我国当前水产养殖业水处理技术概况 6页

'我国当前水产养殖业水处理技术概况作者:秦巍仑学号：M070101029摘要：近年来,随着规模化、集约化水产养殖技术的发展,以及工业废水、生活污水的大量排放,养殖用水的净化和重复利用已成为水产养殖业持续发展的关键。养殖用水和废水处理的目的就是用各种方法将污水中含有的污染物分离出来，或将其转化为无害物质，从而使水质保持清洁。根据所采取的科学原理和方法，可分为物理法、化学法、生物法和综合处理方法。关键词：水产养殖水处理技术概况水是地球上最重要的资源，水也是生命之源。中国是一个水资源严重短缺的国家，由于缺水而导致的土地沙漠化和盐碱化已日趋影响国民经济的发展和人民的生活安全。而影响水资源的质和量，除了被大家所公认的工业污染和生活污染外，还有一个往往被众人所忽视的污染———来自水产养殖自身所引起的污染。　随着水产养殖的快速发展,集约化水平的不断提高,养殖环境和养殖水域日趋恶化,水产养殖病害不断发生,由此引发出食品质量安全问题和一系列的社会问题。如何保障水体生态平衡,发展水产健康养殖,已成为目前水产养殖的工作重点,也是今后水产养殖发展的方向。基于充分利用水资源和保护双重原因,养殖用水、废水处理和再利用是21世纪水产养殖的必由之路。本文归纳和讨论了目前我国水产养殖行业中水处理技术的研究和应用情况,为今后水产养殖业建立经济适用的综合水处理模式提供参考。1.物理法物理法是根据用水和废水的物理特性,通过机械、物理的方法除去水中悬浮物质或有害气体,沉淀、过滤、泡沫分离、逆渗透、吸附等均属这种方法。近年来,国内外也研究了一些新颖的物理处理方法,例如磁处理法等。1.1栅栏、筛网栅栏通常是用竹箔，网片组成，也有用金属结构的网格组成。筛网材料通常为尼龙筛绢。通常用在养鱼水源进水口，目的是为了防止水中个体较大的鱼虾类，漂浮物和悬浮物进入进水口。否则，容易使水泵，管道堵塞或将敌害生物带入养鱼水体。1.2沉淀借助水体悬浮固体的重力作用,使其与水分离的一种物理方法。在一般的水处理系统中都有沉淀池,可根据水体悬浮物特性或水质状况,选择相应的沉淀池工艺。暗沉淀是利用浮游藻类在黑暗中不能进行光合作用而死亡,然后在自身重力或絮凝剂的作用下沉淀,一般48h后即可见效。1.3气浮气浮(或称泡沫分离)技术是将水中溶解性有机物及悬浮物通过气泡吸附形成的泡沫,然后用人工或刮泡设备连续性的将泡沫去除,是一种简便高效的水质净化处理方法。采用气浮法可弱化污泥膨胀问题,对后续水处理装置的正常运转十分有利,同时可增加水中溶氧,加速有机物降解和有害气体的挥发,对低温、低浊的水源同样有效。在设施渔业项目中,将气浮法与臭氧消毒技术结合起来,在同一个反应塔内同时进行两种水质净化过程,既降低了成本,又节省了空间。但此技术不适用于淡水,只能在盐度大于5‰ 的半咸水和海水中使用。以此原理设计的泡沫浮选分离器市场上已有售。1.4过滤过滤既可作养殖用水预处理,也可作养殖用水终处理,如工厂化育苗循环用水的处理。过滤的目的是清除水中固态废弃物、悬浮物及大型水生生物等。常用滤料有沸石、石英砂、煤渣、珊瑚石、生物球、滤网等。海藻等也可作为滤料。过滤要求滤料具足够的化学稳定性和足够的机械强度,并要注意各类滤料的粒径及在此范围内的各种滤料数量的比例。影响过滤水质的主要因子有穿透深度、滤速、滤料种类、粒径与级配、滤层厚度、孔隙率等。养殖用水的过滤池都是快滤池类型,由于养殖池水中悬浮物相当多,在短时间内即会形成阻塞现象,虽然经改进配合逆洗过程,但仍浪费很大的人力、物力。目前热门的纳米技术在日本和国内某些单位被用来处理养鱼池废水,但这种材料要规模化应用于水处理需要相应的配套设备,在水产上推广更要相当时日。近年来,膜过滤技术作为一种新型、高效的净化技术在养殖用水处理中得到了应用,该术主要是利用滤膜进行分离性筛选,去除水中的有机物、细菌和病毒颗粒。还有在池中悬挂人造水草的方法,吸附水中的悬浮物。1.5曝气主要为增加水中溶氧量,清除水中有害气体，如：氨气、氯气等。以达到改善水质的目的。一般有两种方法,一是静置48h,二是机械搅水(如叶轮式增氧机增氧)。如用自来水养鱼,先要静置一段时间,以使有害气体(如Cl2)逸出。增氧机能使池塘水体上下水层对流,增加溶解氧,同时使水中有毒气体逸出,起到改良水质的作用。通常池塘养鱼多使用叶轮式增氧机,水车式增氧机主要用于养鳗池。这属于机械增氧方式。,1.6吸附多孔性的固相物质,如活性炭、硅胶、浮石粉等,能吸附水体中的有毒物质(如氨氮)。据报道,利用活性炭吸附养殖废水中的有机物,最大吸附率可达82%。用高分子重金属吸附剂吸附水体中的重金属离子,是目前正在研究的水体净化新技术[3]。吸附剂的粒径在0.3～1.2mm,用于吸附水体中的Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+,而并不产生水的二次污染，是一种值得研究应用的养殖用水净化处理物质。1.7紫外线照射紫外线是一种很强的病毒，细菌杀灭剂，其消毒作用不受水体温度，盐度及PH值的影响，且消毒时间短（一般在0.5～1秒），高效，快速，特别适合大流量及循环用水。利用紫外线(波长200～400nm)对养殖用水进行消毒,杀灭水中致病微生物。紫外线消毒器置于循环管道之间,为封闭式多灯管,拆洗方便。而且处理的是生物滤池处理后的养殖水体,这样设计考虑到两个因素:一是从生物滤池出来的水体一般是悬浮物少、透明度高,水体清澈时紫外线灯杀菌能力最强;二是避免紫外线杀掉生物滤池的有益细菌,影响生物处理功效。紫外线处理法具有灭菌效率高、作用时间长、不必向水中添加化学物质等优点,但其一次性投资成本较高。利用紫外线处理水体时要求混浊度低、水层薄、流速慢等,其单一使用不适用于封闭式循环水养殖环境。1.8磁分离法利用电磁原理对水体中的重金属离子等污染物进行电磁分离,是较新颖的水处理方法。因其成本及技术要求较高,加之设计上存在一些问题,目前尚未普及应用。2．化学法养殖用水的化学处理是利用化学反应来处理水中的污染物或悬浮胶粒。通常加化学药剂，促使污染物混凝，沉淀，氧化还原和络合。一般包括凝絮、中和、络合、氧化还原、消毒等。2.1氧化处理(1)卤素制剂　　主要是含氯类消毒剂,其实质是产生次氯酸和次氯酸根离子,与水中有害 物质发生氧化还原反应。常用种类有二氧化氯、漂白粉、二氯异氰尿酸钠等。有一种由气体二氧化氯溶解于过氧化物稳定液中制成的SCD,是由世界卫生组织确认的A1级广谱、安全、高效消毒剂,对细菌、病毒、真菌等均有强力杀灭作用,且病原性微生物对其不产生抗药性。碘是广谱杀菌剂,消毒效果好。但目前含碘类消毒剂价格较高,不及含氯试剂使用得普遍。(2)臭氧　　臭氧又名活性氧，是氧气的同素异构体，易溶于水，在水中即刻发生还原反应。臭氧在水中的氧化还原电位为2.07V,高于氯(1.36V)和二氧化氯(1.5V)，产生中间物质单原子氧和羟基(-OH)。单原子氧氧化能力极强，羟基也是强氧化剂、催化剂。因此，臭氧具有较强的消毒效果，并可以分解一般氧化剂难以破坏的有机物。它能破坏和分解细菌的细胞膜,迅速扩散透入细胞内部,氧化破坏或分解细胞内酶而迅速使病原菌致死。同时,臭氧具有迅速分解成氧的特点。臭氧可有效杀菌、去除氨氮、硫化物、氰化物、降低COD等,提高水产动物的成活率。由于臭氧不稳定，反应过后易生成氧和水，从而不会造成二次污染。目前在河蟹、对虾、海参、鲍鱼等的育苗及水族馆、封闭式循环水养殖中均有应用。臭氧水处理设备一次性投资较大,但运行经济,用简便可靠。目前也有专门用于水产养殖的便携式臭氧发生器,较为经济适用。(3)高锰酸钾　　高锰酸钾是一种强氧化剂,在酸性、中性及碱性水环境中均有极强的氧化性,生产上不仅可用作杀菌消毒剂,也是一种良好的脱色除臭剂,但其质量分数太高也会对水产动物产生毒害作用,因此使用时须控制剂量。(4)过氧化氢　　又称双氧水,为无色、无臭、透明的液体,其氧化性较强,能够迅速破坏微生物及原生动物的蛋白质活性而起到灭活作用,已在虾病防治等方面取得了较好的效果。过氧化氢有在光、热条件下不稳定,且使用剂量较大的缺点,近年来研究人员已成功研制出稳定性较强的过氧化氢及增效制剂,有效地克服了上述缺点。(5)甲醛　　甲醛为无色澄清液体,可用于养殖水体的灭菌、杀虫,具有价廉、使用方便、消毒效果好等优点,但也有用量较大、刺激性较强的缺点。近年来,国外研究开发出改进型醛类消毒剂,既提高了灭活能力,刺激性气味的浓烈程度也降低了。(6)其他化学消毒剂　　常用的种类有抗生素类、磺胺类、呋喃类、季胺盐类、重金属类、中草药等,主要用于杀灭水体中的致病生物。2.2凝絮在天然水域中的胶状粒子多数带负电而彼此互相排斥,加入具相反电性的电解质能与胶状粒子结合以中和一部分负电荷,这样减少胶状粒子之间的排斥力,继而凝集在一起,因重力作用下沉,达到固液分离的目的。通常凝絮剂对海水的处理效果较差。常用凝絮剂有以下几种。(1)铝盐　　常用种类有硫酸铝、碱式氯化铝等。用此类试剂处理养殖水体效果良好,特别是碱式氯化铝,因其使用方便、效果出色,已成为目前最广泛使用的凝絮剂之一。(2)明矾　　明矾中的铝离子具有很强的凝结能力,对于降低水的混浊度效果显著,在水产养殖特别是池塘养殖用水的净化处理中应用普遍。(3)铁盐　　常用种类有氯化铁和硫酸铁,但它们不如铝盐类凝絮剂应用广泛。(4)农用石膏　　主要成分为硫酸钙,可增加钙硬度,致使产生碳酸钙沉淀,对降低混浊度有一定效果。(5)有机高分子凝絮剂　　这类凝絮剂国外使用得较多,主要为缩合烯酰胺类有机化合物,例如聚丙烯酰胺、聚乙烯吡啶季胺盐等。这类物质在水中能够快速吸附凝絮形成沉淀,作用时间较常用的明矾快10倍以上。2.3离子交换其原理是设计填充强碱性阴离子交换树脂以及强酸性阳离子交换树脂, 当水流经过时水中阳离子和阴离子分别被交换树脂上的阴阳离子吸附,从而降低水中离子浓度。此方法主要应用于科研和水族馆。2.4中和改善水体过高或过低的pH值。常用生石灰等调节水体的pH值,使水呈中性或弱碱性,还可增加水中的钙含量,改良底质,杀灭病原体。新砌水泥池往往水中pH值过高,不利于水产动物生长,常用草酸、醋酸、稀盐酸等弱酸中和处理。2.5络合最常用的是EDTA-Na2,可清除水体中含量过高的重金属离子(如Cu2+)。对于一些对重金属敏感的鱼、虾、贝等,其苗种培育用水必须经EDTA-Na2预处理后方可使用。3．生物方法利用微生物和自养性植物(如绿色藻类、高等水生植物)改良水质。其原理是这些微生物和植物可以吸收利用水体中的营养物质(残饵及水产养殖动物的代谢产物),有助于防止残饵与代谢产物积累所引起的水质败坏。3.1光合细菌(PSB)光合细菌是一种以光作能源、以二氧化碳或小分子有机物作碳源、以硫化氢等作供氢体,行完全自养性或光能异养性的一类微生物的总称。只要有水和光存在,不论环境中有氧或无氧,均能生存繁殖。光合细菌能降低水中氨氮、硫化氢等有害物质,减少COD,稳定及增加水中溶氧量,促进水体的物质循环利用。,光合细菌还能产生一些化学物质,可以显著抑制某些致病菌的生长繁殖,预防疾病发生。此外,光合细菌自身营养丰富,大的菌团可被鱼、贝类摄食,作饲料添加剂可提高饲料的转化效率,增强水产动物的抗逆性。光合细菌的研究和应用在日本及东南亚等国已相当普及。在国内也有报道,罗氏沼虾、中华鳖、加州鲈、对虾的养殖中应用光合细菌,具有改善水质、减少病害、提高养殖经济效益的作用。3.2合微生物制剂将多种非致病性有益微生物如有柘草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、乳酸杆菌、乳链球菌、酵母菌、假单胞菌等,它们是一类非致病的有益细菌。目前在水产养殖中应用的多数是多菌株组成的复合产品,菌株复合产品,可发挥各个菌种的不同功能,起到协同作用,克服单一品种适应性差、应用面狭窄的不足。目前应用较多的是兼有耗氧与厌氧代谢机制的多菌株复合微生物制剂,如“EM菌”制剂、“养殖宝”等,目前我国此类产品较多,但不少产品的质量尚有待提高。3.3生物膜利用微生物群体附着在固体填料表面所形成的生物膜处理养殖用水。生物膜中主要是好气菌、原生动物及其他有益细菌等,能够吸收和吸附水中悬浮和溶解的污物,然后由膜上的微生物等分解所吸附的污物,从而净化污水。这种方法可降低水中有机质、氨氮、亚硝基的含量,减少COD,增加溶氧量,降低混浊度,有效改善水质。近年来利用生物膜技术净化养殖水体得到了广泛应用,特别是在苗种培育和室内集约化循环水养殖中起着重要作用。采用的形式有生物滤池、生物转盘、生物转筒等。(1)生物滤池　　生物滤池是利用滤料表面形成的一层明胶状粘膜即生物膜来净化水质,以降低水的浊度和氨氮、亚硝基、硫化氢等的含量,减少COD,抑制病害微生物的生长。生物滤池的常用类型有平淌式、升流式、降流式、浸没式等。(2)生物转盘　　生物转盘是在生物滤池基础上发展起来的一种高效的污水处理新技术,由一串固定在轴上的圆形盘片组成。盘片一半浸没在水中,另一半露出水面,微生物附在盘片表面上,结成一层生物膜。圆盘转动时,原浸没在水中的盘片露出水面,盘片上的水因自重沿着生物膜表面向下流,空气中的氧通过吸收、扩散、渗透等作用随着盘片转动而被带入水中, 使水中溶氧量增加、有机物分解,从而达到水质净化的目的。(3)生物转筒　　生物转筒是生物转盘的变形,有单转筒型和多转筒型2种。转筒内的填料有塑料球、塑料杯、波纹盘片等。当转筒转动时,随着筒内的水与空气不断接触流动,水中溶氧量增加,同样,转筒内外表面还附有生物膜,可有效净化水质。3.4水生植物水生植物能够通过光合作用,利用水中的二氧化碳、氮元素等合成自身有机物质，起到水质净化作用。常用的水生植物有藻类、水葫芦、水花生、凤眼莲、大米草等。对虾池中混养的石花菜、石莼、江篱等海藻能吸收池中的氨氮等无机盐,增加水体溶解氧,净化水质。3.5蔬菜、花卉等的种植水产养殖中产生的一些废物因含有大量有机__或无机的营养物质,恰恰是种植蔬菜或花卉等所需要的,因而可以利用。研究及应用这项技术,使养殖废水和污泥得到合理利用,既有生态效益又有经济效益。4．综合处理方法以节省水资源消费为特征的养殖模式是形势的需要,从效益出发,综合物理、化学和生物的水处理方法引人关注。结合材料科学、微生物工程、信息与自动控制科学等前沿学科,研究物理过滤或吸附作用更强的滤料,提供廉价高效的化学絮凝剂,开发处理效果更强、有害有毒物去除率更高的生物品种和物理、化学、生物作用高效结合的处理工艺,应用于渔业水处理,将是渔业水处理技术发展方向之一。因此集约化封闭式循环水养殖系统及应用生态学原理设计的综合养殖模式正日益受到人们的重视和欢迎。目前最复杂和先进的养殖系统就是超集约养殖系统。它能够按鱼虾类生物生态需求组合成一个统一的、完整的技术体系,并可进行总控制运作。超集约化养殖是我国水产养殖业的发展趋势。其功能主要有:(1)装备有高效的生物净化器,快速去除海水中的氨、氮等有毒有害物质,不仅始终保持养殖水体清澈透明,更使养殖环境处于最佳健康状态。(2)装配了蛋白质分离系统,去除水中的油污及水面污物泡沫。(3)通过使用紫外线与臭氧杀菌器,彻底杀灭了水中的病毒细菌,避免了病毒细菌对鱼体造成的影响与侵害,提高鱼体摄食率和苗种孵化率;同时由于减少了换水量和换水次数,大大节约了劳动力、能源,降低了养殖成本。(4)通过对硝化细菌和反硝化细菌的合理利用,保持水质长期处于稳定状态。(5)有效去除水中杂质及有毒重金属离子。(6)采用纯钛金属原料作为触媒的自动恒温器,避免了因传统恒温器有毒重金属离子对整体水质造成的负面影响,同时使养殖业实现一年多季成为可能对循环流水养殖系统中生物过滤池的水处理效果进行了研究。试验结果表明,(1)在对原有池塘稍加改造后,整个系统中的水质明显改善,有效的减低了NH4-N,NO2-N浓度,NH4-N,NO2-N浓度最高值分别为1.52mg/L,0.66mg/L,经过6个月的运行,分别降为0.36mg/L,0.12mg/L;(2)生物过滤池对流经水体的NH4-N,NO2-N,COD一次性去除率分别为50.0%,26.7%,24.6%。5．结语随着社会的发展,人们对水产养殖产品的质量要求也越来越高。未来社会要求养殖业应用“健康养殖模式”生产“绿色食品”,这就对饲育水的处理提出了更高的要求。养殖生物生活在水里,水体环境的好坏,直接影响水产养殖的成败。水环境很复杂,由诸多因子组成,这些变量因子在动态中相互影响,相互制约,又相对稳定,构成一个小的生态平衡系统。如果环境因子突然变化,偏离养殖生物正常的生活范围,就会使养殖生物产生应激反应,表现行为异常,食欲下降,生长受抑制,生殖能力降低,皮肤渗透性增强,免疫力下降等,据资料报道和不完全统计,水产养殖病害绝大多数是由环境因子突然恶化而引起的。采取科学的管理方式, 就是充分利用水体资源,使各项因子都处于最佳状态,保障水体的生态平衡,使养殖生物处于良好的生长和发育阶段,从而实现经济效益、生态效益和社会效益的统一,保持最大限度的生产力。养殖用水的复杂性和多样性决定了在水处理过程中必须综合使用多种方法。根据我国的国情及水产养殖业的发展现状,节能、节水、高效、适用的综合水处理模式将是今后水产养殖水处理技术研究的发展方向。参考文献：[1]王武.鱼类增养殖学[M].中国农业出版社.2000.10[2]江敏,顾国维,李咏梅.我国水产养殖业对环境的影响及对策.重庆环境科学,2003,5(5)[3]江敏,臧维玲,戴习林,等.微生物及生物滤器在罗氏沼虾亲虾越冬中的应用[J].水产科技情报,2000,27(1)　[4]臧维玲,戴习林,江敏,等.臭氧对罗氏沼虾育苗池水净化作用的研究[J].水产科技情报,2000,27(5)[5]刘利平.光合细菌在水产养殖中的应用.内陆水产,2000(11)[6]潘厚军.水处理技术在水产养殖中的应用.水产科技情报,2001,28(2)[7]　郑祥,朱小龙,张绍园,等.膜生物反应器在水处理中的研究及应用[J].环境污染治理技术与设备,2000,1(5)[8]　王文军,王文华,张学林,等.水环境中生物膜对污染物环境化学行为的影响[J].环境科学进展,1999,7(6)[9]　朱学宝,谭洪新,罗国芝.封闭循环工厂化水产养殖水质净化系统的技术构成[J].内陆水产,2000(10)[10]张林生.水的深度处理与回用技术[M].北京:化学工业出版社[M],2004.[11]花兆泰.浅谈工厂化水产养殖中水处理设备的应用[J].渔业现代化,2003(3)[12]谭洪新,周琪,朱学宝.泡沫分离—臭氧消毒装置的水处理效果研究[J].上海环境科学,2003,22(12)[13]刘鹰,王玲玲.集约化水产养殖污水处理技术及应用[J].淡水渔业,1999,29(10)[14]宋德敬,李振瑜,鲁伟,等.新型高效过滤器的研究[J].海洋水产研究,2003,24(4)[15]卜雪峰,曲克明,马绍赛,等.海水养殖废水的水处理技术与应用前景[J].海洋水产研究,2003,24(4)[16]冯敏.现代水处理技术[M].北京:化学工业出版社[M],2006.'