工廠化水產養殖廢水循環利用處理探討

劉曉晨

（秦皇島市海洋和漁業綜合行政執法支隊，河北 秦皇島 066000）

隨著人們生活水準的提升，水產養殖業不斷擴大規模，養殖密度增加，進而大量投喂飼料，糞便及殘飼相應增多，養殖廢水隨之增加，養殖水體環境遭到破壞。工廠化循環水處理技術是指經過自然沉降、機械過濾、生物凈化、紫外線消毒、臭氧增氧等技術，對養殖廢水進行處理，實現對養殖水體的全過程控制管理。改善養殖生態環境，實現水體循環利用，同時達到降低能耗，提高資源使用效率的目的。

1 水產養殖廢水處理的必要性

近年來,隨著工廠化養殖的迅速發展,高密度養殖的方式對水體中各組分含量及濃度要求較高，養殖過程主要靠投喂大量飼料，提高水產品產量，殘餌和水產品排泄物等在水中進行分解轉化,沒有嚴格控制和處理就會導致水體富氧化。水產養殖廢水來自換水及排水，廢水中主要含有水產品排泄物、化合物、有機物。部分養殖戶為了自身的經濟效益，在采買飼料和消毒劑時，往往會采購一些價廉質低的養殖飼料和化學消毒劑，導致水體環境被污染。水體污染問題日益嚴重，迫切需要通過優化技術、完善配套設施、規范管理等措施，找出適合現階段推廣的水產養殖廢水處理技術。并通過加大循環水處理技術和設備的投資力度，強化對水產養殖廢水的處理效果，優化水體環境、保證水產品的健康生長[1]。

2 水產養殖廢水處理實現循環利用技術概述

2.1 機械過濾技術

機械過濾技術是水產養殖過程中應用范圍最廣、應用頻率最高的水體凈化技術。其原理源自于砂濾池凈化模式，是利用石英砂在重力以及水流作用下處于膨化狀態，反洗后沉降壓實，從而產生一種上稀疏下密集的天然過濾層，對廢水中的有毒有害物質進行阻隔或者吸附，有效過濾水體中的較大的固體顆粒物。缺點是對于小分子物質處理的效果并不理想，還需要在機械過濾系統中添加相應的輔助設備或物質來吸附水體中的物質[2]。

2.2 氣泡浮選處理技術

氣泡浮選處理技術主要包括溶氣氣浮技術和射流氣浮技術，原理是通過氣泡發生裝置連續的在水體中釋放直徑為10～100 μm的微小氣泡，氣泡會逐漸組成類似過濾篩一樣的過濾網幕，氣泡均勻持續與水體有效混合，其表面自然張力能夠很好的吸附水體中微小顆粒以及可溶性有機物。該項技術應用的關鍵是泡沫分離裝置的性能，氣泡越小效率越高。缺點是效率相對較低，耗能高，不適用大規模推廣[3]。

2.3 固定式濾床技術

在養殖水體出水前位置裝設固定式過濾床，作用是消除水體中大型懸浮污染物。其中砂粒技術原理是利用砂粒構成濾床對水產生物排泄物、殘餌等沉降性污染顆粒進行篩除，技術核心為砂粒顆粒尺寸大小的設計。網袋式過濾技術是將污水抽送到過濾網袋，網袋形成過濾床對魚類糞便、殘餌等篩除，使用越久效果越好。不過該技術需要定期清洗濾袋以免阻塞導致濾袋破裂。該技術應用難度在于設備結構龐大、過濾效率低、容易堵塞。

2.4 臭氧凈化技術

臭氧凈化技術主要是進行水體消毒以及懸浮物處理，同時具有氨氮氧化效果。將含低濃度臭氧的空氣或氧氣注入到水體中，借助臭氧發生器以及氣水接觸設備發生氧化還原實現廢水的凈化，有效分解水體胺、酚以及氰等污染物，起到消毒殺菌的作用。優點是反應迅速，操作工藝簡單，無二次代謝廢物，缺點是耗電量較大，每公斤臭氧的生成需要耗電量達到三十多度[4]。

2.5 生物膜凈化技術

生物膜凈化技術是基于微生物的多樣性功能對廢水進行凈化。生物濾池技術原理是借助濾池中的填料，利用卵石和塑料蜂窩其結構及表面積能極大促進生物膜的快速生長，同時還能更好地補給有機懸浮顆粒，從而實現廢水的凈化。生物硫化床技術是通過硝化滴濾以及缺氧反硝化流化床來形成反應器，處理廢水中硝酸鹽及其溶解的有機物，實現廢水的凈化。生物轉盤技術又稱為旋轉生物接觸器，原理是采用生物膜法由固定于橫軸上的若干平行閼盤，盤片上絲網設有生物膠，一半浸入廢水中隨著驅動慢速旋轉與污水均勻接觸，分解有機物，并將空氣中的養分溶入到水體當中，從而實現廢水的凈化。優點是操作工藝簡單，無二次代謝廢物，對周圍環境友好[5]。

2.6 電滲析處理技術

電滲析處理廢水通過電極板外加電場來使電解質溶液中的離子向電極板表面遷移。電滲析系統主要由兩個部分組成,分別是電極板上吸附離子以及電解質溶液里的離子轉移過程，也不會與懸浮固體顆粒發生反應，是一種無損的廢水處理技術。電滲析處理可有效去除水體中的氨離子[6]。

3 工廠化養殖循環水處理系統應用典型案例

3.1 改造現有養殖池建設循環水系統

對目前養殖廠進行改造，優化現有水處理方式的基礎上裝設水處理設備，增建水循環處理系統減低成本，提高收益，成為目前水產養殖廠常用的發展模式。其工藝流程示意圖如圖1所示。

圖1 循環水處理系統示意圖

廢水處理的技術路線為：暗箱沉淀→沙濾→氣浮凈化→磷吸附→微生物除氮→溶氧→紫外殺菌→進入養殖池。它利用自然沉淀、物理及生物技術，逐步去除廢水中的懸浮物物、微生物、有機物質以及無機物質，處理后通過紫外線對水體殺菌然后循環返回養殖池[7]。

3.2 全封閉自循環水養殖模式水處理系統

該系統利用多種高新水處理技術對水體進行泡沫分離、去除有機質，生物降解、臭氧與紫外線滅菌處理，實現水處理。經研究發現，這種模式可實現水循環利用率90%以上，使養殖成活率由最初的不到50%提高到 90%以上，單產由原來的15 kg/m2提高到30 kg/m2。節能降耗的同時減少了對環境的污染，其工藝流程示意圖如圖2所示。

圖2 全封閉自循環水養殖模式水處理工藝示意圖

廢水處理技術路線：弧形篩→循環泵→蛋白分離器→沉沒式生物濾池→脫氣池→紫外線殺菌→進入養殖池。

3.3 循環水養殖改進系統模式水處理系統

該系統實現大部分水的循環使用，處理后進入養殖池的水質各項指標均滿足設計指標。經過研究發現，與傳統養殖對比，本系統能耗降低了69%，廢水排放量能夠減少90%，同時可以實現養殖密度提高到20kg每立方米[8]。其工藝流程示意圖如圖3所示。

圖3 循環水養殖改進系統模式水處理工藝流程示意圖

廢水處理技術路線：固液快速過濾→氣浮綜合處理→三級生物凈化→臭氧化處理→脫氣過濾→紫外線消毒→充氧→進入養殖池。

4 結語

隨著節能減排、環境保護和循環經濟等的實施，工廠化循環水養殖在科技含量、管理水平、節能減排等優勢日益顯現出來，符合現代漁業發展的趨勢。當前我國的水產養殖業逐漸有高速發展步入到高質量發展階段，現代科技水平的提高，高密度、集約化養殖模式應用越來越廣泛，其核心技術就是要圍繞循環生態，節能降耗的發展理念，針對日益嚴重的工廠化水產養殖廢水污染防止問題越來越重視。因此，加強對工廠化水產養殖廢水處理及循環利用技術的研究，為提升養殖廢水處理凈化的效果，可采用多種技術綜合應用，采用多級處理工藝流程，嚴格按照設計標準建造施工，并進行全過程監控及實施效果對比分析。實現水產養殖業的可持續發展，走新型高效循環養殖模式的低碳發展道路。