水产养殖尾水处理技术研究进展

于建霖　康会会　孔庆霞

摘    要：随着水产养殖业集约化、规模化发展，水产养殖尾水的处理成为了水产养殖生产过程中的重要问题。养殖尾水中的有害物质多种多样，对养殖水域及其他天然水体造成了巨大危害。经过国内外学者的长期研究，养殖尾水处理技术形成了物理处理技术、化学处理技术和生物处理技术3类技术手段。为探讨解决当下水产养殖尾水污染问题的有效方案，本文以水域生态学为理论基础，结合国内外文献，对三类水产养殖尾水处理技术的原理、设备、工艺的研究现状进行了综述，分析了3种处理手段各自存在的优势和局限性，又通过分析3类技术手段综合运用的效果，提出了对水产养殖尾水处理技术未来研究方向的展望，为改进现有养殖尾水处理工艺提供了理论依据，为养殖环境的修复工作提供资料参考。

关键词：水产养殖；尾水处理；研究进展

中图分类号：S949        文献标识码：A           DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2023.S.018

Research Progress of Aquaculture Tailwater Treatment Technology

YU Jianlin， KANG Huihui， KONG Qingxia

（College of Aquaculture， Tianjin Agricultural University， Tianjin 300392， China）

Abstract：With the intensive and large-scale development of aquaculture industry， the treatment of aquaculture tailwater has become an important problem in the aquaculture production process. The harmful substances in the aquaculture tailwater are diverse， which cause great harm to the aquaculture waters and other natural water bodies. After long-term research by scholars at home and abroad， the aquaculture tailwater treatment technology has formed three types of technical means： physical treatment technology， chemical treatment technology and biological treatment technology. In order to explore the effective solution to solve the problem of tailwater pollution in aquaculture， this paper took the theory of aquatic ecology， combined with domestic and foreign literature， summarized the research status of principle， equipment and craft of three types of aquaculture tail water treatment technology， and analyzed the advantages and limitations of the three treatment methods. By analyzing the effect of the comprehensive application of three types of technology， the prospects of the future research direction of aquaculture tailwater treatment technology were put forward. It provides a theoretical basis for improving the existing treatment craft of tailwater in aquaculture， and offers data reference for the restoration of aquaculture environment.

Key words： aquaculture industry; tailwater treatment; research progress

隨着水产养殖业集约化、规模化发展，水产养殖尾水的处理在水产养殖生产过程中成为了一个重要的问题。由于养殖尾水中污染物及其引发灾害的多样性、复杂性，水产养殖尾水处理成为了制约水产养殖业持续健康发展的瓶颈。对此，国内外学者进行了深入且细致的研究探索，基本形成了3种技术手段，即物理处理技术、化学处理技术和生物处理技术[1-8]。现有的研究成果大多是针对一种技术工艺参数的变量化研究[9]，而对于综合、完善、有效的处理方案的研究较少。

为了探索解决当下水产养殖尾水污染问题的有效方案，本文对3种技术手段的研究进展和应用案例进行总结归纳，通过分析各类技术的原理，对比它们之间的优劣，为养殖环境修复工作提出一些意见参考。

1 水产养殖尾水污染物的特点

水产养殖尾水中的主要有害物质包括氮、磷、有机物、悬浮物和重金属等，同时pH值过高或过低也同样会对水产养殖环境造成危害。氮、磷和有机物的来源主要是人工饵料和有机肥料，过量投放的饵料和肥料中只有大约9.1%和17.4%的N和P能被鱼类吸收用于生长[10]，剩余部分就沉积在水体中，被养殖作物吸收的饵料和肥料中又有部分N和P以粪便的形式排入养殖水中。这些排泄物、残饵、其他次级代谢物就组成了水体中的悬浮物质[11-13]。此外，水体中各种微生物和鱼体脱落物也是固体悬浮物的来源[14]。重金属污染分为外源性污染和内源性污染，前者是指在养殖过程中有外来重金属污染源的排入导致水产品受到污染，或是养殖区域原有环境曾经遭受重金属污染，从而在养殖过程中通过底泥释放、水体交换等途径，对养殖水产品造成的污染；后者是在养殖过程中，由于饲料的投放、鱼药的施用等养殖行为所导致的重金属污染，其中以Cu、Zn为主[15]。

养殖尾水中的污染物无论是对养殖水域还是其他天然水体都会造成巨大的危害。首先，N、P过高造成水体富营养化，赤潮等问题频发；有机物质大量消耗水体中的氧气，造成养殖物种缺氧致死，造成严重的经济损失；重金属作为有毒物质则造成养殖物种中毒或致病，同样给养殖业带来严重威胁。据报道[16]，2019年山东近岸海域出现富营养化站位35个，占总站位的19.1%，出现有机污染轻微污染及以上站位39个，占总站位的21.3%，且出现富营养化的站位均同时存在重度有机物污染问题。黎素菊[17]等根据2013—2018年柘林湾养殖区海域水环境监测数据，对该水域氮、磷的季节性分布特征和富营养化状况进行了分析，发现富营养化的季节分布特征与N、P的季节性分布特征完全一致，进一步说明养殖水体的富营养化现象与海水养殖的季节性生产密切相关。卢欣[18]对福建省闽东近海养殖区水域的重金属空间分布特征及其影响因素、富集现状进行了评估，结果显示该地区Cr、Cu、Ni处于较高富集水平，且Cd含量存在中等潜在生态风险，各类重金属元素主要在沿岸地区工业、居民点、码头、网箱养殖区、水产养殖塘等地点附近富集。目前我国工厂化循环水养殖发展迅速，养殖水经过处理后要进行循环使用，若处理不达标，污染物就会在循环利用中不断积累，而部分没有进行循环利用的养殖水，则会排入天然水体中，对自然水域环境造成污染。

2 处理技术与设备的研究进展

2.1 物理处理技术

水产养殖尾水物理处理技术的主要手段是利用各种孔径的滤材，阻隔或吸附水中的杂质，从而保持水质洁净。其中，机械过滤和泡沫分离技术因效果明显而在工厂化规模养殖的尾水处理中应用最为广泛，此外还有一些其他常用技术。

2.1.1 机械过滤 机械过滤是尾水处理中用于固液分离的基本技术手段，其原理是利用过滤设备的筛网结构和机械动力对养殖尾水进行过滤处理，一定孔径的筛网将尾水中的颗粒物质分离出来，达到初步净化的作用。常用的机械过滤装置包括弧形筛、转鼓式微滤机、叶轮式过滤装置和气提式砂过滤装置等[19-20]。

弧形筛的材质一般为不锈钢，具有较高的刚度和耐腐蚀性，其组成部分包括进水口、集水槽、布水板、筛网、集污槽、排污口、出水口、支架。进行尾水处理时，养殖池中排出的废水从弧形筛进水口进入集水槽，之后流经布水板和筛网，在离心力和重力作用下，悬浮颗粒物被滤出并进入集污槽，之后由排污口排出，而清水则进入水箱后经出水口进入下一个处理环节。张正等[21]研究了弧形筛对大菱鲆（Scophthalmus maximus）养殖尾水的处理效果，结果表明废水中的固体悬浮物经弧形筛过滤后下降了约70%，弧形筛用作养殖废水的初级过滤，可以有效去除水中的残饵、粪便等大颗粒物质；梁友等[22]对弧形筛对半滑舌鳎（Cynoglossus semilaevis）养殖尾水的净化效果进行了测评，结果表明弧形筛有效净化了废水中的固体颗粒，筛除率高达90%，起到了很好的阻截固体污染物的作用，此外，还增加了水的含氧量，提高了pH值，降低了COD值，可为后续的水处理减轻负荷；陈石等[23]分析了筛缝规格、筛网安装角度和水处理量对弧形筛处理效果的影响，结果显示固体颗粒物去除率与筛缝间隙、水处理量均呈负相关关系，筛缝间隙应以等于或略小于水体中平均固体颗粒物粒径为宜，单位面积筛面的水处理负荷应控制在50 m3·m-2·h-1左右。另外，在合理的筛网安装角度范围内适当增大安装倾角有利于提高固体颗粒物去除率。

微滤机的种类包括转鼓式、转盘式、格栅式和履带式，其中在水产养殖业中常用的是转鼓式微滤机。转鼓式微滤机的工作原理是利用外部附有一层筛网的滚筒，由电机驱动其转动，当养殖尾水进入微滤机时，颗粒悬浮物在离心力作用下被截留在筛网上，并由反冲洗水流将颗粒物冲入接污槽内并流出转筒，水体中的悬浮污染物便得以有效地去除。筛网和反冲洗装置中喷嘴的选择是决定微滤机工作效率的2个关键因素。筛网的网目数（孔径）直接影响转鼓式微滤机的总悬浮颗粒物（TSS）去除效率、反冲洗频率和耗水耗电等指标。宿墨等[24]选取了5种不同网目规格的不锈钢筛网，对锦鲤（Cyprinus carpio haematopterus）养殖尾水中TSS的去除效率和能耗情况进行了对比研究，结果表明200目筛网的技术经济效果最为明显，其TSS平均去除率達到54.90%。潘雁艳[25]则指出，在食用水产养殖设备中，反冲洗装置中的喷嘴应选择轻质无毒、耐腐蚀的树脂材质，为了兼顾节能和冲洗效果，应选择中低压力的扇形喷嘴，喷射角度以65°或50°为最佳。此外，为了便于安装及损坏时的更换和维修，可选择可调夹扣式喷嘴。

叶轮式过滤装置主要由壳体、齿轮、传动轴、过滤网、叶轮、收集盖帽、出水口，以及进水口组成[26-27]。基本原理为：待滤液体由泵送入壳体内，在叶轮旋转加压作用下，废液中的颗粒物沉积在滤网上，过滤后的液体从出水口排出。沉积在滤网上的颗粒物会形成滤饼，当滤饼积到一定厚度，需停止过滤，对滤网进行洗涤。为了对此作出改进，黄平[28]发明了一种自动反冲洗叶轮式过滤器，它依靠流体动能提供自清洗动力，不需要电机减速机，更加节能环保，可用于持续性的过滤工作。于冬冬[29]设计并制作了一种叶轮式气浮过滤装置，其实质是利用了泡沫分离法的净水原理，让空气通过气体通道进入壳体内，在高速旋转的叶轮附近形成微气泡，利用气泡的吸附、浓缩作用去除污染物。同时，微气泡与待滤液体组成水气混合物，使得叶轮旋转阻力降低，提高了动力增氧效率。通过对循环水养殖鱼池进行采样试验，发现该装置对水体中颗粒悬浮物的平均去除率可达到42.13%，同时还可以有效增加水体溶氧，此外还对色度、总氮、COD也有一定去除效果。

气提式砂滤器是近年来受到广泛应用的一种新型砂过滤装置，相比于传统压力式砂滤罐，具有无需定期停机进行反冲洗，耗能少，操作简单等优点[30-31]。其结构包括进气口、布水装置、提砂管、洗砂装置、砂层、排污口、进水口和出水口。工作时，待滤废水由水泵从进水口送至砂滤器底部的布水器并与砂层混合的同时，从进气口进入的空气将砂层底部的砂粒连同废水一起通过提砂管上升至洗砂装置，这一过程中会产生大量气泡将颗粒悬浮物包裹住，并随部分养殖水从排污口排出，石英砂在重力作用下落回砂层底部，而处理后的净水则从出水口排出进入下一处理环节。于冬冬等[31]设计的气提式砂滤装置对罗非鱼（Oreochromis mossambicus）养殖尾水进行了处理试验，最终该装置对颗粒悬浮物的去除率最高可达48.33%，且对60 μm以下的细微颗粒物效果尤为显著，同时也对COD、氨氮和亚硝酸氮有一定去除效果。

2.1.2 泡沫分离技术 泡沫分离法又称为气浮法，是利用泡沫在水中运动时会对周围颗粒物进行吸附形成表聚物的特质，对水中污染物进行去除的一种净水技术。前文提到过的气浮过滤装置和气提式砂滤器正是将传统机械过滤与泡沫分离技术进行了结合。除此之外，国内外还有很多关于泡沫分离器的研究均在养殖尾水处理中取得了良好的效果。单建军等[32]利用机械气浮装置对吉富罗非鱼（Tilapia sp.， GIFT Strain）循环水养殖尾水进行了净化试验，结果显示其总悬浮物、化学耗氧量、总氮、总磷和色度的去除率最高分别可达到54.54%、33.7%、38.77%、30.27%、27.96%。Brambilla等[33]研究了泡沫分离法对鲈鱼（Dicentrarchus）循环水养殖尾水中颗粒物质和异养细菌的去除效果，提出泡沫分离器对60 μm以上和0.22～1.2 μm的悬浮颗粒物去除效果最好。泡沫分离器对悬浮污染物的分离效率还会受到多种因素的影响。Barrut等[34]评估了在不同条件（颗粒有机物浓度、气流速度、水循环速率等）下泡沫分离器的分离效率，得出的结论是增加颗粒有机物浓度，降低水循环速率使泡沫分离效率提高，而增加气流速度会使泡沫分离效率降低。

2.1.3 膜分离技术 随着现代生物学和物理学的发展，膜分离技术成为一种新型水处理技术。它是利用各类无机材料以及有机高分子材料制作多孔薄膜，基于外力作用影响，各类小分子物质能穿过薄膜，大分子物质会被薄膜截取，因此可以使分子量较小的水分子有效通过，将水中各类无机物、盐类物质有效分离，以达到净化水质的效果[35]。根据膜过滤孔径，可划分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜[36]。在水产养殖中，膜过滤技术常被用于处理直径为20～25 μm的微颗粒，但详细的应用案例鲜有报道。

2.1.4 物理调水技术 物理调水技术也是一种较为常用的物理净水方法，是由相关人员采取物理手段对受污染水体进行人工干预，目前常用的两种物理调水技术包括加换水和机械增氧2种[1]。加换水最为简单，但局限性也最大，仅在水体污染程度超过其自净能力时使用，因此不用于养殖尾水的处理。机械增氧可以增加水体中溶氧并使溶氧分布均匀，同时促进氧化反应，降低氧债，抑制有害化合物的生成，加快残饵、粪便等有机物的分解[37]。

2.2 化学处理技术

化学处理技术是利用化学添加剂或外加电场，使水体中发生一系列物化反应，使污染物转化分解，从而去除污染物质的水处理技术。目前，养殖水处理中常用的化学添加剂包括臭氧和絮凝剂。

2.2.1 臭氧处理法 臭氧具有极强的氧化性，可有效去除养殖尾水中的氨氮、亚硝酸氮等有害物质，此外还有一定杀菌效果[38]。Summerfelt等[39]向虹鳟鱼（Oncorhynchus mykiss）养殖循环水中添加了臭氧，结果表明添加臭氧使TSS（总悬浮固体）的平均浓度降低了35%，COD降低了36%，DOC（可溶性有机碳）降低了17%，亚硝酸盐降低了82%。陈萍等[40]用臭氧处理大菱鲆（Scophthalmus maximus）养殖尾水，经检测发现臭氧对氨氮和亚硝酸氮的平均去除率为56.30%，对细菌的灭除率达到51.82%。臧维玲等[41]使用了ZXY-30型臭氧发生器对凡纳滨对虾（Penaeus vannamei）苗种养殖水进行了处理试验，测定结果显示，经1 h处理，亚硝酸氮含量降低67.74%，细菌杀灭率达到56.21%。

2.2.2 絮凝剂处理法 传统的絮凝剂大多为鐵盐、铝盐、石灰等，其原理是利用其与水中污染物相反的电性来减少离子之间的排斥作用，使尾水中的胶状离子凝聚沉降，从而达到去除悬浮污染物的目的。但传统的絮凝剂在使用过程中存在对环境造成二次污染的问题，甚至有很强的致癌、致畸、致突变作用。随着水产行业对环境保护的重视，微生物絮凝剂逐渐开始取代传统絮凝剂用于尾水处理中。与传统絮凝剂相比，微生物絮凝剂不仅具有絮凝剂的特性，更具有高安全性、高效率和低成本等优势[42]。徐亮等[43]利用植生乌拉尔菌（Raoultella planticola）制取了微生物絮凝剂，并研究发现其对铜离子（0.2×10-6）的絮凝条件为：pH=5、絮凝时间1.62 h、助凝诱导剂氧化石墨烯（Graphene Oxide）浓度为13.11 mg·L-1时，絮凝效率可达到最高的86.01%。Hende等[44]利用微藻细菌絮凝序批式反应器（MaB-floc SBRs）规模化处理梭鲈（Sander lucioperca）养殖污水，对C、N、P、COD、BOD5和悬浮物的去除效果进行了分析，经过长达231 d的运行试验，各项指标除硝酸盐和亚硝酸盐外均达到排放标准，通过重力沉降和过滤脱水收获大量微生物絮凝剂。此外，还有学者[45-47]将微生物絮凝剂用于Cr、Zn、Pb、Cd和Fe等重金属的去除。

2.2.3 电化学法 电化学法也是一种常用的化学净水方法，它是指向水体中施加直流电以产生氧化还原反应，从而实现将电解质溶液中的污染物氧化、降解、析出或沉淀的一种技术，根据原理的不同又可以分为电氧化技术、电还原技术、电芬顿（Fenton）技术、电絮凝技术、电气浮技术等[48]。尹延明等[49]采用双室电解池，通过电氧化法处理模拟养殖循环水中的氨氮，结果发现阳极电势为1.4 V时处理效果最佳，电解3 h后，产生的用于去除氨氮的活性氯含量最高（浓度为1.9 mg·L-1），NH4+-N去除率可达98.4%，氮元素转化NO3 -  -N比例达到12.9%，总氮去除率达到84.4%。Mook等[50]阐述了一种生物电化学反应器（BERs），在阴极和阳极分别发生还原反应和氧化反应，可去除99%的污染物（TAN、TOC和BOD等）。电芬顿技术以Fe2+和H2O2为芬顿试剂，在催化作用下生成具有高度活性的羟基自由基，使有机物得到降解。Jurate等[51]用铂钛电极对模拟废水进行电芬顿脱氮试验，通过改变Fe2+和H2O2的比例、初始硝酸盐浓度和电流密度，优化了反应条件，提高了电芬顿法降解硝酸盐的反硝化效率，结果显示最佳反应条件为Fe2+ ∶ H2O2=1∶20，400 mg·L-1初始硝酸盐浓度和0.34 mA·cm-2电流密度。Islam[52]通过综述电絮凝法处理工业废水的机理，总结出该项技术的最佳处理工艺为：处理时间50～60 min，电流密度10～150 A·m-2，使用Al或Fe电极，在中性pH下去除污染物的效率最高。Hamdan等[53]研究了一种可用于除去水中Cr（VI）等金属离子的新型电絮凝柱，并探究在25 ℃温度下，进流流量、施加电流密度、初始浓度、pH和空气混合对系统的影响，研究结果表明，Cr（VI）的去除率与进口流量成反比，与外加电流密度成正比，在pH=8，进口流量为30 mL·min-1，电流密度为7.61 mA·cm-2时，除铬率达到100%。Xing等[54]采用电气浮法处理宽沟对虾（Penaeus latisulcatus）养殖尾水，经过对比试验得到最佳操作条件为：电流密度25 A·m-2，水力停留时间40 min，在此条件下可同时去除总氨氮（TAN）、亚硝酸盐（NO2 -  -N）和化学需氧量（COD），并有效分离细悬浮颗粒（SS）。

2.3 生物处理技术

生物处理技术即利用水生动植物和微生物及其副产物除去污染物的方法，常用的有活性污泥技术、生物过滤技术和生态处理技术。

2.3.1 活性污泥技术 活性污泥是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称，根据微生物繁殖条件又可分为好氧活性污泥和厌氧颗粒活性污泥。活性污泥法即利用微生物絮凝体与水体中污染物发生各类反应，从而去除有害物质的一种净水方法，常被用于城市污水的处理。活性污泥技术在水产养殖尾水处理中的应用也被称为“生物絮团技术”，由Avnimelech在1999年首次提出[55]，对养殖水体中氨氮、亚硝态氮具有良好的去除效果。孙杨[56]向鳙鱼（Aristichthys nobilis）和鲢鱼（Hypophthalmichthys molitrix）养殖池中添加了生物絮团，并监测水质在31 d内的变化趋势，结果显示试验组的TN、NH4 + -N、COD、NO3 - -N和NO2 -  - N浓度均显著低于对照组，且对鳙鱼和鲢鱼的特定生长率有显著提升，说明生物絮团不仅可以调控水质，还可替代传统饲料。李慧耀等[57]以蔗糖为碳源，芽孢杆菌、光合细菌和嗜酸乳杆菌为异养菌加入凡纳滨对虾养殖池，试验持续整个冬季，结果显示与对照池相比，生物絮团在不同养殖阶段均能有效调节养殖水质，总磷、活性磷酸盐、氨氮和无机氮含量最高降低比例分别为45.37%、94.82%、90.14%、20.74%，浮游植物多样性和对虾生长速度显著提高，验证了絮团养殖技术在凡纳滨对虾淡化养殖中的可行性。

影响活性污泥技术的因素包括碳氮比、碳源的种类、pH值与碱度，以及光照、水温等[58]。Gordo等[59]研究了补料间歇反应器（FBR）处理含盐循环水养殖废水的能力，评估了不同外部碳源和内部碳源对处理效果的影响，使用醋酸盐作为外部碳源的脱氮率最高。Panigrahi等[60-61]研究表明，碳氮比保持在1∶15～1∶20时效率最高，且生物絮团生长较快，水质较为稳定。姚志通[62]提出用沸石强化活性污泥性能，并对尼罗罗非鱼循环水养殖进行试验，结果发现在污泥接种体积为25%，HRT为18 h，温度22～25 ℃，溶氧保持在2.5 mg·L-1以上，沸石投加量为6 g·L-1，调节pH值在6.5～8.0条件下，该方法能有效去除养殖水体中的NH4 +  -N和NO2 -  -N等物质，且尼罗罗非鱼存活率达到85.6%，特定生长率为1.37%。

2.3.2 生物过滤技术 生物过滤技术又可称为生物吸附技术，是利用水生动植物和微生物的吸收代谢作用，降解养殖尾水中的有机物和氮磷营养盐，或富集重金属离子，从而达到净水目的。

水生植物在生长过程中能富集水中的氮、磷、有机物和重金属等有害物质。李丹[63]分析了紫萼、鸭舌草、水蓼、红蓼、泽泻5种水生植物对水体富营养化的净化作用，结果表明5种植物对TP和TN均有明显去除作用，且对TN的去除率均能达到90%以上。黄乐等[64]对水葫芦处理废水在国外的研究进展进行了综述，水葫芦对有机物、无机物和重金属均有良好的去除效果，但其生长过快的特性存在一定隐患。窦寅[65]将水雍菜与克氏原螯虾（Procambarus clarkii）共同培养120 d，将水花生与克氏原螯虾共同培养5周，研究2种水生植物对氮、磷、COD与悬浮物等指标的净化效果，结果显示2种水生植物均可有效降低螯虾养殖水体的富营养化程度，并大幅提高苗种存活率。

藻类在水产养殖尾水处理中有着广泛的应用，其中又可分为大型藻类和微藻的应用。关于大型藻类，根枝藻（Rhizoclonium）[66]、龙须菜（Gracilaria sjoestedtii）[67]、孔石莼（Ulva pertusa）[68]、海带（Laminaria japonica）和条斑紫菜（Porphyra yezoensis）[69]等在生长过程中可大量吸收氮磷营养盐，是大规模处理养殖废水的优良材料。关于微藻，邓祥元等[70]比较分析了蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）和斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）对氮、磷的去除能力，发现小球藻对氮磷的去除能力强于斜生栅藻；Deng等[71]对莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardti）去除废水中氮磷的性能进行了研究，考察了初始氮磷浓度、氮磷比、光照条件、pH值和细胞固定化等因素对去除效率的影响，结果表明莱茵衣藻对氮磷的去除率在初始氮磷浓度分别在55 mg·L-1、7 mg·L-1以下时接近 100%，当氮磷比为5∶1和10∶1时，衣藻在3 d内完全吸收水体中的氨氮，L/D为24 h∶0 h时去除速率更快且去除率为100%，最适pH值范围为6～7，藻细胞固定化后对氨氮的去除能力显著提高；方祥[72]选用了斜生栅藻、莱茵衣藻、微绿球藻、杜氏盐藻等9种藻类进行了去除重金属离子微藻的筛选和驯化的试验研究，结果表明经过驯化的微藻吸附重金属的能力提高了50%～70%；王逢武[73]利用周丛生物反应器富集天然水体中的微藻类，研究其对Cu的去除效果及机制，最终该反应器对藻类富集效果较好，去除Cu效率高，可达99%。

滤食性鱼类和贝类以水体中的悬浮有机颗粒物为营养来源，因此可有效處理养殖尾水中的悬浮物质。水生动物过滤技术即利用滤食性鱼类或贝类组成生物滤池或直接将其与其他养殖物种混养，以达到尾水处理目的。Zhang等[74]选取太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）和紫贻贝（Mytilus galloprovincialis）2种滤食性双壳类动物进行悬浮颗粒的生物沉积实验，计算了它们在不同时间点的生物沉积速率（BDR），结果表明：当水库温度为17～25 ℃时，2种滤食性双壳类生物沉积速率分别为1.08～1.32 g·ind-1·d-1、0.65～0.85 g·ind-1·d-1。李俊伟等[75]在凡纳滨对虾（Litopenaeus Vannmei）养殖池塘中混养鲻鱼（Mugil cephalus）幼鱼，结果发现鲻鱼的生物扰动会促进底层颗粒物质向上层水体迁移，降低颗粒物在池塘底部的堆积，同时可降低氨氮和硝酸氮在水体中的积累，加速营养物质转化和循环。

微生物过滤技术通常利用由微生物附着在滤器载体上产生的生物膜来进行水处理，即生物膜法。生物滤器的种类多种多样，目前国内工厂化循环水养殖常用的有毛刷状弹性填料滤池、结构化填料滤池、移动床、流化砂床和珠式生物滤器等[76]。不同载体（填料）的生物滤器有着不同的处理效果。何洁等[77]比较了沙子、活性炭和沸石3种载体对牙鲆养殖废水的处理效果，发现沸石的处理效果最优。Lekang等[78]比较了Leca（1种干燥的膨胀性黏土）和3种塑料材质载体的性能，结果显示Leca的效果最佳，对总氨氮的去除率可达到95%以上。不同的生物滤器之间在挂膜效果、硝化速率和生物膜微生物群落结构等方面也存在差异。周洪玉等[79]研究指出，与移动床生物膜反应器（Moving bed biofilm reactor， MBBR）相比，挂帘式生物滤池挂膜速度快且生物量较多，其中以碳纤维为填料的挂帘式生物滤池对氨氮的去除率最高；微生物群落结构方面，MBBR中主要富集的是丛毛单胞菌科（Comamonadaceae），而在挂帘式生物滤池中主要是腐螺旋菌科（Saprospiraceae）。

2.3.3 生态处理技术 生态处理技术对于水产养殖尾水处理是比较前沿的研究领域，这一技术是对水生动植物及微生物生态功能的综合运用，主要包括生态浮床和人工湿地。

生态浮床又称生态浮岛，是针对富营养化水体，基于原位修复的理念，利用生态工学原理，降低水中氮、磷和COD的含量。包浚钦等[80]对生态浮床做出优化设计，根据“加环”原理，在生态浮床基础上插入水动物层，综合了植物根系的吸收、吸附、富集功能，微生物降解功能和水生动物摄食功能，使各种技术净化功能得到充分发挥。Zhang等[81]利用生态浮床处理富营养化水体，最终总氮的去除率最高达58.9%，总磷最高达59.1%。Yan等[82]采用Mg-Al合金阳极、Ir-Ta-Ti金属氧化物包覆钛阳极和Fe石墨阴极，设计了电解强化生态浮床（EEEFB），当电流密度为0.37 mA·cm-2，电解时间为24 h·d-1时，对NH3-N和PO4 3  --P的净去除率分别为62%和99.4%，效果显著优于传统生态浮床。

人工湿地是指由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，人工湿地净水即利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水进行处理的一种技术。余俊霞等[83]以表流—潜流—沉水植物塘构建的复合人工湿地系统为研究对象，研究该系统对低污染水中总氮的处理效果，结果表明复合人工湿地系统在0.12～0.24 m3·m-2·d-1的水力负荷下出水达到地表Ⅳ类水质，对总氮的去除率为62.35%～76.86%。浙江省海宁市海昌街道水产养殖区块将人工潜流湿地与沉淀池、生态净化池等结合起来，组成复合净化系统来处理养殖尾水，实现氨氮最终净化率72.57%～90.54%，总磷最终净化率83.18%～93.97%，高锰酸盐指数最终净化率10.23%～53.02%[84]。Hang等[85]将人工湿地作为凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）封闭式循环水养殖系统中的水处理过滤器并测定其性能，结果表明，该系统可完全去除亚硝酸盐，硝酸盐和COD去除率分别为78%和76%，同时还可杀灭弧菌。唐小双[86]研究了水力负荷和运行时间对人工湿地处理海水养殖尾水效果的影响，综合分析对氮、磷和COD的去除效果，得到该系统的最佳进水负荷为10～11 m·d-1，最佳运行时间为3.0 h。

3 讨论与展望

通过梳理和分析上述3类尾水处理技术的研究进展，可以发现各项技术都有各自在某一方面的优势，但也同时存在一些缺点，如表1所示。

笔者认为，在尾水处理的实际操作中应综合运用各种技术手段，做到扬长避短，充分发挥各项技术的优势，规避其弊端，才能达到最理想的处理效果。

对于上述观点，已有不少学者做出了实践研究。吴小军等[88]将1个长120 m，宽8 m的集装箱养殖尾水沉淀池改造成受控式集装箱养殖尾水生态化处理池，构建了“养殖尾水→沉淀池→一级生物浮床生物净化区→生物滤坝→转筒式生物膜净化区→二级生物浮床净化区→一级臭氧氧化区→三级生物浮床净化区→臭氧消毒区→循环再利用”的生态化养殖尾水处理系统，经指标测定，该生态化水处理系统对COD、总氮、氨氮和总磷的去除率分别达到39.8%、85.7%、88.16%和86.5%，均达到相关水质标准。何俊等[89]针对南美白对虾池塘养殖采用了三级净化循环水养殖技术，即设立三级净化区（沉淀区、生态净化区和曝气区）来处理养殖尾水，在三级净化区内分别种植覆盖面积为水面的30%左右的水生植物并放养规格为每尾100 g左右的鲢和鳙，在第一级和第三极净化区还分别设有生物刷装置和喷泉式曝气机。王晓璐等[90]也设计了一种对虾绿色养殖模式尾水处理工艺，整个处理流程涵盖了重力沉淀、机械过滤、生物滤食净化、人工湿地和臭氧杀菌等技术，提高了饵料的利用率，养殖生物的产量大幅度提高，且对环境无任何损害，真正做到了綜合运用3类养殖尾水处理技术，实现了绿色、高效的健康养殖。

展望未来，关于水产养殖尾水处理技术还有着广阔的发展前景，笔者认为可以着眼于以下几个方面：

第一， 深入研究微生态制剂，丰富微生物絮凝剂等产品的种类，使之能适用于多种养殖环境。同时，从原材料、制取工艺等方面降低微生态制剂的成本，使之在市场中占据优势，从而逐渐取代传统化学净水剂，避免对环境造成二次伤害。

第二， 将3类水产养殖尾水处理技术综合运用于更多的养殖品种。目前来看，综合性的尾水处理系统主要在虾类的养殖生产中收获了良好的效果，今后可试验于鱼、蟹、贝类的养殖生产中，并根据物种的生态习性、养殖方式和产生污染物的成分比重，借助算法模型对系统做出优化。

第三， 尝试用机械设备代替传统池坝的处理方式，解决养殖尾水系统占地面积过大的问题。

第四， 利用传感器技术、数据传输技术、软件技术对尾水处理系统进行整合，实现对水质在整个生产过程中的实时监测，对污染物的来源追踪，以及后续的智能化污染物处理等，以保证在排放时达到国家标准。

如今，养殖水环境问题依然严峻，是限制水产行业健康发展的重要问题，而从业者对于绿色、环保、高收益的追求不会改变，因此研究人员必须不断探求实现行业健康发展的道路，解决问题，造福社会。

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收稿日期：2023-04-02

基金项目：天津市水产产业技术体系尾水处理岗位（ITTFR2018047）；国家自然科学基金面上项目（31170442）

作者简介：于建霖（1998—），男，天津人，在读硕士生，主要从事养殖尾水处理研究。

通信作者简介：孔庆霞（1978—），女，山东济宁人，副教授，博士，主要从事水域环境学研究。