1、前言

　　隨著海水養(yǎng)殖技術(shù)水平的提高和市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，近１０年來(lái)我國(guó)海水工廠化養(yǎng)殖得到了迅速發(fā)展，養(yǎng)殖廢水中所含的剩余餌料、化學(xué)品殘留物、以及富含氮、磷、有機(jī)質(zhì)和毒性物質(zhì)的養(yǎng)殖生物排泄物會(huì)加劇養(yǎng)殖鄰近海域海水富營(yíng)養(yǎng)化程度和水質(zhì)污染，引發(fā)有害赤潮等海洋生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)水體污染反過(guò)來(lái)制約水產(chǎn)養(yǎng)殖的發(fā)展。因此，水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的處理和循環(huán)利用逐漸受到關(guān)注。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)海水工廠化養(yǎng)殖廢水的特點(diǎn)，對(duì)常規(guī)的物理、化學(xué)和生物處理技術(shù)分別進(jìn)行了應(yīng)用研究，取得了許多實(shí)用性成果。經(jīng)過(guò)物理化學(xué)和生物處理后,，養(yǎng)殖廢水中化學(xué)耗氧量(COD)、懸浮物(SS)和氨氮(NH3-N)等物質(zhì)濃度降低,然后進(jìn)行循環(huán)利用。

　　2、水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水物理處理技術(shù)

　　常規(guī)物理處理技術(shù)主要包括過(guò)濾、中和、吸附、沉淀、曝氣等處理方法,是廢水處理工藝的重要組成部分。對(duì)于工廠化養(yǎng)殖廢水的外排和循環(huán)利用處理,機(jī)械過(guò)濾、泡沫分離技術(shù)和臭氧凈化處理效果較好。

　　2.1、機(jī)械過(guò)濾

　　由于養(yǎng)殖廢水中的剩余殘餌和養(yǎng)殖生物排泄物等大部分以懸浮態(tài)大顆粒形式存在,因此采用物理過(guò)濾技術(shù)去除是較為快捷、經(jīng)濟(jì)的方法。常用的過(guò)濾設(shè)備有機(jī)械過(guò)濾器、壓力過(guò)濾器、沙濾器等。在實(shí)際處理工程中,機(jī)械過(guò)濾器(微濾機(jī))應(yīng)用較多、過(guò)濾效果較好。日本有一種過(guò)濾機(jī),其工作原理是水泵將池水吸上后,經(jīng)噴灑管?chē)娙脒^(guò)濾池,過(guò)濾池內(nèi)一層小顆粒沸石和一個(gè)特制過(guò)濾器,過(guò)濾后的水流回養(yǎng)魚(yú)池。

　　2.2、泡沫分離技術(shù)

　　泡沫分離技術(shù)已在工業(yè)廢水處理中得到廣泛應(yīng)用,不僅可以將蛋白質(zhì)等有機(jī)物在未被礦化成氨化物和其它有毒物質(zhì)前就已被去除,避免了有毒物質(zhì)在水體中積累,而且可向養(yǎng)殖水體提供所必需的溶解氧,對(duì)維護(hù)養(yǎng)殖水體生態(tài)環(huán)境有良好作用。

　　2.3、臭氧凈化

　　臭氧在水中分解的中間物質(zhì)羥基自由基(·ＯＨ),具有很強(qiáng)的氧化性,可以分解一般氧化劑難分解的有機(jī)物。因此,用臭氧處理廢水,既能夠迅速滅除細(xì)菌、病毒和氨等有害物質(zhì),又能增加水中溶解氧,從而達(dá)到凈化養(yǎng)殖廢水的目的。有資料報(bào)道,臭氧在魚(yú)蝦養(yǎng)殖中應(yīng)用效果顯著,日本伊騰慎悟用臭氧處理海水研究表明,海水中99 9%各種細(xì)菌可被臭氧消滅。臭氧與生物濾池結(jié)合,出水中溶解氧含量高,回用可以提高養(yǎng)殖密度。

　　3、電化學(xué)處理

　　用電化學(xué)法去除水中溶解的亞硝酸鹽和氨氮的研究結(jié)果表明,亞硝酸鹽完全去除的時(shí)間和能耗隨著傳導(dǎo)率的增加而降低,輸入電流較大為2Ａ?xí)r,耗能較少,ｐＨ相對(duì)于輸入電流和電導(dǎo)率來(lái)說(shuō)幾乎沒(méi)有影響;在酸性條件下有利于亞硝酸鹽的去除,堿性條件有利于氨的去除,氨的去除速度低于亞硝酸鹽的去除速度。

　　4、生物處理技術(shù)

　　養(yǎng)殖廢水生物處理是一種典型的穩(wěn)定有機(jī)污染物的方式,包括活性污泥法和生物膜法。

　　主要是利用微生物的吸收、代謝等作用,達(dá)到降解水體中有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)鹽的目的,是目前處理溶解態(tài)污染物較經(jīng)濟(jì)有效的方式。養(yǎng)殖過(guò)程中投放的餌料和養(yǎng)殖生物排泄物主要是由碳、氮、磷等元素組成的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等,生化降解性較好。因此,可采用生物處理技術(shù)有效處理工廠化養(yǎng)殖廢水,其中生物菌種的效能及其固定生長(zhǎng)方式是決定處理效果的兩個(gè)重要方面。

　　4.1、活性污泥法

　　活性污泥法處理系統(tǒng)是污水生物處理技術(shù)的主要技術(shù)之一,它是由好樣微生物及其吸附黏附的有機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)物質(zhì)所組成,具有吸附和分解水中有機(jī)污染物的能力,顯示其生物化學(xué)氧化活性。在傳統(tǒng)的活性污泥法上發(fā)展成氧化溝間歇式活性污泥法(SBR)和AB法處理工藝等,Meske等通過(guò)活性污泥法處理水產(chǎn)養(yǎng)殖循環(huán)用水研究表明,NH4+-N含量不能達(dá)到回用的要求,Umbl等在水產(chǎn)養(yǎng)殖排水溝渠中用接近SBR的操作方式進(jìn)行好氧厭氧處理,效果良好,Nugual等用SBR法處理海水養(yǎng)殖廢水,探討鹽度影響,結(jié)果表明,在鹽度不是很高情況下,脫氮效果良好。

　　4.2、生物膜法

　　生物膜法主要有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、生物接觸氧化設(shè)備和生物流化床等,這些技術(shù)因?yàn)槠湮⑸锏亩鄻踊?在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的封閉循環(huán)使用中得到。篩選高 效并能在海水環(huán)境中快速繁衍、生長(zhǎng)的生物菌群是有效處理工廠化養(yǎng)殖廢水的關(guān)鍵。目前,國(guó)內(nèi)外主要研究了光合細(xì)菌、玉壘菌和硝化細(xì)菌等在養(yǎng)殖廢水處理中的應(yīng)用[9]。由于固定化微生物密度高、活性強(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(duì)氨氮和某些難生物降解有機(jī)物具有顯著去除作用[10]，因此該技術(shù)有望成為海水工廠化養(yǎng)殖廢水處理的重要生化處理技術(shù)。

　　4.2.1、生物濾池

　　在集約化養(yǎng)魚(yú)裝置中配用的生物濾池有平流式、升流式和降流式。生物濾池的運(yùn)行較關(guān)鍵的部分在于掛膜,濾料表面不能形成生物膜,那么就無(wú)從談起濾池對(duì)污水的處理。掛膜,從微生物學(xué)的角度來(lái)講,就是菌體接種,既使微生物吸附在濾料表面上。生物濾池中填料是生物的載體,填料主要有碎石、卵石、焦炭、煤渣、塑料蜂窩和各種人工合成產(chǎn)品等;生物濾池能連續(xù)使用,不需要更換濾料。生物濾池設(shè)計(jì)中填料的選擇也很重要,填料的結(jié)構(gòu)和表面積要有利于生物膜的生長(zhǎng)和有機(jī)懸浮顆粒的捕集。China等用沉淀池→生物濾池→二沉池→生物過(guò)濾器工藝，其中填料為混合纖維，對(duì)河口大面積集約化養(yǎng)殖水體處理后可回用。Sauthier等用池塘(曝氣)→機(jī)械濾池→紫外光消毒→淹沒(méi)式生物濾池(反硝化池)→魚(yú)塘回用，處理效果很好。田文華等研究用沸石作為濾料的曝氣生物濾池處理廢水效果不錯(cuò)。

　　4.2.2、生物轉(zhuǎn)盤(pán)

　　生物轉(zhuǎn)盤(pán)由一串固定在軸上的圓盤(pán)組成,盤(pán)片之間有一間隔,盤(pán)片一半放在水中,另一半露出水面。水和空氣中的微生物附在盤(pán)片的表面上,結(jié)成一層生物膜。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),浸沒(méi)在水中的片露出水面,盤(pán)片上的水因自重而沿著生物膜表面下流,空氣中的氧通過(guò)吸收、混合、擴(kuò)散和滲透等作用,隨轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)而被帶入水中,使水中溶解氧增加,水質(zhì)得到凈化。

　　4.2.3、生物轉(zhuǎn)筒

　　生物轉(zhuǎn)筒是生物轉(zhuǎn)盤(pán)的變型,是從20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來(lái)的,在丹麥、德國(guó)發(fā)展很快。丹麥研制了單轉(zhuǎn)筒型,德國(guó)則發(fā)展了多轉(zhuǎn)筒型,轉(zhuǎn)筒內(nèi)的填料有塑料球、塑料環(huán)和波紋盤(pán)片等。有些生物轉(zhuǎn)筒外還設(shè)有集氣裝置以增加水中溶氧量。其典型的3種生物轉(zhuǎn)筒形式為:(1)外殼結(jié)構(gòu)為硬聚乙烯塑料,內(nèi)裝聚氯乙烯波紋圓盤(pán)片,轉(zhuǎn)筒由16只小轉(zhuǎn)筒組成;(2)筒體外殼為鋼制,筒內(nèi)固定在軸上硬聚乙烯波紋的盤(pán)面呈多邊形;(3)轉(zhuǎn)筒的筒體四周裝有小容器,當(dāng)轉(zhuǎn)筒向上轉(zhuǎn)時(shí),小容器內(nèi)盛滿了水,向下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),水被灑在塑料球上,空容器內(nèi)充滿空氣進(jìn)入水中,凈化水的體積為生物轉(zhuǎn)筒體積的15～25倍。

　　4.2.4、生物流化床

　　生物流化床(biological fluidized beds,簡(jiǎn)稱BFBS)是高負(fù)荷的一種生物膜法，應(yīng)用于污水的二級(jí)處理(有機(jī)物氧化、部分硝化),用于處理有機(jī)廢水和脫氮的報(bào)道。Michael等用好氧的硝化滴濾和缺氧反硝化流化床相結(jié)合的反應(yīng)器,懸浮在表面的富含硝酸鹽和溶解的有機(jī)物送到硫化床，處理效果良好。Jewell等在水產(chǎn)養(yǎng)殖水體循環(huán)中利用膨脹床的硝化和反硝化作用同時(shí)，處理BOD5、SS和氮,出水氨氮低于0 5ｍｇ/Ｌ。技術(shù)廣泛應(yīng)用于水和廢水的有機(jī)物氧化、硝化和反硝化處理，作為水處理方法的一項(xiàng)革新技術(shù)，生物流化床工藝將在水處理工程中發(fā)揮更大的作用。

　　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(huì)有良好的環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。魚(yú)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(yú)塘對(duì)污染物的凈化能力來(lái)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(yú)池排水→集水池塘→氧化池→沉淀池→增溫增氧池→魚(yú)池回用，這種工藝流程中氧化池為生物轉(zhuǎn)筒；魚(yú)池排水→沉淀池→升流式生物濾池→淋水塔式增氧→加熱、消毒→魚(yú)池回用，可以去除99%氨氮，新鮮水/回用水為1/9；魚(yú)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(yú)池排水→升流式碎石濾池→降流式碎石濾池→增溫池→回用；魚(yú)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(yú)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(zhǎng)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(duì)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(kāi)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(guó)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(wú)害化排放技術(shù)具有極大的研究開(kāi)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(duì)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。