水产养殖废水生物处理技术介绍

徐 升

（福建工程学院环境与设备工程系，福州 350108）

水产养殖废水生物处理技术介绍

徐 升

（福建工程学院环境与设备工程系，福州 350108）

文章对水产养殖废水生物处理技术的研究及实践进行了总结，并对当前养殖废水生物处理中存在的问题及发展趋势进行了分析，旨在为水产养殖废水污染防治提供参考。

水产养殖;废水处理;生物处理技术

1 前言

我国的水产养殖业发达程度位居世界之首，但是环境保护措施滞后。一些临海城市的港湾众多，浅海滩涂辽阔，海洋生物资源丰富。目前，养殖方式已由以前的粗养、半精养向精养过渡，但由于片面追求经济效益，养殖密度过大，养殖品种单一，养殖水体中自然生态体系的平衡被打破，自身污染严重。另外，由于工业废水、生活污水的乱排乱放，导致养殖水体的外源污染也日益严重，养殖病害频繁发生。目前，养殖业者常使用广谱性抗生素来控制病害的发生，但这只是暂时性的解决办法，因为使用抗生素不止残留性强、增加了细菌的抗药性，更破坏了养殖水域正常生物区系的平衡，以致形成恶性循环[1]。

2 水产养殖废水特点

水产养殖废水中主要的污染物有氨氮、亚硝酸盐、有机污染物、磷及污损生物。目前，我国已开展了一些港湾及传统网箱养殖区的污损生物调查研究。

与工业、生活污水不同，水产鱼污水属污染物成分简单的低浓度有机污水，BOD一般不超过80mg/L。但水产生物对水质的要求较高，氨氮和硫化氢是育苗水体中最普遍的有害物质，水体中的氨氮和硫化氢浓度会随着育苗的进行而逐渐升高。氨氮是水产生物的排泄物，也是残饵、粪便以及动植物尸体等含氮有机物分解的终产物。硫化氢则是由于含硫有机物在缺氧条件下，由厌氧细菌分解形成。

水质和底质败坏而诱发弧菌等致病菌的大量繁殖，导致疾病发生；更多的是由于生态系统的破坏和放养密度的增加而导致生态失衡的综合因素所致，水生物的抗病力降低，造成更易感染致病菌。

3 水产养殖废水的主要处理工艺

国内外已经发展了许多养殖废水的处理方法，其中包括物理、化学处理方法和生物膜法、耐盐植物处理法、人工湿地处理法、沉淀-贝类过滤-藻类吸附的综合处理法等。此外，还有专门针对悬浮颗粒物的处理方法。

3.1 物理处理法

依据水体及水体中污染物的理化性质，采取曝气、过滤、沉淀、吸附、气浮等方法净化水质，除去水中悬浮物质或有害气体。

3.2 化学处理法

利用化学反应来处理水中的污染物或悬浮胶粒。包括絮凝、中和、络合、氧化还原、消毒等方法。

3.3 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，有助于防止残饵与代谢产物积累所引起的水质败坏。

3.3.1活性污泥法[2]

活性污泥法中活性污泥由细菌、原生动物等组成，常见的有酵母、霉菌、草履虫等。该法的应用历史较长，原理、方法及工艺技术已经成熟，应用于养殖水处理，去处氮磷的效果比较好，但该法占地大，产生的污泥如处理不好会产生二次污染，并且运行费用高。目前，国内外对于水产养殖污水的活性污泥处理常见工艺流程见图1。

图1 工厂化高密度养殖水活性污泥处理工艺

现有的生物法中，活性污泥法只在盐度不高的情况下有比较理想的效果，不适于处理海水养殖废水。

3.3.2生物膜法

生物膜法具有高效、操作简便等特点。生物膜的载体不同，附着在载体上的微生物的生长量不同，对养殖废水的处理效果也不同。

目前多采用紫外线杀菌器、臭氧发生器、蛋白质分离器和生物过滤器4部分构成养殖污水生物膜处理工艺系统（见图2）。常用的生物过滤器有浸没式生物滤床、滴滤式生物滤床、生物转盘等。

图2 水产养殖污水生物膜法处理系统工艺流程

但生物膜法存在抗冲击力弱、易受污染、不能多次循环利用、运行时间长等缺点，尚不能广泛的应用于处理养殖污水。因此一些研究者在此基础上进行了改进研究。如万红等提出采用以组合填料为载体的序批式生物膜反应器处理水产养殖废水[3]；李军等也设计出复合式膜生物反应器（MBR）装置，以粉末活性炭（PAC）作为填料，加入活性污泥经过驯化培养，用该装置处理污水，连续运行100d，膜出水COD始终稳定在25mg/L以下，NH3-N的去除率可以达到99%以上。PAC为硝化细菌的吸附生长提供了良好的载体，使其能够很好地繁殖，从而提高了膜生物反应器的氨氮去除率；何洁等把筛选到的菌群附着在沙子、活性炭与沸石3种载体上，对养殖废水进行处理，研究表明以这3种载体的生物过滤器对养殖废水的氨氮去除率差不多。

3.3.3人工湿地

以景观水体为处理对象，构建了植物浮床生态箱-植物浮床生态箱-人工湿地-沉水植物生态箱多级人工生态系统，在系统中引入了多种植物、鱼类、螺蛳、虾等物种，且该系统在循环流方式下运行，系统的平均水力停留时间为2d，模拟景观水体4.2d被系统交换一次。试验结果表明，系统达到稳定运行之后，景观水体池中，DO平均值为4.93mg/L，NH4+-N平均值为0.673mg/L，TN平均值为17.303mg/L，TP平均值为0.703mg/L，COD平均值为20.967mg/L。

3.3.4大型藻类除N/P及菌藻调控技术

大型藻类的养殖技术一般比较成熟，种群数量容易控制，它们本身又可用作饲料、药材、食品。因此自20世纪70年代开始，逐渐利用大型海藻来净化养殖环境。目前，试验进行的大型藻类生物净化作用所涉及的大藻包括绿藻、褐藻、红藻等，主要针对养殖自身污染，对养殖环境的营养盐负荷以及可能造成的赤潮生物的爆发而进行研究。一般采用石莼类和江篱类为吸收营养盐的素材，对赤潮生物的抑制一般以石莼类为研究材料。

但利用大型海藻抑制自然水体的赤潮生物尚处于试验阶段，还没有在自然海区投人实际应用。我国养殖病害一般发生在高温季节和雨季，因此，应当积极筛选广温、广盐种的大型藻类，以满足我国养殖水域净化的需要[4]。

此外，目前还逐步发展了菌藻联合调控技术。细菌和藻类是水生态体系中调节水质的重要微生物,它们能够有效控制养殖水体中的NH4+-N、NO2--N等营养盐含量,改善水质，且具有无毒副作用、不污染环境的特点，符合健康养殖的要求。如黄翔鹄等（1998）人工引入波吉卵囊藻（Oocystis borgei snow）和微绿球藻（Nannochloropsis oculata）于凡纳滨对虾（Penaeus vannamei）养殖环境中，结果表明，引入波吉卵囊藻和微绿球藻能改善养殖水体的水质[5]。

4 提高水产养殖废水生物处理效率的研究

4.1 生物强化技术

4.1.1高效菌（包括微生态制剂）

尽管改善水质的方法很多，但由于上述方法都有一定的缺点，不尽如人意。所以，在养殖池中施放有益微生物，让其参与养殖池的生态循环，一方面可改善水体质量，清除有机废物；另一方面可抑制、排斥病原微生物的繁殖生长，达到防治病害的目的。目前，有益菌作为水产净化剂已是水产养殖的必备，应用范围极其广泛。

微生态制剂可有效降解有机污染物的细菌有假单胞菌、枯草芽孢杆菌、多粘球菌、硝化细菌、肠道菌群等，它们发挥氧化、氨化、硝化、反硝化、解磷、硫化、固氮等作用，将动物的排泄物、残存饲料、浮游生物残体、化学药物等迅速分解为CO2、硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐等，是物质循环流动不可缺少的部分。

微生态制剂在水产养殖水质净化中的效益是潜在的、长期的，是未来研究、发展和应用的主要方向，其前景十分广阔[6]。

4.1.2固定化

近年来固定化微生物技术是研究比较多的污水处理技术之一，关于闭合养殖系统中固定化微生物研究也有报道。如黄正、赵兴利等加入驯化污泥，以聚乙烯醇（PVA）为包埋载体，粉末活性炭作为无机载体，制备固定化小球，处理养殖废水，COD的去除率达74.9%，NH3-N的去除率为82.5%左右。郑耀通等以PVA为主要包埋骨架，添加SiO2、CaCO3等载体，固定菌藻系统去除水体中的氨氮，NH3-N的去除率达96.8%。

目前固定化微生物脱氮主要应用于污水处理、工厂化养殖循环废水处理的室内模拟，尚未见到在养殖池塘中应用的报道，关于浮游动物对水体氮的吸收、转换及释放的循环机制，也有待进一步研究。

4.2 预处理研究

4.2.1沉淀、泡沫分离法

考虑到养殖污水中的主要污染物是未食饵料和动物排泄物，重力分离法比较适合对这部分污水进行先期预处理。早在1998年D. R. Teichert-Coddington等对高密度集约化养虾池的出水进行了研究，研究发现对虾池出水的营养物及固体悬浮物的含量相当高，如采用沉降法处理出水，沉降时间大约需要6h。经过6h的沉淀，可以去除全部可沉淀的固体物、88%的悬浮物、77%的挥发性物质、63%的BOD、31%的总氮、55%的总磷[7]。

4.2.2提高温度与DO

温度和溶氧是影响硝化细菌硝化率的重要因素，温度升高和提高水体含氧量，采用适宜的增氧方式、高效的增氧装备及合理的布局形式，都可提高硝化率。

4.2.3利用水生维管束植物净化养殖废水

利用水生维管束植物净化养殖废水，如茄子-养鳖废水，凤眼莲-螺废水，番茄-养甲鱼废水等净化滤器的试验表明，植物滤器在净化废水方面表现出了巨大的潜力，经过处理的水即使达不到使用要求，还需要后续处理，但低成本的植物滤器已利用了污水中大部分的营养物，从而大大减轻了后续处理的工作量。

4.3 水质控制的自动化与机械化

目前通常所采取的净化水措施的处理水平不尽如人意，而一些先进国家在高密度养殖系统中采用了先进的自动控制及水处理、监测等技术，取得了较好的效果，对于养殖水质控制的自动化和机械化研究方面的经验值得我们借鉴，并应用于工厂化养殖水处理流程中。

高密度养殖是今后水产养殖业的发展方向。高效、快速处理养殖污水，使其循环利用，是发展大规模高密度养殖业的关键。完全可以借鉴现有的处理工业、生活污水的成套设施和技术，结合水产养殖对水质的要求，设计出适用于工厂化高密度养殖的污水处理系统。

[1]胡文佳，杨圣云，朱小明. 海水养殖对海域生态系统的影响及其生物修复[J].厦门大学学报（自然科学版），2007（08）：197-202.

[2]刘朝阳，孙晓庆.生物控制法在水产养殖水质净化中的综合应用[J]. 南方水产，2007，3（1）：69-74.

[3]万红，宋碧玉.序批式生物膜法处理水产养殖废水的研究[J].水生态学杂志，2008，.l 1（2）：81-84.

[4]Hammouda O, Gaber A. Microalgae and Wastewater Treat-ment[J]. Ecotoxicol Environ Saf., 1995, 31(3).

[5]黄翔鹄，王庆恒.对虾高位池优势浮游植物种群及成因的研究[J].热带海洋学报，2002，21（4）.

[6]MAEDAM, OAGAMIN. Some aspects of the biocontrollingmethod in aquaculture. Current topics in marine biotechnology, Japan [M]. Tokyo：SocMarBiotechnolTokyo, 1989： 395-397.

[7]D. R Teichert一Coddington, D. B. Rouse,凡Pons, C. E. Boyd.Treatment of harvest discharge from intensive shnmp ponds by settling, [J]Aquacltural Ettgmeenng 19,1999：147-161.

Study on Biological Control Technology for Aquaculture Wastewater Treatment

XU Sheng

X703

A

1006-5377（2011）10-0056-03

福建工程学院科研项目(GY-Z0551), 福建省教育厅A类科技资助项目(JA09185)。