對蝦大棚養殖廢水懸浮物靜沉降效果初步研究

嚴 峻,章 霞，李偉業，殷小龍，油九菊，徐志進，傅榮兵

（1.浙江舟環環境工程設計有限公司，浙江舟山 316021；2.舟山市水產研究所，浙江舟山 316000）

對蝦大棚養殖廢水懸浮物靜沉降效果初步研究

嚴 峻1,章 霞2，李偉業2，殷小龍2，油九菊2，徐志進2，傅榮兵2

（1.浙江舟環環境工程設計有限公司，浙江舟山 316021；2.舟山市水產研究所，浙江舟山 316000）

為探究對蝦大棚養殖廢水中懸浮物的性質和靜沉降規律，采用大棚養殖廢水中的懸浮物進行靜沉降實驗，表明蝦塘廢水的懸浮物一般小于200 mg/L，且粒徑主要集中在11～150 μm之間。在2 h左右靜沉降后，懸浮物濃度能降低39%～46%；懸浮物的沉降速率隨著沉降時間的增加而降低。前10 min，沉降速率在0.20 cm/s以上，且濃度越大，速率越大，隨后逐漸減少。懸浮物是評估水產養殖廢水達標排放的重要指標之一。本次試驗獲得了對蝦廢水廢水懸浮物的基本特性以及靜水沉降的一般規律，為今后優化對蝦養殖廢水的達標處理技術提供了參考依據，從而助推浙江省“五水共治”工程。

懸浮物；粒徑；沉降

自上世紀90年代開始，浙江省陸續引進南美白對蝦進行養殖。2000年后，浙江迅速掀起南美白對蝦養殖發展熱潮，對蝦大棚養殖模式遍地開花，實現了高產量、高效益養殖[1-2]。如今，對蝦大棚養殖業是浙江省“菜籃子工程”的重點建設內容，已成為漁業經濟的重要組成部分。從全國范圍來看，同樣如此。

但在對蝦養殖快速發展的過程中，普遍存在養殖超負荷、無規劃、技術混亂等現象[3-5]。其中養殖廢水隨意排放，造成排水溝中的有機物過量沉積、周邊養殖水體污染、附近水域水體富營養化、歷年病害頻發等等[6]。而由殘存飼料、排泄物、生物殘骸、生物絮團等構成的懸浮物是廢水中的重要污染物[7]。根據《浙江省地方標準水產養殖廢水排放要求》（DB33/453），懸浮物質排放要求≦200 mg/L。由此可見，對蝦大棚養殖廢水懸浮物濃度是對蝦養殖廢水達標處理的重要評估指標。因此，本試驗旨在研究對蝦大棚養殖廢水中懸浮物的性質和沉降規律，對于今后對蝦養殖廢水處理系統的設計和構建具有重要參考意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用水為2016年5-7月浙江華興水產科技有限公司對蝦大棚養殖廢水。

試驗容器為高35 cm白桶，直徑30 cm，容積為24.7 L的PVC白桶3個。

1.2 實驗方法

于2016年5月15日，6月5日，6月25日，取蝦塘大棚養殖廢水，搖勻，取200 mL作為蝦塘廢水初始濃度，將剩余的蝦塘廢水再次搖勻，分別導入試驗容器，分別在離水面5、15、25 cm處取水樣100 mL，作為上中下3層，間隔取樣時間為 0、10、20、30、60、90、120、180 min，用 0.45 μm 濾膜進行抽濾，取濾膜，105 ℃烘干至恒重稱重。

1.3 實驗測定

采用Microtrac S3500激光粒度儀測定初始懸浮物的粒度和濃度，采用《海洋監測規范》（GB17378.4-2007）[8]中的烘干稱重法測定各時間段懸浮物的重量，利用重復深度吸管法[9]計算沉降桶中的懸浮物沉降速率，同時采用水深加權的方法計算每個抽樣時間的沉降桶內的平均濃度C，采用濃度加權的計算方法加權計算平均沉降速率W[10]。

圖1 沉降筒示意圖（cm）Fig.1 Scheme of sediment settling trap(cm)

2 結果與分析

2.1 對蝦大棚養殖廢水懸浮物的初始濃度和粒度

對蝦大棚養殖廢水的取樣時間分別是養殖換水期間的重要的兩個階段，4月蝦苗下塘，為養殖初期，期間不換水，5月份為養殖中期，換水量為每天1次，每次10 cm，測定懸浮物濃度為47.1 mg/L，6月份為養殖高峰期，換水量為每天2次，每次15 cm，2次測定懸浮物濃度為152.5 mg/L和116.6 mg/L。3次試驗水體中的懸浮物的初始濃度、粒度分布見表1。由表可見，3次測定的對蝦大棚養殖廢水懸浮物濃度有所上升，且懸浮物的粒徑主要分布在11～150 μm之間，大于250 μm僅在第3次測定時呈1.84%，其余測定均為0，低于10 μm的顆粒所含比例不到6%。

表1 對蝦大棚養殖廢水懸浮物的初始濃度和粒徑Tab.1 The initial concentration and particle size of outlet water suspended solids of prawn greenhouse cultivation

2.2 對蝦養殖廢水懸浮物濃度和沉降時間的關系

在3次試驗測定中發現，養殖廢水的懸浮物沉降效果在前3 h內比較明顯，且呈現隨時間延長，沉降速率變緩的趨勢。以第3次測定為例，如圖1。懸浮物在120 min左右，懸浮物濃度下降39%～46%，在后續的60 min內，懸浮物濃度下降幅度為10%左右，之后沉降速度緩慢，效果不明顯。但一般規律為水力停留時間越長，沉降效果越明顯，因此在實際生產中可根據實際情況，延長水力停留時間。

2.3 3次試驗水樣中懸浮物沉降速率

通過試驗結果可知，當水體的懸浮物濃度不一樣時，沉速和沉降規律也不一樣。以3次的沉降試驗來看，懸浮物的沉降速率隨著沉降時間的增加而降低。前10 min，沉降速率在0.20 cm/s以上，且濃度越大，速率越大，隨后各自沉降趨勢趨慢，1 h內，懸浮物的沉降效果明顯，之后沉降趨勢趨同（圖3）；在180 min時，3次試驗水體中的懸浮物沉降速率趨于一致。這表明對蝦大棚養殖廢水中的懸浮物沉降是個緩慢、漸變的過程，可能在前1 h，水體中絕大多數的大顆粒物等能迅速沉降下來，而水體中的小顆粒物的完全沉降需要比3 h更長的時間。

圖2 6月25日試驗中3個取樣口懸浮物濃度與沉降時間的關系Fig.2 The relationship of suspended solids concentration and settling time in experiment of June.25

圖3 3次試驗中懸浮物平均沉速和沉降時間的關系Fig.3 The relationship of suspended solids in the average sink rate and settling time of 3 test

3 討論

3.1 對蝦大棚養殖廢水中懸浮物的組成

對蝦大棚養殖廢水中的懸浮物主要由懸浮在水中的有機碎屑、無機鹽類、浮游動植物和其他礦物質等構成。據報道，對蝦養殖中人工投入飼料的8%～12%以懸浮顆粒N、溶解有機N、溶解無機N等形式存在于池水中，其余大部分沉降積累于蝦池底部淤泥中[11]。其中懸浮物與水體透明度呈顯著相關性，是評價水域生態系統功能特征的重要指標。劉國才等對對蝦養殖圍隔生態系顆粒懸浮物進行測定得顆粒懸浮物總量約為20.38～172.5 mg/L[12]，與本文所測得的結果懸浮物濃度一般小于200 mg/L相似。對蝦大棚養殖中懸浮物的去除主要分兩部分，一部分隨養殖水體排出，另一部分沉降形成沉積物[13-14]。養殖廢水中懸浮物的直接排出是構成養殖廢水超標的重要原因，而留在池塘中或者排水溝中沉積物的降解和溶出，會使水體惡化，病毒病菌繁殖，導致養殖生態和廢水排放超標，因此懸浮物的盡可能去除對控制養殖水體水質至關重要。

3.2 對蝦養殖廢水中懸浮物的去除的一般方法

當前對蝦大棚養殖過程中，懸浮物的去除主要設立中央集污、排污系統,將殘餌、糞便和生物遺骸隨著日常排水及時移出至養殖池外進行處理，其中比較常見的為排水溝沉降分解或生物凈化處理[15-16]。本文試驗中測定養殖廢水的懸浮物沉降效果在前3 h內比較明顯，去除率可達49%～56%，懸浮物的沉降速率在前10 min內可達0.20 cm/s以上，隨后逐漸減緩，但一般規律為沉降時間越久，沉降效果越明顯，因此在實際生產排水溝的設計中，可適當延長沉降時間。人工濕地在目前的廢水處理工程中應用甚廣，具有良好的懸浮物截留分解作用。陶玲等采用人工濕地對魚塘廢水進行冬季凈化減排，懸浮物（TSS）、總磷（TP）、總氮（TN）、化學需氧量（COD）的去除率分別達到91.6%，38.2%，35.0%，34.7%，最終TSS濃度低于5 mg/L[17]；TANNER等[18]研究了不同植物人工濕地系統對污水TN、TSS、TP、COD的去除效果，去除效果能達65%以上。可見人工濕地中植物根系對懸浮物的截留能力和微生物對水質的調控能力效果明顯，是實現養殖廢水生態處理的重要途徑。

3.3 當前水產懸浮物去除的新技術

近幾年，國內外都在養殖水體懸浮物去除技術方面進行了大量研究，并取得了明顯的效果。2012年，BARRUT et al[19]針對泡沫分離裝置進行改進獲得真空泡沫分離裝置，顆粒物處理去除效率每小時可達20%；鄭瑞東等[20]試驗證明,泡沫分離法平均去除率可達60%以上，具有操作便捷、運行穩定、分離效果好等優點，其中蛋白分離器已廣泛應用于當前的循環水養殖；另臭氧的應用對懸浮物的去除有一定的增強效果[21]；臭氧也可結合蛋白分離器進行養殖用水處理，研究表明在此技術中，當臭氧含量為2～10 mg/h時，水中無機氮、有機氨、懸浮物和溶解氧的去除率變化最為顯著，并且溶解氧很快達到該溫度下的飽和狀態[22]；而催化臭氧氧化－膜分離耦合技術也是近幾年新興的一種高效的水處理技術，此技術結合臭氧—生物膜，既有效提高了臭氧的利用效率，又增加了有機污染物的氧化分解及礦化效率[23]。此外，較為簡單生態應用的懸浮物處理技術為生態混養或者池塘內循環養殖模式。目前有開展的研究有凡納濱對蝦與金錢魚[24]、羅非魚[25-26]、鯔魚[27]等的混養，懸浮物去除效果顯著，水質調控效果良好。可見，隨著科學研究和水產養殖技術的不斷發展，懸浮物的去除技術也在不斷精進和突破。

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A Preliminary Study of the Static Settling Effection on Suspended Solids of Prawn Greenhouse Aquiculture Waste Water

YAN Jun1,ZHANG Xia2,LI Wei-ye2,et al
(1.Zhouhuan Environmental Engineering Design Co Ltd of Zhejiang Province,Zhoushan 316021;2.Fisheries Research Institute of Zhoushan,Zhoushan 316000,China)

To explore properties and hydrostatic settling rule of the suspended solids in prawn greenhouse aquiculture waste water,the static sedimentation experiment of suspended solids has been accomplished.The result showed that concentration of suspended solids of waste water was generally less than 200 mg/L,but also particle size were mainly concentrated in 11-150 microns.After 2 h static settling,concentration of suspended solids could reduce 39%-46%;sedimentation rate of suspension reduced as settling time extended.Sedimentation rate was above 0.20 cm/s during the first 10 minutes.the greater the concentration,the more fast the rate.Then the rate would reduce gradually.suspended solids is one of the important indicators in waste water evaluation.This experiment achieved that the fundamental characteristics of suspended solids and general rule of hydrostatic settling of shrimp suspended solids.For future,it could provide a scientific reference for technology development on waste water treatment.

suspended solids;particle size;the settlement

S968.22

A

1008－830X(2017)02－0186－04

2017-01-08

浙江省公益性技術應用研究計劃（農業項目）（2015C32111）

嚴峻（1983-），女，浙江舟山人，工程師，研究方向：環境保護.E-mail:47465593@qq.com

徐志進（1979-），男，浙江衢州人，高級工程師，研究方向：水生動物增養殖.E-mail:33853377@qq.com