1 引 言
近20年来 ,集约化水产养殖业在国内外迅速发展。世界水产量在 1996 年达到 112 亿 t ,其中 25 %为人工养殖。在此条件下 ,养殖过程中投放的饲料所含的氮、磷大约只有 911 %和 1714 %被鱼同化 ,其残剩饲料和鱼类排泄物形成的污染物对水体、沉积物等造成严重污染 ,引起浅水湖泊的退化 ,造成局部海域发生赤潮;水产养殖中使用的各类化学药品和抗生素的残留物也污染了水域环境 ,使一些生物栖息地遭到破坏 ,干扰了野生种群的繁衍和生存 ,使生物多样性减少;同时水体污染反过来制约水产养殖的发展 ,因此 ,水产养殖废水的处理和循环利用逐渐受到关注。
2 水产养殖废水物理化学处理技术
211 机械过滤
过滤装置是从传统的砂滤池不断发展起来的,其基本原理是阻隔吸附作用。在处理水产养殖水体中 ,用砂滤池能很好地去除 SS ,但是去除 N 和 P 效果不佳;改用斜发沸石去可以吸附一定量的氨。Palacios等[8 ]在砂滤床种植植物 ,控制渗透率和干湿循环时间 ,在水力负荷为 315 cm/ d ,去除 93 %总磷;在处理鲑鱼养殖废水中 ,其水力负荷分别为 1135、25、 80～240和2000～2700 cm/ d ,SS去除效果差异性不大。对于机械过滤装置 ,美国开发的一种筒状的过滤机 ,筒体四周附有滤网 ,筒体置于水中工作时 ,部分滤网浸没在水中 ,废水从开口端流入筒内 ,污物被留在网上 ,过滤过的水又回流到池中 ,而污物被喷头冲到漏斗内而排出。
瑞典一种高度为 3140～4725mm ,直径900～1910 mm的过滤机在工作时 ,污水由装置的下部经过中心管和吸附污物的砂混合在一起 ,由升液器上升到装置上部 ,在此分离 ,污物清除后 ,经管道流入沉淀池 ,沙子靠锥形分解器的作用均匀降下 ,上升的水和下降的沙相遇 ,这样 ,水被净化后从另一根管道放回到鱼池。日本有一种过滤机 ,其工作原理是水泵将池水吸上后 ,经喷洒管喷入过滤池 ,过滤池内一层小颗粒沸石和一个特制过滤器 ,过滤后的水流回养鱼池。
212 臭氧
臭氧的净化原理在于它在水中的氧化还原电位为2107 V ,高于氯(1136 V)和二氧化氯(115 V) 。它能够破坏和分解细胞的细胞壁(膜) ,迅速扩散渗入细胞内 ,从而杀死病原菌。臭氧在水中分解的中间物质羟基自由基( OH) ,具有很强的氧化性 ,可以分解一般氧化剂难分解的有机物。因此 ,用臭氧处理废水 ,既能够迅速灭除细菌、病毒和氨等有害物质 ,又能增加水中溶解氧 ,从而达到净化养殖废水的目的。有资料报道 ,臭氧在鱼虾养殖中应用效果显著 ,Jack在1994～1995年进行13次臭氧水处理试验 ,其臭氧投放量0159 mg/ L ,灭菌率可达99112 %;日本伊腾慎悟用臭氧处理海水研究表明 ,海水中 9919 %各种细菌可被臭氧消灭。臭氧与生物滤池结合 ,出水中溶解氧含量高 ,回用可以提高养殖密度。
213 电化学
用电化学法去除水中溶解的亚硝酸盐和氨氮的研究结果表明 ,亚硝酸盐完全去除的时间和能耗随着传导率的增加而降低 ,输入电流最大为 2 A时 ,耗能最少 ,pH相对于输入电流和电导率来说几乎没有影响;在酸性条件下有利于亚硝酸盐的去除 ,碱性条件有利于氨的去除 ,氨的去除速度低于亚硝酸盐的去除速度。
3 水产养殖废水的生物处理技术
311 活性污泥法活性污泥法
处理系统是污水生物处理技术的主要技术之一 ,在传统的活性污泥法上发展成氧化沟、间歇式活性污泥法 ( SBR) 和 AB 法处理工艺等。Meske等通过活性污泥法处理水产养殖循环用水研究表明 ,NH+4 2N含量不能达到回用的要求;Umble等在水产养殖排水沟渠中用接近 SBR 的操作方式进行好氧厌氧处理 ,效果良好;Nugual 等用SBR法处理海水养殖废水 ,探讨盐度影响 ,结果表明 ,在盐度不是很高情况下 ,脱氮效果良好。
312 生物膜法
生物膜法主要有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化设备和生物硫化床等 ,这些技术因为其微生物的多样化 ,在水产养殖废水的封闭循环使用中得到广泛利用。
31211 生物滤池
在集约化养鱼装置中配用的生物滤池有平流式、升流式和降流式[9 ]。生物滤池中填料是生物的载体 ,填料主要有碎石、卵石、焦炭、煤渣、塑料蜂窝和各种人工合成产品等;生物滤池能连续使用 ,不需要更换滤料。生物滤池设计中很重要的就是填料的选择 ,填料的结构和表面积要有利于生物膜的生长和有机悬浮颗粒的捕集。在台湾 ,Yang等用一个十字交叉的高孔隙率的填料(塑料鲍尔环 ,孔隙率87 %)的生物滤池 ,后跟一个有很大表面积填料(粉末焦炭颗粒 ,孔隙率 35 %)的生物滤池 ,在停留时间为 215 h , SS 和 BOD 去除率分别为 9818 %和8012 %。
在新加坡 ,China 等用沉淀池 →生物滤池→二沉池 →生物过滤器工艺 ,其中填料为混合纤维(表面积 > 1000 m2/ m3,孔隙率85 %) ,对河口大面积集约化养殖水体处理后可回用。在澳大利亚 ,Abeysinghe等[17 ]用好氧淹没升流式生物滤池去除鲑鱼养殖废水中 TOC和 N ,其中填料有效表面积 141m2/ m3,停留时间为4 h时 ,去除40 %的磷 ,氮完全硝化和40 %反硝化 ,TOC可以降到12 mg/ L。曝气后从生物滤池出水应有足够的溶解氧满足回用需要 , Eikebrokk利用一个淹没式的鼓风升流式的生物过滤器 ,在这个生物过滤器里可以进行消化和氧的传递 ,把其放在鱼塘里 ,使得污染物减少了90 %～95 % ,池塘的溶解氧可保持在 5 mg/ L。另外可通过控制溶解氧进行生物滤池的硝化和反硝化作用 ,Sauthier等用池塘(曝气) →机械滤池 →紫外光消毒 →淹没式生物滤池(反硝化池) →鱼塘回用 ,其中填料孔隙率 > 30 % ,氮负荷为 214 kg N/ m3 d ,反冲洗时间为3 d。
31212 生物转盘
生物转盘由一串固定在轴上的圆盘组成 ,盘片之间有一间隔 ,盘片一半放在水中 ,另一半露出水面。水和空气中的微生物附在盘片的表面上 ,结成一层生物膜。转动时 ,浸没在水中的片露出水面 ,盘片上的水因自重而沿着生物膜表面下流 ,空气中的氧通过吸收、混合、扩散和渗透等作用 ,随转盘转动而被带入水中 ,使水中溶解氧增加 ,水质得到净化。
水产养殖废水处理技术及应用_方圣琼.pdf(160 KB)