海水工廠化養(yǎng)殖尾水治理與利用

中圖分類號(hào)：S959；X52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1004—6755（2025）10-0034-03

Abstract：To address the deterioration of water quality caused by the disorderly discharge of tail water from tidal flat Marine aquaculture，respond to the \"Five Major Actions\" policy of the Ministry of Ag- riculture and Rural Affairs for healthy aquaculture，and achieve environmental protection compliance and resource recycling of tail water. this study focuses on standardized tidal flat aquaculture park with a total aquaculture water volume not exceeding 23 Ooo cubic meters as the object，a combined process of \"shrimp shell cleaning tank + sedimentation regulating tank + microfilter （solid removal rate of 50_μm and above 90% ） + protein separator +BFR biological filter + external pond ecosystem\" was adopted， and a seawater source heat pump was used to recover waste heat. The system operates continuously for 24 hours.The results demonstrate that this system achieves dual benefits of environmental protection emissions and resource utilization，providing a feasible solution for the treatment of effluent from industrialized marine aquaculture.

Key words：marine factory aquaculture ； tail water treatment ;BFR biological filtration;pollutant removal ；resource utilization

水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)是保障我國食品安全、優(yōu)化農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)，2020年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部實(shí)施水產(chǎn)健康養(yǎng)殖“五大行動(dòng)”，將水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水治理列為重點(diǎn)任務(wù)[1]。本文以某灘涂海水養(yǎng)殖園區(qū)為研究對(duì)象，具體規(guī)劃如下：

1 規(guī)模、工藝設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

擬養(yǎng)殖品種包括南美白對(duì)蝦、熱帶經(jīng)濟(jì)魚類（如石斑魚）冷水性魚類（如大菱鲆）。項(xiàng)目規(guī)劃為灘涂標(biāo)準(zhǔn)化水產(chǎn)養(yǎng)殖大棚，總養(yǎng)殖水體不超過

23 000m³ （其中冷水性魚類 1 100m³ 、熱帶魚類5300m³ 、南美白對(duì)蝦 7000m³ ），分兩步實(shí)施，首批養(yǎng)殖水體不超過 6000m³ 。

1.2 工藝設(shè)計(jì)

尾水處理規(guī)劃用地內(nèi)調(diào)節(jié)池起，至排水口止，設(shè)備周圍 1.2m 界區(qū)。

項(xiàng)目區(qū)尾水綜合處理將研究與應(yīng)用養(yǎng)殖尾水熱能回收技術(shù)、物理過濾技術(shù)、固形物壓榨處理技術(shù)和生物處理技術(shù)[2]

2 轉(zhuǎn)化原理

2.1有機(jī)物及N、P轉(zhuǎn)化原理

2.1.1 有機(jī)物

養(yǎng)殖水體中的有機(jī)污染物通過微生物的分解與合成作用實(shí)現(xiàn)去除：一方面，微生物將部分有機(jī)物氧化分解為穩(wěn)定無機(jī)物質(zhì)[3]。反應(yīng)式：

H₂O-ΔH

式中： C_XH_IOz 為有機(jī)污染物

另一方面，微生物利用部分有機(jī)物合成新細(xì)胞。反應(yīng)式：

-ΔH 式中： C₅H₇NO₂ 為微生物細(xì)胞組織的化學(xué)式。

2.1.2 氮元素

尾水中氮以有機(jī)氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮等形式存在，通過“氨化一硝化一反硝化\"實(shí)現(xiàn)去除[4]。

（1）氨化反應(yīng)：氨化菌作用有機(jī)氮化物分解、生成為銨態(tài)氮，定義氨化反應(yīng)如下式：

RCHNH₂COOH+O₂↑+RCOOH+CO₂ +NH₃

（2）硝化反應(yīng)：硝化細(xì)菌促進(jìn)銨態(tài)氮氧化分解，分兩階段完成。第一，氨氧化菌（AOA/AOB）促進(jìn)氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮：

ΔH（ΔH=278.42KJ） （20號(hào)

第二，硝化菌（NOB）促進(jìn)亞硝酸氮轉(zhuǎn)化為硝酸氮：

反硝化反應(yīng)：反硝化菌在厭氧環(huán)境下以有機(jī)物為電子供體，將硝酸氮還原為氮?dú)鈁5]。過程反應(yīng)如下：

5CH₃OH+6NO₃-3N₂+7H₂O+3CO₂ +6OH^-

2.1.3 磷元素

微生物（聚磷菌類），從外部環(huán)境中足量攝取磷，將磷以聚合形態(tài)存儲(chǔ)體內(nèi)6。在好氧條件下聚磷菌對(duì)磷進(jìn)行攝取，在厭氧條件下釋放磷。機(jī)理復(fù)雜：

ADP+H₃PO₄+ΔHATP+H₂O ATP+H₂O-ADP+H₃PO₄+ΔH

2.2 污染源

2.2.1 設(shè)計(jì)水量

養(yǎng)殖尾水處理裝置，共兩期，一期 5000m²/d 二期 20 000m²/d ，系統(tǒng) 24h 連續(xù)運(yùn)行。

2.2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

經(jīng)處理后養(yǎng)殖尾水出水水質(zhì)要達(dá)到山東省《海水養(yǎng)殖尾水排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

表1進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)

3流程與工藝

3.1 項(xiàng)目流程

養(yǎng)殖大棚尾水經(jīng)“預(yù)處理一深度處理一應(yīng)急保障一資源回收\"四級(jí)流程處理，具體如下：

3.1.1 預(yù)處理階段

尾水先進(jìn)入蝦殼清理池，通過內(nèi)置濾網(wǎng)分離蝦殼、大顆粒糞便及殘餌；隨后流入帶錐形泥斗與坡度的沉淀調(diào)節(jié)池，沉積懸浮物（定期通過排泥泵排至污泥系統(tǒng)），同時(shí)實(shí)現(xiàn)尾水均質(zhì)均量調(diào)節(jié)[7]。

3.1.2 物理深度處理

沉淀調(diào)節(jié)池出水泵入微濾機(jī)（轉(zhuǎn)鼓式，具備自動(dòng)反沖洗功能），去除 90% 以上直徑 350μm 的固體懸浮物；后續(xù)進(jìn)入蛋白分離器，通過氣泡表面吸附與氣浮作用，脫除纖維素、蛋白質(zhì)等懸浮有機(jī)物[8]。

3.1.3 生物深度處理

尾水進(jìn)人BFR生物過濾池，池內(nèi)填充孔隙率85%～95% 的懸浮填料，采用“下進(jìn)上出、對(duì)角進(jìn)出水\"設(shè)計(jì)防止短流：好氧段通過穿孔曝氣，硝化菌將銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮；后置反硝化段（內(nèi)置攪拌系統(tǒng)）通過補(bǔ)充碳源，反硝化菌將硝態(tài)氮還原為氮?dú)猓蛔罱K尾水進(jìn)入外塘生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)一步攝濾藻類與有機(jī)碎屑，降低氨氮濃度[9]

3.1.4應(yīng)急與資源回收

設(shè)置暫存池，當(dāng)水質(zhì)指標(biāo)波動(dòng)時(shí)投加聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）及定向鎖磷藥劑，確保達(dá)標(biāo)排放；污泥系統(tǒng)（調(diào)理罐十脫水機(jī)）處理沉淀泥斗與蛋白分離器的污泥，脫水后用于堆肥或外運(yùn)；預(yù)算充足時(shí)增設(shè)海水源熱泵系統(tǒng)，回收尾水余熱[10]

3.2 調(diào)節(jié)池工藝

調(diào)節(jié)池采用地下鋼砼結(jié)構(gòu)，分兩期建設(shè)：

3.2.1一期

處理量 2500m³/d ，單座設(shè)計(jì)，尺寸為45000mm （長） ）×10000mm （寬 ）×4000mm （深），超高 800mm ，設(shè)6座沉淀泥斗，尾水停留時(shí)間 14h 。

3.2.2 二期

處理量 10 000m³/d ，兩座設(shè)計(jì)，單座尺寸為65000mm （長 ）×14000mm（ 寬 ）×4000mm （深），超高 800mm ，設(shè)8座沉淀泥斗，尾水停留時(shí)間 14h 。

3.3 反應(yīng)池工藝

采用BFR生物過濾池，一期設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

處理量 2500m³/d ，構(gòu)筑物為半地上鋼砼結(jié)構(gòu) + 頂部保溫，單座設(shè)置。

有效容積：好氧段 140m³ ，后置缺氧段150m³ 。

填料配置：專用BFR填料 87m³ ，立體彈性填料 72m³ 。

水深設(shè)計(jì)：有效水深 4.5m ，超高 0.5m 。

輔助設(shè)計(jì)：進(jìn)出水口設(shè)攔截篩網(wǎng)（底部配沖洗

管定期沖洗），好氧段底部設(shè)穿孔曝氣管，確保填料流化與曝氣充足。

尾水治理后水質(zhì)指標(biāo)如表2所示。

表2尾水治理后水質(zhì)指標(biāo)

4效益分析

從生態(tài)層面看，系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)尾水遠(yuǎn)超二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)標(biāo)排放： COD_Mn 、TN、TP及SS平均去除率分別達(dá) 40%.58%.60% 和 40% ，更通過外塘生態(tài)凈化與熱泵系統(tǒng)的協(xié)同，減少近岸海域污染、降低能源消耗，有效修復(fù)灘涂養(yǎng)殖生態(tài)。經(jīng)濟(jì)上，項(xiàng)目年節(jié)省成本與減少損失近30萬元，并將區(qū)域尾水達(dá)標(biāo)率從 50% 提至 85% 以上，助力優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)品產(chǎn)量增 10%～15% ，年帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)增收35～50 萬元。與此同時(shí)，項(xiàng)目響應(yīng)國家海水養(yǎng)殖生態(tài)監(jiān)管要求，實(shí)現(xiàn)“生態(tài)一經(jīng)濟(jì)一社會(huì)\"效益協(xié)同發(fā)展。

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收稿日期：（2025-08-22）