吳小軍， 呂 軍

（河南省水產(chǎn)科學(xué)研究院鄭州450044）

隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，土地資源的稀缺性越來越明顯，人多地少矛盾日益突出。經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了環(huán)境污染, 水產(chǎn)品產(chǎn)量提高引起水質(zhì)惡化,進(jìn)而影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。近幾年，環(huán)保整治行動在全國各地實施，造成水產(chǎn)養(yǎng)殖面積不同程度的縮減，各地實施的撤網(wǎng)還湖、還江、還海、關(guān)停污染嚴(yán)重的小型養(yǎng)殖場等，造成水產(chǎn)養(yǎng)殖壓力不斷加大，轉(zhuǎn)變水產(chǎn)養(yǎng)殖方式十分緊迫。傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖被逐漸壓縮，水產(chǎn)行業(yè)不斷探索新的養(yǎng)殖模式和發(fā)展方向。設(shè)施漁業(yè)通過循環(huán)用水和污水處理實現(xiàn)高密度養(yǎng)殖，是一種環(huán)保型節(jié)水型可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。

受控式集裝箱循環(huán)水綠色生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)，作為設(shè)施漁業(yè)工廠化養(yǎng)殖的一種新模式，被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部評為“2018年十項重大引領(lǐng)性農(nóng)業(yè)技術(shù)”。受控式集裝箱養(yǎng)殖與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式相比，具有節(jié)約水資源、土地資源、養(yǎng)殖密度高、飼料利用率高、建設(shè)周期短、移動性強(qiáng)、污染少、捕獲簡單、抵御自然能力強(qiáng)、病害可控等優(yōu)點。另外此類型循環(huán)箱滿足標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)所需條件，生產(chǎn)成本低，適合大范圍推廣。

現(xiàn)有的集裝箱養(yǎng)殖尾水處理方式能耗高，效益低，2018年9月至2019年9月河南省水產(chǎn)科學(xué)研究院在河南水投華銳水產(chǎn)有限公司開展了生態(tài)化尾水處理循環(huán)再利用的研究和示范應(yīng)用，取得了很好的效果。

1 材料與方法

1.1 生態(tài)湖的構(gòu)建

項目實施地河南水投華銳水產(chǎn)有限公司現(xiàn)有沉淀池長120 m，寬8 m，深2.5 m，養(yǎng)殖季節(jié)平均水深2.0～2.2 m，主要功能是集裝箱養(yǎng)殖尾水沉淀池?，F(xiàn)將其改造為受控式集裝箱養(yǎng)殖尾水生態(tài)化處理池，構(gòu)建生態(tài)化養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)。

1.2 工藝流程

試驗將長120 m，寬8 m的生態(tài)湖分成8個功能區(qū)，生態(tài)湖水質(zhì)凈化工藝如下：

工藝流程：養(yǎng)殖尾水→沉淀池→一級生物浮床生物凈化區(qū)→生物濾壩→轉(zhuǎn)筒式生物膜凈化區(qū)→二級生物浮床凈化區(qū)→一級臭氧氧化區(qū)→三級生物浮床凈化區(qū)→臭氧消毒區(qū)→循環(huán)再利用。

1.3 工作原理

養(yǎng)殖尾水通過管道流入沉淀池，魚類糞便殘餌在這里進(jìn)行自然沉淀后，通過一級生物浮床對水體中的有機(jī)物吸收后，通過由毛刷組成的生物濾壩進(jìn)行生物過濾。厭氧、兼性厭氧反應(yīng)在這里進(jìn)行，高分子難降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿右妆唤到獾挠袡C(jī)物，然后進(jìn)入轉(zhuǎn)筒式生物膜凈化區(qū)并經(jīng)過曝氣和臭氧氧化處理。硝化、反硝化在這里進(jìn)行，有機(jī)物、氨氮等有害物質(zhì)分解或被浮床上的水生植物吸收利用水體得以凈化。最后經(jīng)過臭氧殺菌消毒后送入養(yǎng)殖箱體循環(huán)利用。轉(zhuǎn)筒式生物膜凈化系統(tǒng)內(nèi)裝有竹子、火山巖等生物濾料。

1.4 檢測項目

化學(xué)需氧量COD采用重鉻酸鹽法HJ828-2017，亞硝酸鹽氮采用離子色譜法HJ84-2016，總氮TN使用紫外分光光度計HJ636-2012，總磷TP 采用GB/T11893-1989分光光度計法。水質(zhì)指標(biāo)每隔一個月檢測1 次，連續(xù)3 個月。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 養(yǎng)殖結(jié)果

試驗時間2018年9月-2019年9月，該生態(tài)凈化系統(tǒng)負(fù)擔(dān)8個集裝箱養(yǎng)殖箱體。南美白對蝦純淡水養(yǎng)殖4個箱,巴沙魚4個箱。其中南美白對蝦純淡水養(yǎng)殖4個箱養(yǎng)殖水體150 m3，經(jīng)過三個多月的養(yǎng)殖，產(chǎn)出南美白對蝦296 kg，規(guī)格60～80 尾/kg。

2.2 檢測結(jié)果

試驗檢測結(jié)果如下表。

2.1 化學(xué)需氧量COD的變化

處理前及凈化處理后各項水質(zhì)指標(biāo)匯總表

生態(tài)化尾水處理系統(tǒng)對養(yǎng)殖水體化學(xué)需氧量COD的總?cè)コ?9.8%，處理后的化學(xué)需氧量COD質(zhì)量濃度均顯著低于處理前進(jìn)水濃度，并隨時間表現(xiàn)出整體下降的趨勢,處理后水質(zhì)低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996一級A（COD＜50mg/L）排放要求和滿足《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB11607-89養(yǎng)殖用水水質(zhì)指標(biāo)要求。

圖1 處理前、凈化處理后水體COD濃度的變化

2.2 營養(yǎng)鹽含量變化

2.2.1 氨氮NH4+-N

生態(tài)化養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)對水體中的氨氮有很好的凈化效果。在轉(zhuǎn)筒式生物膜凈化設(shè)備和人工種植的水生植物以及臭氧的強(qiáng)氧化的共同作用下，氨氮由最高的1.96 mg/L 降到0.2326mg/L，去除率為88.16%。由此證明水生植物對水體中的氨氮有很強(qiáng)的吸收作用，同時生物轉(zhuǎn)筒填充了比表面積大的碎竹子段和火山巖等填料，運行一段時間后填料上面形成大量的細(xì)菌，細(xì)菌的生長老化脫落硝化和反硝化作用交替進(jìn)行，使水體中非離子氨降低，有效地凈化了水質(zhì)。

圖2 處理前、凈化處理后水體NH4+-N濃度的變化

2.2.2 亞硝酸鹽氮NO2--N

本次試驗經(jīng)生態(tài)化養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)處理后的水體，經(jīng)多次檢測亞硝酸鹽含量很低，處理效果顯著，在實驗結(jié)束時，NO2--N仍然維持在很低的水平。

2.2.3 總氮TN

生態(tài)化治理和生物膜共同作用，隨著周期的延長生態(tài)化處理系統(tǒng)的總氮呈下降趨勢，總氮初始濃度均為3～4 mg/L以上，處理后濃度為0.5985～0.89 mg/L，去除率分別為73.2%和85.7%。生態(tài)化處理系統(tǒng)對總氮的吸收主要是因為植物根區(qū)附近存在多個好氧、缺氧及厭氧的小區(qū)間，因此，污水在這些小區(qū)間可以交替實現(xiàn)硝化與反硝化作用，從而去除有機(jī)氮；而無機(jī)氮則是水生植物生長必不可少的營養(yǎng)元素，通過水生植物的生長可以完成對無機(jī)氮的去除，同時系統(tǒng)中總氮的去除機(jī)制是多樣的，由毛刷及鵝卵石組成的生態(tài)壩不但阻止過濾了一定量的顆粒物，同時毛刷及鵝卵石的表面生長了大量微生物，微生物的生長吸收了水體中有機(jī)質(zhì)，使水質(zhì)得以凈化；轉(zhuǎn)筒生物膜凈化系統(tǒng)中的竹子濾料纖維素的分解在整個總氮的降解過程中又提供了大量碳源，充足的碳源保證了C/N比例，提高了系統(tǒng)凈化效率。

圖3 處理前、凈化處理后水體總氮濃度的變化

2.2.4 總磷TP

生態(tài)化養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)對總磷有很好的去除效果。在生態(tài)植物浮床和生物膜凈化系統(tǒng)的共同作用下，總磷去除率達(dá)到了86.5%。水生植物吸收攝取和生化濾料上微生物的生長對水體中磷的降低起到了很好的凈化作用。

圖4 處理前就、凈化處理后水體總磷TP

3 討論

3.1 生態(tài)化處置和生物膜處理同時使用

工廠化養(yǎng)殖水處理大多單純使用生物膜處理技術(shù)能耗高，水處理工藝中引入生態(tài)植物浮床生態(tài)化處理方法，可有效的降低水處理工藝中的能耗，值得推廣應(yīng)用。

3.2 選擇合適的水培水生植物

利用浮床種植水生植物可以達(dá)到很好的養(yǎng)殖水體凈化效果。本次試驗選擇了多種水生植物的種植，其中空心菜、千屈菜生長較好，美人蕉、紅、黃燕尾長勢較差，所以水生植物品種的選擇至關(guān)重要。

3.3 轉(zhuǎn)筒式生物膜凈化系統(tǒng)效果顯著

生態(tài)化處理系統(tǒng)中轉(zhuǎn)筒式生物膜凈化系統(tǒng)內(nèi)填充的竹子濾料在整個凈化過程中提供了大量的碳源，保證了整個系統(tǒng)的C/N比，提高了凈化效率。

3.4 臭氧的應(yīng)用對疫病預(yù)防起到很好防控作用

凈化系統(tǒng)中投加了充足的臭氧,提高了水體中的ORP氧化還原電位。養(yǎng)殖水體ORP的提高促進(jìn)了好氧微生物種群的繁殖，好的生態(tài)系統(tǒng)得以重建；水處理工藝末端，利用臭氧殺菌消毒對疾病的發(fā)生起到了很好的防控效果。

4 結(jié)論

通過本次試驗和數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明，生態(tài)化水處理系統(tǒng)對COD、總氮TN、氨氮NH4+-N 和總磷TP的去除率分別達(dá)到了39.8%、85.7%、88.16%和86.5%，效果顯著，各項指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB11607-89養(yǎng)殖用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，凈化后的養(yǎng)殖尾水循環(huán)再利用實現(xiàn)了零排放，生態(tài)化處理工藝的引入大大降低了工廠化循環(huán)水處理的能耗，節(jié)能、減排綠色養(yǎng)殖得以體現(xiàn)。