1、前言

　　隨著海水養(yǎng)殖技術(shù)水平的提高和市場需求的擴大，近１０年來我國海水工廠化養(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、有機質(zhì)和毒性物質(zhì)的養(yǎng)殖生物排泄物會加劇養(yǎng)殖鄰近海域海水富營養(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)境問題，同時水體污染反過來制約水產(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。近年來國內(nèi)外學(xué)者針對海水工廠化養(yǎng)殖廢水的特點，對常規(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，取得了許多實用性成果。經(jīng)過物理化學(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。對于工廠化養(yǎng)殖廢水的外排和循環(huán)利用處理,機械過濾、泡沫分離技術(shù)和臭氧凈化處理效果較好。

　　2.1、機械過濾

　　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,因此采用物理過濾技術(shù)去除是較為快捷、經(jīng)濟(jì)的方法。常用的過濾設(shè)備有機械過濾器、壓力過濾器、沙濾器等。在實際處理工程中,機械過濾器(微濾機)應(yīng)用較多、過濾效果較好。日本有一種過濾機,其工作原理是水泵將池水吸上后,經(jīng)噴灑管噴入過濾池,過濾池內(nèi)一層小顆粒沸石和一個特制過濾器,過濾后的水流回養(yǎng)魚池。

　　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),具有很強的氧化性,可以分解一般氧化劑難分解的有機物。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。有資料報道,臭氧在魚蝦養(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相對于輸入電流和電導(dǎo)率來說幾乎沒有影響;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)到降解水體中有機物和營養(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方式是決定處理效果的兩個重要方面。

　　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物質(zhì)和無機物質(zhì)所組成,具有吸附和分解水中有機污染物的能力,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、生物接觸氧化設(shè)備和生物流化床等,這些技術(shù)因為其微生物的多樣化,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、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,對氨氮和某些難生物降解有機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,那么就無從談起濾池對污水的處理。掛膜,從微生物學(xué)的角度來講,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和有機懸浮顆粒的捕集。China等用沉淀池→生物濾池→二沉池→生物過濾器工藝，其中填料為混合纖維，對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)→機械濾池→紫外光消毒→淹沒式生物濾池(反硝化池)→魚塘回用，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。

　　4.2.2、生物轉(zhuǎn)盤

　　生物轉(zhuǎn)盤由一串固定在軸上的圓盤組成,盤片之間有一間隔,盤片一半放在水中,另一半露出水面。水和空氣中的微生物附在盤片的表面上,結(jié)成一層生物膜。轉(zhuǎn)動時,浸沒在水中的片露出水面,盤片上的水因自重而沿著生物膜表面下流,空氣中的氧通過吸收、混合、擴散和滲透等作用,隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動而被帶入水中,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)盤的變型,是從20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的,在丹麥、德國發(fā)展很快。丹麥研制了單轉(zhuǎn)筒型,德國則發(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,小容器內(nèi)盛滿了水,向下轉(zhuǎn)動時,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,簡稱BFBS)是高負(fù)荷的一種生物膜法，應(yīng)用于污水的二級處理(有機物氧化、部分硝化),用于處理有機廢水和脫氮的報道。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，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物氧化、硝化和反硝化處理，作為水處理方法的一項革新技術(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→補充新鮮水、調(diào)溫→魚池回用。根據(jù)生態(tài)設(shè)計的基本原理和水產(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,開發(fā)一個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)計海水工廠化養(yǎng)殖廢水處理工藝時，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。