海水养殖尾水处理技术与展望

◎ 文/黄振东

随着我国海水养殖规模不断扩大、产业不断持续发展，海水养殖尾水排放量也在显著增加，给近海海域水域生态保护工作带来一定压力。海水养殖尾水处理技术的研究，成为国内海洋保护和绿色养殖的重点研究内容之一。本文对进入21世纪以来的海水养殖尾水处理技术研究进展进行简要综述，从物理处理、化学处理和生物处理等三方面出发，简要介绍了国内常用海水养殖尾水处理技术现状，并对其未来的发展提出合理推测，供相关研究者参考借鉴。

海水养殖尾水处理一直以来都是海水养殖业实现绿色高质量发展的最大制约因素之一，对海洋污染防治和海水养殖经济效益提升都具有重要影响。改革开放以来，我国沿海地区海水养殖产业得到极大发展，与此同时，一些地区海水养殖过程中产生的尾水也导致了较为严重的海洋污染，一些近海海域一度出现海水富营养化和水体污染等状况。进入新时期，对海水养殖尾水进行高效处理成为海水养殖行业的重要职责之一。出于绿色经济和海洋保护的理念，海水养殖尾水处理技术的研究也得到了进一步发展，当前国内已具备较为成熟的海水养殖尾水处理技术，但同时也存在着一些不足，在实际应用中需要针对性选用与优化。

一、海水养殖尾水处理技术概述

海水养殖尾水产生的主要来源为养殖投入饲料、防治病害所施加的药物，养殖生物生长过程中产生的排泄物和其他废物等，这些物质中含有丰富的氮磷钾等元素，排放到海水中会造成海水富营养化。具体的作用机理为含有丰富营养物质的废水被排到海水中，造成海水中藻类、微生物数量快速增加，海水耗氧量大大增加，鱼虾类生物生存也因此受到影响，甚至大量死亡，破坏海洋生态环境。

海水养殖尾水处理技术就是在养殖尾水排放到海洋之前，通过物理过滤、化学反应和微生物消化等三个环节，将尾水中污染物质降低到一定标准之后，再进行排放的过程。通常而言，海水养殖尾水处理需要三个环节的协同，但是出于经济效益的考量，很多养殖单位只采取一种或是两种尾水处理技术，尾水处理效果欠佳。因此，当前国内对于海水养殖尾水处理技术研究的主要目的是找出既能高质量去除污染物质，又能优化尾水处理流程、降低尾水处理成本的技术。

海水养殖尾水处理技术主要包括物理处理技术、化学处理技术和生物处理技术等三大类。物理处理技术以过滤技术为主，还包括物理吸附技术；化学处理技术以化学反应将尾水中重金属等物质反应掉，降低尾水污染性；生物处理技术则以细菌等微生物吸收尾水中的营养物质等为主要处理手段，既能有效净化尾水，又能为养殖生物提供生态饲料，是目前采用较多的海水养殖尾水处理技术。

二、海水养殖尾水物理处理技术

海水养殖尾水的物理处理技术主要通过沉淀、过滤、分离等物理方法去除掉养殖尾水中的大颗粒固体物质和部分化学耗氧量如COD、BOD。物理处理技术处理后的尾水颗粒直径通常小于50μm。

（一）固液分离技术

固液分离技术主要用于处理尾水中的悬浮固体杂物，包括机械分离、重力分离两种方式。机械分离的原理是将尾水中直径大小不同的固体颗粒物质通过孔径为60μm～200μm的过滤网，颗粒大于孔径的固体颗粒就会被拦截在过滤网外，实现固液分离。

在机械分离中，还有半透膜过滤技术，其过滤能力比起一般的微过滤更强，原理是利用液体压强差，将尾水施压通过半透膜，过滤掉尾水中的不可溶物质，也可以去除掉尾水中一部分可溶性污染物，比如尾水中的大分子物质（见表1）。

表1 过滤网和半透膜过滤的颗粒种类与孔径

重力分离技术的原理是利用重力从液相中分离固体颗粒，由于固体颗粒和液相的密度差异较大，颗粒密度往往比液相大许多，因此在相对静止的液柱内，固体颗粒物会因重力作用发生沉积。

另外，通过加入化学絮凝剂，如明矾和氯化铁等也可促进悬浮颗粒物及P的去除，其中P的去除效率可以达到80%以上。

（二）泡沫分离技术

泡沫分离技术又被称为气除法，其原理是在水中通入气体，形成气泡，然后利用气泡的空隙吸附废水中固体小颗粒。气泡将液相扩大，在水的表面张力作用下，固体小颗被粒挤压到气泡中，并随着气泡破裂被分离去除，而后收集到收集装置中。泡沫分离技术根据气泡的产生方式不同、气液接触和收集方式的不同，又可以分为直流式、逆流式、射流式、涡流式和气液下沉式等五个类型。泡沫分离技术主要用于处理尾水中直径50μm以下的固体小颗粒，以及可溶性有机物、比如溶解蛋白质和有机酸等。泡沫分离技术在海水养殖尾水处理中应用较为广泛，能够起到很好的净化效果。

三、海水养殖尾水化学处理技术

海水养殖化学处理技术主要针对尾水中的可溶性物质，通过化学反应，去除掉尾水中的重金属、N、P等元素。海水养殖尾水的化学处理技术有较长时间的发展历程，国外很早就将城市尾水处理的化学技术应用到海水养殖尾水处理中，比如使用硫酸铜、漂白粉等物质处理尾水，虽然这些化学处理技术在一定程度上起到了净化尾水的作用，但同时也会产生新污染，甚至产生的废气还会对人体造成伤害，所以在海水养殖尾水处理过程中，逐渐放弃了这些初级化学处理技术，转而采用新型化学处理技术，其中以臭氧处理技术和紫外辐射消毒法应用最为广泛。

（一）臭氧处理技术

臭氧（O3）具有极强的氧化性，分解产物主要为氧气，在海水养殖的尾水处理中，利用臭氧的氧化性能够有效去除掉尾水中很多污染物质。一方面，臭氧在水中的还原电位为2.07V，比氯（1.36V）和二氧化氯（1.5V）均高，能够分解尾水中病原菌细胞的细胞壁或者细胞膜，从而杀死病原菌。另一方面，臭氧在水中分解，会产生大量的羟基（-OH），并与尾水中重金属离子和酸性物质反应，快速去除掉尾水中污染物质。同时，臭氧溶解在水中，能够增加尾水的含氧量，加上羟基与酸性物质反应产生的纯水，可以起到稀释废水的作用，降低废水中的污染物质浓度，也能够一定程度上起到净化尾水的作用。表2为用臭氧处理海水尾水对各种物质处理效率的部分研究成果。

表2 臭氧处理海水尾水对各种物质处理效率的部分研究成果

研究发现，臭氧处理技术能够有效去除海水养殖尾水中的部分污染物质，主要是杀死致病病原菌，但臭氧处理技术的成本比较高，首先臭氧本身制取成本较高，再加上利用臭氧处理尾水，还需要过滤收集装置，因而建设一套臭氧处理系统的成本较高。另外，残留在水中的臭氧对于水生生物也具有一定毒性作用，因为臭氧的强氧化性会对水生生物的细胞造成损害，导致生物生病或者死亡。

（二）紫外线处理技术

紫外线可以辐射微生物病菌中的DNA或者RNA分子结构，导致细菌死亡，对于病原菌的杀灭作用较强，既可以杀灭尾水中的病菌，还可以与尾水中残留的臭氧反应，去除尾水中臭氧，因而通常与臭氧处理技术结合使用。研究表明，60Mw·S/cm2～75Mw·S/cm2的UV剂量可完全破坏0.5mg/L的残留臭氧。但紫外线处理技术的缺点也很明显，海水养殖尾水量较大，需长时间开启多个紫外线照射灯，成本高、能耗大，且长时间紫外线照射对人体危害也较大，易引发皮肤癌，使用过程需要谨慎小心。

四、海水养殖尾水生物处理技术

海水养殖尾水的生物处理技术主要是利用生物膜、微生物固化和生物强化技术等对养殖废水中的污染物质进行吸收处理。

（一）生物膜技术

生物膜法是当前尾水处理生物技术中常用的方法，具体指利用填料表面的生物膜，对废水中的有机物等进行吸收净化的一种方式，填料主要是碎石、卵石、焦炭等。生物膜是由水、微生物、细胞外黏多糖聚合物等组成的一层细密的薄膜。这些微生物在生物膜上形成一个平衡系统，好气菌和原生生物、细菌等以氨溶解有机物质为食料，借助生物间的相互依赖性，保持平衡状态，最终将鱼体排泄物分解为二氧化碳、氨、碳酸盐、硫酸盐等简单的化合物，使水得到净化。

（二）微生物固化技术

微生物固定化技术指的是利用物理或者化学手段，将游离的微生物固定在一起，限制其运动空间以保持生物活性，并可反复使用的技术。固定的对象主要是藻类、细菌等，固定化的微生物群具有密度高、反应速度快和运行稳定可靠、细胞流失少等特点，能够高强度地吸收尾水中有机废物与其他污染物质，提高养殖尾水中废物转化率和降解效率。目前，国内海水养殖尾水处理中微生物固化技术还没有投入实际的使用，尚停留在实验室验证阶段。

五、海水养殖尾水处理技术发展展望

当前，国内海水养殖废水处理技术主要是物理技术、化学处理技术和生物处理技术等三个大类。在未来发展中，海水养殖尾水处理技术将会进一步与微生物技术结合起来，既有效净化尾水，又能提高尾水再次利用率，生成的微生物还能服务于海水养殖，实现能量循环，并且经济成本较低，能够在减少污染物排放的同时提高海水养殖经济效益。此外，海水养殖尾水处理技术还可跟代谢工程、发酵工程及生物技术结合起来，进一步提高海水养殖尾水处理效率和企业经济效益，减少尾水处理对环境和人体的危害，实现可持续可循环的海水养殖尾水处理模式。

我国海水养殖尾水处理技术还处于研究发展阶段，随着科学技术水平的不断提高和海洋环保与绿色经济的发展，海水养殖尾水处理的技术会进一步完善，最终建立起具有我国经济发展和环境保护特色的高质量海水养殖尾水处理体系，大幅度提高尾水处理的效率和效果，减少海洋污染。积极推进海水养殖尾水科学化处理，将为助推渔业绿色高质量发展、践行“绿水青山就是金山银山的”绿色发展理念作出新的贡献。