水产养殖尾水的处理方法
更新时间:2025-06-30 12:26:05 来源/作者:海洋与渔业杂志
水产养殖尾水处理首次明确写入2025年中央一号文件,标志着国家层面对这一问题的重视达到了前所未有的高度。水产养殖尾水指标主要包括氮、磷、有机物和悬浮物等,此外,pH过高或过低也会对养殖水环境造成危害。氮、磷和有机物的来源主要是饲料和有机肥料,养殖生物只能利用一部分氮、磷和有机物,其余多数散布在养殖水体或底泥中,造成养殖水体氮、磷、COD等指标超标;养殖动物的排泄物、残饵、其他次级代谢物以及水体部分浮游生物则组成了养殖水体的悬浮物。水产养殖品种、饲料种类、养殖方式和管理水平等均会影响养殖水质状况,这些因素共同决定了尾水成分组成以及生态环境风险。根据水产养殖尾水中富营养物的特性及处理需求,水产养殖尾水处理方法从原理上可分为物理方法、化学方法和生物方法三大类。
一、物理方法
物理方法主要通过物理作用分离和去除尾水中的悬浮物,同步去除悬浮物中的氮、磷、COD。物理方法是尾水处理的基础环节。其工艺流程简单、成本低,适合在养殖场尾水初级处理阶段应用,主要包括沉淀法、过滤法、气浮法离心与旋流分离法等。
1.沉淀法
沉淀是一种广泛使用的养殖尾水处理方法。一般情况下,养殖尾水流入处理系统后,由于流速降低,尾水中的固体物质在重力作用下沉淀,从而使固体物质与水分离。沉淀法分离效果好,简单易行,运行成本低,适合处理大颗粒悬浮物,但对细颗粒物和溶解性物质的处理效果有限。在实际应用中,一般通过沉淀池进行沉淀,比如常见的“三池两坝”尾水处理系统中,沉淀池是其中的一“池”。通常通过优化设计参数(包括沉淀池的深度和尾水停留时间)以提高对悬浮物去除效率。沉淀通常作为一个初始步骤,然后是过滤等其他处理步骤,以减少悬浮物的负荷。沉淀物或污泥收集在沉淀池底部,需要定期清除和适当处置或进一步处理。沉淀法多应用于“三池两坝”、人工湿地等室外池塘尾水处理系统。
2.过滤法
过滤法通过砂石、陶粒、纤维等介质截留尾水中的颗粒物,广泛应用于多介质过滤器和微滤机中,适合进一步去除细小颗粒悬浮物。当尾水通过过滤设施后,滤液中不含大于过滤设施孔隙的颗粒物。过滤虽能进一步去除细小颗粒悬浮物,但其不能去除溶解的富营养物质。因此,大多数情况下,过滤也会与其他系统耦合,以实现尾水有效净化。过滤法应用较为广泛,“三池两坝”、人工湿地、“一池一渠”、三级过滤等室外池塘尾水处理系统,以及工厂化循环水养殖尾水处理系统等一般均会用到过滤法。
3.气浮法
对一些相对密度接近于水的细微颗粒,因其自重难以在水中下沉或上浮,可采用气浮法。此法将空气打入尾水中,并使其以微小气泡的形式由水中析出,尾水中密度近于水的微小颗粒状的物质黏附到气泡上,并随气泡升至水面,形成泡沫浮渣而被去除。该法处理效果显著,但设备复杂,运行成本相对较高。一般用于工厂化循环水养殖尾水处理系统。
4.离心与旋流分离法
该方法是使养殖尾水在设备中高速旋转,由于悬浮颗粒物和水的质量、密度不同,受到的离心力也不同,进而使得悬浮颗粒物和尾水分别通过各自出口排出,从而净化养殖尾水。常用于岸基一体化设备尾水处理系统和工厂化循环水养殖尾水处理系统。
二、化学方法
化学方法通过化学反应去除尾水中的溶解性富营养物质和部分难降解有机物,通常用于辅助或强化物理方法和生物方法无法有效处理的富营养物去除。
1.高级氧化法
高级氧化法利用过氧化氢、臭氧等降解水产养殖尾水中的难降解有机物,进而降低尾水COD。有研究证实,使用高级氧化法也可以降解尾水中的雌激素和抗生素。近年来,高级氧化技术逐步应用于部分工厂化循环水养殖尾水处理系统,其去除率高且副产物少,但工艺复杂,运行管理要求高。
2.电化学法
电化学处理是一种利用电流通过电极产生氧化还原反应,去除水中的无机氮等富营养物,可以有效降低养殖尾水中氮的浓度,达到排放标准。电化学处理具有去除效率高、操作设备体积小等优点。但其处理受到pH、电极材料、电流和尾水中营养物质浓度等因素的影响。电化学还可同时去除水产养殖尾水中的其他有机物。目前,该方法已应用于部分设施化养殖系统的尾水处理。
3.化学沉淀法
化学沉淀法主要用于去除尾水中的溶解性营养盐和部分重金属。例如,通过投加石灰等,使溶解性物质等形成不溶性沉淀物并分离出去。此方法对尾水中磷的去除效果显著,常作为防治富营养化的核心技术之一,但沉淀物的后续处理仍需进一步研究优化。该方法在部分室外池塘尾水处理系统中已有应用。
三、生物方法
生物方法利用微生物或植物的代谢作用,降解或吸收尾水中的氮、磷和有机物等,是一种生态友好的处理方式。与物理和化学方法相比,生物方法运行成本低,处理效果稳定,但对运行环境和时间有较高要求。
1.生物膜法
生物膜法是使尾水流经固体填料,微生物附着在固体填料表层,大量繁殖后形成污泥垢状的生物膜,生物膜可以吸附、降解养殖尾水中的富营养物,能起到净化尾水的效果。生物膜法在水产养殖尾水处理中应用最为广泛,现有的各种尾水处理方法中基本均有应用,如三池两坝系统过滤坝中的基质、人工湿地的基质、各种系统中的生物浮床、工厂化循环水养殖尾水处理系统中的生物流化床等。
2.生物絮团方法
生物絮团是一种通过在养殖系统中添加外部碳源或提高饲料碳含量来改善水质的技术。这种方法通过刺激异养细菌生长来促进氮的吸收,其中细菌可以通过硝化过程将氨转化为硝酸盐。生物絮团也可作为饲料被水产养殖物种吸收,其吸收量取决于物种、絮团大小、絮团密度、摄食性状和动物体型。生物絮团技术为水产养殖业提供了一种可持续的工具,已广泛应用于水产养殖业,尤其是高位池对虾养殖模式。
3.微藻净化法
微藻可有效地去除养殖尾水中的营养物质,产生的生物量可以转化为有用的产品,如鱼饲料或生物能源。在处理过程中应考虑两个主要因素:尾水的质量或特性以及要使用的微藻种类。在室外池塘尾水处理系统部分环节增加微藻光反应器,可有效提高净化效率。近年来,利用细菌和微藻的互利共生关系(细菌为微藻提供二氧化碳和无机营养盐,微藻为细菌提供氧气)构建的菌藻共生净化系统也开始应用,可进一步提高净化效率。
4.水生植物净化法
水生植物在生长代谢过程中可吸收利用养殖尾水中的营养盐等,将其转化为自身物质,有效减少水产养殖水体中的富营养物。同时,植物生长进行呼吸作用和光合作用,产生鱼类呼吸需要的氧气,为水产养殖动物的生长活动提供条件。水生植物的种类需要结合养殖场所的环境确定,并且要做好系统的构建,保证植物可以发挥应有的作用。常见的水生植物有水芹、芦苇、水葫芦、空心菜、轮叶黑藻、狐尾藻等,在各种室外池塘养殖系统和尾水处理系统中广泛应用。
5.水生动物净化法
滤食性水生动物可通过摄食过滤水体中有机物颗粒和浮游动植物,降低水体颗粒悬浮物和藻类含量,增加水体透明度。常见的滤食性水生动物有鲢鱼、鳙鱼、河蚌、扇贝等。滤食性水生动物一般作为套养品种构建立体生态系统,既可改善水质,又能增加饵料利用率,起到净化水质的作用。在室外池塘养殖系统和尾水处理系统中广泛使用。
上述物理、化学和生物处理方法在水产养殖尾水处理方面各有其优势和局限。由于水产养殖尾水成分复杂,采用某项单一方法很难实现尾水的达标排放。在实际养殖生产中需要根据特定应用场景,因地制宜因塘制宜采用多种方法组合形成高效、经济、环保的“一塘一策”尾水处理模式。
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