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关键词:水产养殖废水;处理技术;物理方法;生化法
1养殖废水污染物成分
养殖水体的主要污染物包括:有机物、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、磷等,其主要特点是:水量大、污染物种类少、含量变化小。污染物主要为有机物和氮、磷等营养盐类。水产养殖废水大部分为轻度污染水体,污染负荷较低。治疗也比较容易。有的养殖废水甚至不需要物化处理,直接用生物法处理即可达到排放要求。
1.1 有机质
水环境中有机物含量过高,很容易造成水质恶化,并且有机物分解时会大量消耗溶解氧。水产养殖废水中的有机物主要来自鱼、虾、蟹等未利用的残留饵料和养殖水产品的排泄物。
1.2 氮气
氨氮:当水体中TN浓度超过0.5mg/L时,对鱼类有毒。水体中的氨氮包括非离子氨氮(NH3-N)和离子氨氮(NH4+-N)。 NH3-N 毒性很大。当其浓度在0.02-0.05mg/L之间时,会降低水产品的质量。免疫力下降,导致海鲜疾病甚至死亡。水产养殖废水中的氨氮主要来源于饲料残渣、水产品排泄物、死亡、腐烂的植物以及池底沉积物氨化分解形成的物质。
硝态氮:硝态氮主要包括硝酸盐和亚硝酸盐。硝酸盐对水生生物毒性较小,但亚硝酸盐对水生生物危害很大,因为亚硝酸盐会将亚铁血红蛋白氧化成不具有输送氧气功能的高铁血红蛋白。氧气不能正常输送,造成缺氧。
亚硝酸盐是氨化水产养殖水体中饲料和粪便分解过程中硝化细菌转化而来的。它是养殖污水中污染物的中间产物,非常不稳定。
硝酸盐是含氮有机物无机化最后阶段的产物。在有氧条件下,亚硝酸盐可氧化成硝酸盐。在厌氧条件下,硝酸盐在微生物的作用下可转化为硝酸盐。亚硝酸盐。
1.3磷
饲料中磷含量很高,但水产品只能吸收一小部分,约为17.4%,大部分磷排入附近水域,造成富营养化。水体中的磷主要来源于饲料残渣。磷是鱼鳞和鱼骨必需的营养物质。
1.4 悬浮颗粒物总量
TSS包括悬浮在水中的直径在1~100μm之间的不可沉积的悬浮固体和直径大于100μm的可沉积的悬浮固体。 TSS 会对鱼类产生毒性作用,导致它们生长缓慢甚至死亡。总悬浮颗粒物(TSS)也来自水产品的残留饵料和排泄物。
2水产养殖废水的物化处理方法
2.1 物理
在水产养殖废水的物理处理中,最常用的是机械过滤和泡沫分离技术,这两种技术均用于废水的预处理。
机械过滤的原理是屏障吸附,是最基本的污水处理方法。水产养殖废水中的残留饵料和水产品排泄物大部分以悬浮颗粒的形式存在,物理过滤技术是去除其最便捷有效的方法。在水产养殖废水的处理中,机械过滤器的过滤效果较好,是目前最常用的过滤器;砂滤器还可以有效去除水产养殖残留饵料和粪便中的大颗粒,常用于循环水养殖。养殖场。然而,机械过滤不能有效去除 COD、BOD、N 和 P。
泡沫分离技术也常用于水产养殖废水的预处理。水产养殖废水中通入空气后,会形成微小气泡。废水中的一些表面活性污染物会被微小气泡吸附并随气泡漂浮形成泡沫。分离泡沫可以去除这部分溶解和悬浮的污染物。由于泡沫分离技术在去除有毒有害污染物的同时,还为养殖水体提供了必要的溶解氧,有效维护了养殖水体的水环境,促进了养殖水产品的生长发育。
2.2 化学法
处理水产养殖废水的化学方法通常是化学氧化法。常用的氧化剂有臭氧、过氧化氢、二氧化氯、液氯等。氧化剂具有氧化分解难生物降解的溶解性有机物的功能,是水产养殖废水深度处理的主要手段。
臭氧具有强氧化性。其原理是在水中分解的中间物质可以通过自由基(-OH)分解可生物降解且难以被一般氧化剂氧化的溶解有机物。用臭氧处理废水,不仅可以增加水体中的溶解氧,提高养殖水体的含氧量,而且可以快速消除细菌、病毒、氨等有毒有害成分,从而净化养殖废水,改善养殖水质。 。据有关资料显示,臭氧在鱼虾养殖废水处理中具有良好的实际应用效果。日本Shingo Iteng采用臭氧处理海水,研究发现,臭氧可消除海水中99.9%的各种细菌[1]。 1994年至1995年间,杰克进行了13次臭氧水处理测试。当臭氧剂量达到0.59mg/L时,杀菌率可达99.12%。另外,臭氧还能快速降低养殖废水的COD,提高溶解氧含量。并且可以大大降低水中NH3-N和亚硝酸氮的浓度,但消耗的臭氧量也比较大。
一般来说,化学氧化虽然具有处理效率高的优点,但需要专用设备且价格昂贵,且试剂过量易造成二次污染。目前,臭氧氧化技术已在美国、欧洲和亚洲的日本广泛应用于海水养殖循环水处理。
2.3 物理化学方法
物理和化学方法相结合的综合方法是废水处理的主要方法之一,如化学沉淀,通过添加一定的化学絮凝剂,然后进行沉淀,去除废水中的颗粒物和无机物。
近年来,许多研究人员对臭氧氧化与膜技术的结合产生了兴趣。朱等人。发现在陶瓷微滤膜前使用臭氧进行初级处理不仅可以提高污染物的去除率,而且对缓解膜污染也有重要作用;施利希特等人。将臭氧与地表水混合,然后通入膜组件。 ,可以提高有机物的降解率,也可以缓解膜污染;崔等人。进行了将膜与臭氧结合的试点研究,证明在臭氧存在的情况下,膜的通量将保持在稳定值,并且能够很好地降解污染物。膜分离技术与高级氧化技术耦合对废水进行深度处理,不仅可以利用膜截留浓缩废水中的有毒有害物质,还可以利用高级氧化技术中的氧化剂降解膜截留的污染物。这样一来,这种耦合技术一方面解决了膜分离浓水的二次污染问题,缓解了膜污染问题。另一方面,也增加了高级氧化技术中氧化剂与污染物接触的概率,提高了其效率。氧化基团的利用效率[2]。该技术目前正在被众多学者研究和实验,是未来污水处理的主要发展方向之一。
3 养殖废水生物处理方法
与BOD、N、P去除效率较低的物理方法相比,化学方法成本较高,且易造成二次污染。以生物技术为核心,可以有效去除养殖废水中的污染物,而不会对环境造成任何危害。二次污染。目前该方法已广泛应用于水产养殖废水处理及其他污水处理中。
生物法用于处理养殖废水,主要利用藻类、微生物等吸收、降解养殖废水中的有机物、N、P。
3.1 生物规律
3.1.1藻类防治方法
(1)大海藻处理养殖废水
大型藻类可以通过光合作用吸收并固定水中的有机物、N、P等营养物质,同时向水中释放氧气。它们具有生命周期长、生长快的特点,是海域重要的初级生产者。在福建、广东、江苏、山东、浙江沿海进行的芦笋栽培试验表明,芦笋在海水中能生长增重20-800倍。杨玉峰分析了龙须草组织中的氮、磷含量,发现龙须草含有0.25%的氮和0.03%的磷。也就是说,每养殖一吨龙须菜,相当于从水中转移了2.5公斤的氮和0.03公斤的磷。身体。 。这说明大型海藻降低水体营养负荷的效果非常明显[3]。
(2)微藻处理养殖废水
由于微藻必须吸收水体中的N、P等营养物质,因此对养殖废水有一定的处理作用。微藻在污水处理中的有效性研究已有报道。
吴佩茹曾研究过微藻处理水产养殖废水中氮、磷的可行性。通过实验培养分析,微藻适合水产养殖中氮、磷的处理[4]。王丽英曾对微藻对红茴香种植废水的净化效果进行了实验研究。小球藻、螺旋藻、盐藻对红鳍东方藻养殖废水都有一定的净化作用。其中,小球藻的净化效果最好[5]。
3.1.2 微生物控制方法
水产养殖废水中的氮主要有三种形式:有机氮、NH3-N和NOx-N。在微生物的作用下,这些形式的氮可以相互转化。主要转化顺序为:氨化→吸收同化→硝化→反硝化。异养微生物通过氨化作用将氨基酸等有机氮转化为NH3-N,硝化细菌通过硝化作用将NH3-N转化为NOx--N。在缺氧条件下,NOx-N通过微生物发生反应。硝化作用转化为N2,不溶于水的N2溢出水面,从而达到脱氮的目的。
生物除磷主要是通过聚磷菌(PAOs)来完成的。在厌氧条件下,聚磷酸盐细菌吸收低分子脂肪酸(VFA)合成体内高能量储存产物聚-B-羟基丁酸(PHB),并从中获取能量来吸收污水中的有机物。在有氧环境下,积磷细菌分解体内的PHB,吸收废水中的磷酸盐形成聚磷酸盐,最终通过排泥实现除磷。
通过大量研究发现,微生物对废水中N、P的处理效率可达90%以上。对于水产养殖废水来说,主要污染物是N和P,利用微生物进行处理具有很强的针对性。
生物吸磷过量的发现促进了废水生物除磷技术的发展。孙福林进行了富磷菌处理水产养殖废水的研究。利用聚磷菌吸收N、P的氧化沟工艺和序批式活性污泥法(SBR)对N、P具有优良的处理效果[6]。
4 人工湿地方式
人工湿地(Constructed Wetlands)模拟自然湿地生态系统,也称人工湿地。人工湿地从利用生态出发,废水处理是系统内植物、基质和微生物之间物理、化学和生物相互作用的综合结果。通过基质过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收、微生物代谢等多种途径,去除养殖废水中的N、P、有机物、SS、重金属和病原微生物。
通过查阅历史资料可以发现,我国第一座人工湿地是1987年天津环保院建设的芦苇湿地项目,该湿地项目日处理废水规模为1400立方米。 1988年至1990年,北京市环境保护研究院还在北京市昌平县建了一座。芦苇湿地处理系统,日处理废水规模500m3。 1990年7月,国家环保总局华南环境保护研究院在深圳兴建了白尼坑人工湿地工程。日处理废水量可达3100m3。经过水质检测,证明该湿地具有良好的污染物去除效果,堪称湿地治理的首创。此后,研究人员开始对人工湿地的建设方法、污染去除效果和机理进行较为系统的研究。目前,人工湿地污水处理技术在我国发展迅速,具有良好的应用前景。一般情况下,人工湿地的BOD去除率为85%~95%,COD去除率可达80%以上。数据如下(综合-35%*)。
水产养殖废水的特点是污染物浓度低、废水排放量大,在水处理过程中不能长时间滞留在处理设备中。因此,对于养殖废水,宜建立人工湿地生态系统进行集中处理。
结论
近年来,中国社会的快速发展是以牺牲环境为代价的。水产养殖业规模扩大、产量增加,也产生了更多的水产养殖污染物。然而,要实现建设繁荣民主文明和谐美丽廉洁社会的伟大目标,离不开环境保护和可持续发展。因此,我们必须认真研究水产养殖废水处理技术及其应用,进一步推动水产养殖业向生态健康、可持续的方向发展。从目前成熟的养殖废水处理技术和正在研究试验的处理技术来看,物理、化学、生物相结合的综合处理方向是最有效、应用最广泛的方法。生物膜处理和湿地处理技术是未来蓬勃发展的方向