海水養(yǎng)殖尾水資源化處理方法

吳夢(mèng)林，安淑祎

（大連海洋大學(xué)海洋科技與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連 116023）

隨著人們對(duì)魚、貝、甲殼類和其他水產(chǎn)品需求的增長(zhǎng)，全球水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)得到迅速發(fā)展，工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖成為未來(lái)水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展的重要方向。在海水循環(huán)水養(yǎng)殖中會(huì)產(chǎn)生大量尾水，尾水中包含了可溶性營(yíng)養(yǎng)鹽及有機(jī)物質(zhì)，若不經(jīng)處理隨意排放，不僅會(huì)危害水生生物，還會(huì)惡化周邊水域環(huán)境，甚至引發(fā)赤潮災(zāi)害。因此，對(duì)海水養(yǎng)殖尾水進(jìn)行凈化與再利用顯得十分重要。

1 海水養(yǎng)殖現(xiàn)狀

據(jù)世界糧農(nóng)組織（FAO）報(bào)道，2005—2014年，全球水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量以5.8%的年平均增長(zhǎng)率升高至7 380萬(wàn)t。我國(guó)是世界上最大的海水養(yǎng)殖國(guó)家，2020年我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖總產(chǎn)量為5 224.2萬(wàn)t，其中海水養(yǎng)殖產(chǎn)量為2 135.31萬(wàn)t，居世界首位。21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)逐漸由粗放式、中低密度養(yǎng)殖向工廠化、集約型高密度養(yǎng)殖模式轉(zhuǎn)變。盡管我國(guó)海水養(yǎng)殖規(guī)模小于淡水養(yǎng)殖，但總體呈上升趨勢(shì)。

2 海水養(yǎng)殖污染物

通常認(rèn)為，有機(jī)物、總懸浮顆粒物、氮、磷和海水中的鹽是海水養(yǎng)殖尾水中的主要污染物。內(nèi)源污染物主要來(lái)源于殘余餌料、生物代謝物、藥物殘留和病原體等，超過(guò)85%的污染物來(lái)源于養(yǎng)殖本身，包括殘余餌料與養(yǎng)殖生物代謝物。污染物中的化合物及有害物質(zhì)（氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和磷酸鹽等）為養(yǎng)殖廢水的資源化利用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

3 海水養(yǎng)殖尾水處理方法

相較于淡水養(yǎng)殖尾水，海水養(yǎng)殖尾水具有高鹽度、鹽度效應(yīng)、離子強(qiáng)度效應(yīng)等特點(diǎn)，其處理難度增加，比傳統(tǒng)的處理尾水的設(shè)備與工藝更為復(fù)雜。目前，國(guó)內(nèi)外海水養(yǎng)殖尾水的處理方法包括物理處理、化學(xué)處理、生物處理方法以及綜合以上2種或3種處理技術(shù)的方法。

3.1 物理處理方法

物理處理是目前研究較深入、應(yīng)用范圍較廣的海水養(yǎng)殖尾水處理方法，用于去除養(yǎng)殖尾水中固體懸浮顆粒、細(xì)菌、病毒等物質(zhì)，主要包括過(guò)濾、沉淀、泡沫分離等多種方法。物理方法去除尾水中懸浮顆粒物及少量有機(jī)物的效果明顯，但對(duì)可溶性氮、磷無(wú)機(jī)鹽等幾乎沒有去除效果。在養(yǎng)殖尾水的預(yù)處理及處理后的資源化利用方面，為機(jī)械過(guò)濾提供了有效方法和途徑。

3.1.1 沉淀技術(shù)

沉淀技術(shù)又稱重力分離技術(shù)，即通過(guò)自然沉降或機(jī)械旋流沉降，去除海水養(yǎng)殖尾水中的固體顆粒物，實(shí)現(xiàn)固液分離。沉淀技術(shù)在很大程度上降低了后續(xù)水處理系統(tǒng)的負(fù)荷。

3.1.2 機(jī)械過(guò)濾

機(jī)械過(guò)濾是海水養(yǎng)殖系統(tǒng)中去除固體顆粒物的主要手段，即在養(yǎng)殖過(guò)程中安裝過(guò)濾裝置，濾除廢水中粒徑較大的殘余餌料、養(yǎng)殖生物糞便等顆粒物質(zhì)。常見的過(guò)濾裝置可分為固定篩、旋轉(zhuǎn)篩和濾膜等。經(jīng)機(jī)械過(guò)濾處理后的養(yǎng)殖尾水中的顆粒物直徑通常小于50μm。

3.1.3 泡沫分離法

泡沫分離法，即通過(guò)曝氣形成大量氣泡，氣泡上浮過(guò)程中吸附廢水表面活性物質(zhì)或疏水的微小懸浮物，上浮至水面形成泡沫，從而去除污染物的方法。泡沫分離器根據(jù)其氣泡產(chǎn)生、氣液接觸和氣泡收集方式的差異大致分為五類，即直流式、逆流式、射流式、渦流式和氣液下沉式。泡沫分離法不僅可以去除海水養(yǎng)殖尾水中的溶解性蛋白質(zhì)、小粒徑顆粒物等物質(zhì)，還可以為養(yǎng)殖生物提供溶解氧。20世紀(jì)90年代，歐洲國(guó)家廣泛采用泡沫分離法進(jìn)行水處理。近年來(lái)，隨著我國(guó)海水工廠化養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，泡沫分離法更多被應(yīng)用于封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中。

3.2 化學(xué)處理方法

化學(xué)處理方法通過(guò)絮凝沉淀、氧化還原等化學(xué)反應(yīng)去除養(yǎng)殖水體中有害污染物，包括電化學(xué)技術(shù)、臭氧氧化、絮凝沉降、化學(xué)氧化還原、高錳酸鉀消毒、氯氧化消毒、化學(xué)中和等方法。部分傳統(tǒng)的化學(xué)處理方法雖然凈化了養(yǎng)殖水體，但易造成二次污染，不適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。

3.2.1 電化學(xué)技術(shù)

電化學(xué)技術(shù)的本質(zhì)是電子傳遞，即通過(guò)原位產(chǎn)生羥基自由基、游離氯等強(qiáng)氧化劑去除廢水中的有害物質(zhì)。海水養(yǎng)殖尾水的高鹽度特征保證了電化學(xué)方法的應(yīng)用可行性，國(guó)內(nèi)外已有多項(xiàng)電化學(xué)法研究成果，用于處理孵化池、育種場(chǎng)、循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)等海水養(yǎng)殖尾水。

3.2.2 臭氧氧化技術(shù)

臭氧氧化技術(shù)借助臭氧的強(qiáng)氧化特性，在進(jìn)行殺菌、除臭、脫色，并去除氨氮、亞硝酸鹽氮和有機(jī)物。在處理廢水過(guò)程中，臭氧分解為氧分子，因此經(jīng)臭氧處理后的養(yǎng)殖尾水中富含溶解氧，尤其適用于集約型工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的尾水處理。然而，殘留的臭氧對(duì)養(yǎng)殖生物具有毒性效應(yīng)，該技術(shù)尚未得到廣泛推廣。

3.3 生物處理方法

生物處理方法是通過(guò)生物體同化吸收和代謝廢水中的營(yíng)養(yǎng)鹽及有機(jī)物質(zhì)來(lái)凈化水質(zhì)。同上述物理、化學(xué)方法相比，生物處理方法投資成本低，不易產(chǎn)生二次污染，并且處理尾水的同時(shí)產(chǎn)生副產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了對(duì)養(yǎng)殖尾水的資源化利用。目前，生物處理技術(shù)是國(guó)內(nèi)外海水養(yǎng)殖尾水凈化的主要方式。根據(jù)使用生物種類的不同，常用的生物處理技術(shù)包括微生物處理、植物處理和動(dòng)物處理技術(shù)。

3.3.1 微生物處理技術(shù)

微生物處理技術(shù)指使用具有特定功能的微生物，通過(guò)吸收和代謝去除廢水中的營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)物質(zhì)。常見的微生物包括硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、光合細(xì)菌和枯草芽孢桿菌等。用于海水養(yǎng)殖尾水處理的微生物技術(shù)主要包括生物膜法、人工添加微生物制劑以及固定化微生物技術(shù)。生物膜法包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物流化床等，即通過(guò)在濾料表面附著的微生物膜處理海水養(yǎng)殖尾水，在海水封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

3.3.2 植物處理技術(shù)

植物處理技術(shù)，即利用水生植物進(jìn)行光合作用，同化吸收養(yǎng)殖尾水中的氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽和二氧化碳等物質(zhì)，在凈化尾水的同時(shí)，可以收獲植物，并獲得富含氧氣的養(yǎng)殖用水。國(guó)內(nèi)外已有許多利用植物處理技術(shù)處理海水養(yǎng)殖尾水的案例。在養(yǎng)殖大馬哈魚的同時(shí)種植江蘺，可以去除養(yǎng)殖池中50%～90%的含氮營(yíng)養(yǎng)鹽。在我國(guó)，晏小霞基于海水種植－海水養(yǎng)殖耦合的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)開展研究，發(fā)現(xiàn)海水蔬菜對(duì)養(yǎng)殖尾水中硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、總氮、總磷、化學(xué)需氧量的去除率依次為58.1%，58.6%，62.9%，46.8%，54.5%和52.6%。但是，當(dāng)海水養(yǎng)殖尾水中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度處于較低水平時(shí)，水生植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收速率顯著下降。

3.3.3 動(dòng)物處理技術(shù)

常見水生動(dòng)物主要為濾食性貝類，如牡蠣和扇貝等。濾食性貝類可攝食養(yǎng)殖水體中的有機(jī)碎屑，與其他養(yǎng)殖生物置于養(yǎng)殖池中混養(yǎng)時(shí)，既能凈化水質(zhì)，又可以提高養(yǎng)殖飼料的利用率。

4 結(jié)語(yǔ)

水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量尾水，尾水中含有懸浮固體、總氮和總磷等化合物。綜合看來(lái)，利用水產(chǎn)養(yǎng)殖與植物或藻類種植相結(jié)合的系統(tǒng)進(jìn)行尾水處理，能有效防止或減少養(yǎng)殖尾水污染，可實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖尾水資源利用最大化的目標(biāo)。