程的處理。其技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于有機廢水的處理以及脫氮領(lǐng)域。例如，Michael等人通過結(jié)合好氧的硝化滴濾和缺氧反硝化流化床，成功地將富含硝酸鹽和溶解有機物的水流引入硫化床，取得了顯著的處理效果。此外，在水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的循環(huán)利用中，膨脹床的硝化和反硝化作用也被用于同時處理BODSS和氮，確保出水氨氮低于5mg/L。作為一項革新性的水處理技術(shù)，生物流化床工藝將在未來的水處理工程中扮演更加重要的角色。
水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水的自然生物處理技術(shù)
自然生物處理水產(chǎn)養(yǎng)殖水體是一種常用的方法，主要依賴于濕地、穩(wěn)定塘和土地處理系統(tǒng)等技術(shù)。這些方法的優(yōu)勢在于能夠有效地處理含氮和磷的水體，實現(xiàn)較為徹底的處理效果。對于非集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖的自然水域，由于其本身就構(gòu)成了一個典型的濕地系統(tǒng)，具有較強的自凈能力，因此只需合理利用并強化這一自凈能力，便能取得良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。同時，魚塘水生生態(tài)系統(tǒng)也擁有強大的凈化污染物的功能，可以充分利用這一點來凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中的污水。
水產(chǎn)養(yǎng)殖循環(huán)水處理技術(shù)
水產(chǎn)養(yǎng)殖中，水處理裝置的選擇至關(guān)重要，其結(jié)構(gòu)差異和工藝流程的不同將直接影響處理效果。以下是幾種典型的循環(huán)水處理流程：
魚池排水先進入集水池塘，再經(jīng)過生物轉(zhuǎn)筒氧化的氧化池，隨后進入沉淀池和增溫增氧池，最終實現(xiàn)魚池回用。
魚池排水直接進入沉淀池，隨后通過升流式生物濾池進行過濾，再經(jīng)過淋水塔式增氧和加熱消毒，最終實現(xiàn)魚池回用，此流程可去除高達99%的氨氮，且新鮮水與回用水的比例為1/9。
魚池排水經(jīng)過充氧后，進入升流式石灰?guī)r濾池進行過濾，再依次經(jīng)過沉淀池、增氧環(huán)節(jié)，最終實現(xiàn)回用，其中新鮮水與循環(huán)水的比例為1/5。
魚池排水先經(jīng)過升流式碎石濾池，再經(jīng)過降流式碎石濾池和增溫池，最終實現(xiàn)回用。
魚池排水首先進入集水池，隨后通過升流式沸石濾池和降流式沸石濾池進行雙重過濾，再補充新鮮水和進行調(diào)溫處理，最后實現(xiàn)魚池回用。
結(jié)論
面對全球水資源短缺與環(huán)境污染的嚴峻挑戰(zhàn)，封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖方式正逐漸成為各國的主流選擇。特別是養(yǎng)殖尾水的綜合利用與無害化排放技術(shù)，不僅具有顯著的研究開發(fā)價值，更展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。海水工廠化養(yǎng)殖尾水中的污染物種類繁多，這無疑增加了處理工藝的復(fù)雜性。因此，在設(shè)計此類尾水的處理工藝時，我們應(yīng)遵循高效與經(jīng)濟的雙重原則，根據(jù)處理后的水質(zhì)要求，靈活運用物理、化學(xué)及生物處理技術(shù)，從而確保取得理想的處理效果，實現(xiàn)循環(huán)水養(yǎng)殖的目標。
