高效藻類(lèi)塘 + 水生植物塘處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的研究

徐天勇

摘要：利用天然魚(yú)塘、廢棄塘和低洼地等改造成高效藻類(lèi)塘、水生植物塘，采用兩級(jí)高效藻類(lèi)塘和水生植物塘處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水取得了較好的效果，處理系統(tǒng)的CODcr去除率77.4%，NH3-N去除率91.3%，TP去除率66.7%，TN去除率75.9%，水生植物塘對(duì)藻類(lèi)的去除率達(dá)到98.4%。處理系統(tǒng)基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用低，管理維護(hù)方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，節(jié)約能源和可實(shí)現(xiàn)資源化，是一種值得推廣的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：高效藻類(lèi)塘;水生植物塘;水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水;處理

中圖分類(lèi)號(hào)：[S949]? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中，要定期頻繁大量換水來(lái)控制水質(zhì)，換水會(huì)排放大量的養(yǎng)殖廢水，其中的含有大量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，直接排入河流、湖庫(kù)，會(huì)加快富營(yíng)養(yǎng)化的速度。水體水質(zhì)的惡化直接或間接導(dǎo)致水產(chǎn)養(yǎng)殖病害的發(fā)生，給水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)造成損失。采用高效藻類(lèi)塘和水生植物塘技術(shù)處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水，是改善水質(zhì)、實(shí)現(xiàn)資源化的有效途徑。

1? 水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中污染物的種類(lèi)及危害[1]

水產(chǎn)養(yǎng)殖需要添加大量人工配置的飼料，飼料營(yíng)養(yǎng)豐富，大大促進(jìn)了養(yǎng)殖對(duì)象的生長(zhǎng)，但未被利用的飼料和養(yǎng)殖對(duì)象的排泄物殘留在水體中，污染了水體，同時(shí)，水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用的各類(lèi)化學(xué)藥品和抗生素的殘留物也污染了水體。

1.1? pH值

淡水養(yǎng)殖pH值一般控制在6.5～9.0，pH值過(guò)高或過(guò)低，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖都有直接的損害，甚至?xí)斐伤劳觥?/p>

1.2? 溶解氧

水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)象缺氧時(shí)會(huì)出現(xiàn)躁動(dòng)，影響生長(zhǎng)發(fā)育，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)死亡。養(yǎng)殖水體中的溶解氧要控制在5～8 mg/L之間。

1.3? 有機(jī)物

養(yǎng)殖水體中的有機(jī)物主要由未被利用的飼料和養(yǎng)殖對(duì)象的排泄物分解產(chǎn)生的，有機(jī)物含量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)惡化，造成養(yǎng)殖對(duì)象死亡。

1.4? 氨氮

養(yǎng)殖水體中氮的來(lái)源也是未被利用的飼料和養(yǎng)殖對(duì)象的排泄物產(chǎn)生的，還有塘底泥沉積物的氨化分解。氨氮的危害是使水體富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致藻類(lèi)大量繁殖，有些藻類(lèi)有毒，影響?zhàn)B殖對(duì)象生長(zhǎng)。

1.5? 亞硝酸鹽

亞硝酸鹽是氨氮在轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過(guò)程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，亞硝酸鹽會(huì)在水體中積累，造成養(yǎng)殖對(duì)象死亡。

1.6? 磷

飼料中無(wú)機(jī)磷的含量較高，磷殘留在水體中，會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，影響?zhàn)B殖對(duì)象生長(zhǎng)。

2? 水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)及原理

水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中的污染物濃度不高，水處理除了要滿(mǎn)足排放的標(biāo)準(zhǔn)，還需盡量達(dá)到回用的要求，換水不僅造成了水資源的浪費(fèi)，對(duì)于一些冬季需要加溫的養(yǎng)殖種類(lèi)，將這類(lèi)廢水進(jìn)行處理符合養(yǎng)殖用水的需要后回用，還可以降低能耗。水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)主要包括：物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、微生物技術(shù)、藻類(lèi)及底棲動(dòng)物技術(shù)、人工濕地及穩(wěn)定床技術(shù)等。高效藻類(lèi)塘、水生植物塘技術(shù)是利用自然界中微生物、大型植物、小型底棲動(dòng)物、微型藻類(lèi)等，降解水體環(huán)境中有機(jī)物、重金屬、有毒有害無(wú)機(jī)物等污染物[2]。

高效藻類(lèi)塘內(nèi)生長(zhǎng)大量細(xì)菌和藻類(lèi)，細(xì)菌和藻類(lèi)是水生態(tài)系統(tǒng)中兩個(gè)最主要的微小生物，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的水質(zhì)凈化和水生物修復(fù)起重要作用。好養(yǎng)細(xì)菌將含碳有機(jī)物降解為二氧化碳和水，將含氮有機(jī)物降解為氨氮、亞硝酸鹽和硝酸鹽，將含磷有機(jī)物降解為磷酸鹽。藻類(lèi)則利用被好養(yǎng)細(xì)菌降解的物質(zhì)為原料，通過(guò)光合作用生成有機(jī)物，釋放氧氣，供好氧細(xì)菌生長(zhǎng)，達(dá)到處理廢水的目的。藻類(lèi)在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中，能將水體中的有機(jī)物作為同化碳源、氮源及硫源來(lái)富集吸收，故藻類(lèi)能降解農(nóng)藥、碳?xì)浠衔锏然衔?。藻?lèi)細(xì)胞壁是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，帶有負(fù)電荷，有較大的表面積，對(duì)金屬離子可有效地吸收和富集。藻類(lèi)對(duì)病原菌也有較好的去除率，藻類(lèi)在光合作用的同時(shí)不僅傳遞氧也傳遞熱能，同時(shí)藻類(lèi)的光合作用導(dǎo)致水中pH值升高，會(huì)使病原體的壽命縮短[3]。

水生植物對(duì)藻類(lèi)有很好的去除效果，同時(shí)，塘內(nèi)水體中還有鞭毛蟲(chóng)等食藻原生動(dòng)物，因此，將水生植物塘放在高效藻類(lèi)塘之后，可以有效去除高效藻類(lèi)塘產(chǎn)生的藻類(lèi)。水生植物塘對(duì)氮去除有很好的作用，主要是由于底部基質(zhì)吸收、沉淀、植物吸收和微生物轉(zhuǎn)化等綜合作用，基質(zhì)中存在著大量的硝化和反硝化細(xì)菌，植物的根際區(qū)含氧，非根際區(qū)厭氧，因而有利于硝化和反硝化反應(yīng)的進(jìn)行。水生植物塘底部基質(zhì)和植物的截留、過(guò)濾作用，也可以降低水體中磷的濃度[4]。

3? 應(yīng)用實(shí)例

3.1? 高效藻類(lèi)塘

利用的天然養(yǎng)魚(yú)塘、廢棄塘等可以改建成高效藻類(lèi)塘，一級(jí)、二級(jí)高效藻類(lèi)塘串聯(lián)使用，以利于藻類(lèi)的生長(zhǎng)。高效藻類(lèi)塘深度較淺，一般0.3～0.6 m，可建于排水渠內(nèi)或?qū)⑻羶?nèi)隔成渠狀廊道，以增加水體流程，延長(zhǎng)水體停留時(shí)間，廊道寬度一般2～3 m，垂直于廊道設(shè)置若干槳板輪，以進(jìn)行水流混合，水流流速控制在0.35～0.4 m/s，水體停留時(shí)間4～5 d。

3.1? 水生植物塘

結(jié)合地形，對(duì)高效藻類(lèi)塘周邊低洼地或水塘進(jìn)行改造，制造出不同的功能區(qū)：水深1.5 m以下的區(qū)域?yàn)閰捬鯀^(qū);在陸地部分開(kāi)挖至0.5 m深的區(qū)域作為好養(yǎng)區(qū);兩者之間的過(guò)度區(qū)則控制深度在0.5～1.5 m之間區(qū)域作為兼氧區(qū)，三級(jí)水生植物塘交替分布，水體停留時(shí)間15～20 d。深水區(qū)主要種植控制藻類(lèi)好的浮萍、水花生等漂浮植物和改善水質(zhì)效果好的狐尾藻、輪葉黑藻、金魚(yú)藻等沉水植物。淺水區(qū)主要種植美人蕉、菖蒲、蘆葦?shù)韧λ参?，利用水生維管束植物吸收、過(guò)濾藻類(lèi)。在水生植物塘內(nèi)還可以按照一定的比例自然放養(yǎng)以浮游生物為食的鰱魚(yú)、鳙魚(yú)等濾食性魚(yú)類(lèi)，也可以消除部分藻類(lèi)。

4? 結(jié)論

4.1? 整個(gè)處理系統(tǒng)對(duì)污染物的去除率

高效藻類(lèi)塘和水生植物塘聯(lián)用處理系統(tǒng)CODcr的去除率77.4%，NH3-N去除率91.3%，TP去除率66.7%，TN 去除率75.9%。高效藻類(lèi)塘CODcr去除率64.8%，NH3-N去除率78.5%，TP去除率48.9%，TN去除率44.3%。水生植物塘CODcr去除率27.3%，NH3-N去除率59.6%，TP去除率34.8%，TN去除率56.7%。

4.2? 高效藻類(lèi)塘對(duì)污染物的削減作用

二級(jí)高效藻類(lèi)塘Chl-a濃度高于一級(jí)高效藻類(lèi)塘，原因是一級(jí)高效藻類(lèi)塘受進(jìn)水污染物種類(lèi)多和環(huán)境變化大等因素的影響，二級(jí)高效藻類(lèi)塘在一級(jí)高效藻類(lèi)塘的緩沖作用下，藻類(lèi)生長(zhǎng)繁殖的條件比一級(jí)高效藻類(lèi)塘好。在兩級(jí)高效藻類(lèi)塘NH4+N的轉(zhuǎn)化中，不同季節(jié)和溫度會(huì)有不同的轉(zhuǎn)化途徑，夏季主要是藻類(lèi)的同化吸收，其次是NH4+N的揮發(fā)作用，最弱的是硝化作用;秋季主要是硝化作用，其次是藻類(lèi)的同化吸收，最弱的是NH4+N的揮發(fā)作用。兩級(jí)高效藻類(lèi)塘中磷酸鹽可以通過(guò)藻類(lèi)的同化吸收轉(zhuǎn)化和化學(xué)沉淀降低，白天和夜晚有變化，原因是白天藻類(lèi)的光合作用，消耗藻類(lèi)塘中的CO2，使藻類(lèi)塘中pH升高，有利于磷酸鹽與金屬離子結(jié)合發(fā)生沉淀反應(yīng)，而使藻類(lèi)塘中磷酸鹽的濃度降低;到了夜晚藻類(lèi)光合作用停止，藻類(lèi)塘中磷酸鹽濃度會(huì)上升。

4.3? 水生植物塘對(duì)藻類(lèi)的去除作用

經(jīng)監(jiān)測(cè)高效藻類(lèi)塘Chl-a平均出水1.6 mg/L，水生植物塘Chl-a平均出水0.025 mg/L，藻類(lèi)的去除率達(dá)到98.4%，水生植物塘是一種可行的高效藻類(lèi)塘后續(xù)除藻的設(shè)施。漂浮植物浮萍對(duì)藻類(lèi)的生長(zhǎng)有很好的抑制作用，挺水植物美人蕉根系發(fā)達(dá)對(duì)藻類(lèi)的去除有很好的過(guò)濾作用。

4.4? 整個(gè)處理系統(tǒng)的特點(diǎn)

高效藻類(lèi)塘和水生植物塘聯(lián)用處理系統(tǒng)適合不同的處理規(guī)模，處理構(gòu)筑物由各種天然塘系統(tǒng)或經(jīng)簡(jiǎn)單修建而成，處理系統(tǒng)的基建費(fèi)用只有常規(guī)處理方法的1/2或1/3;運(yùn)行費(fèi)用低，往往依地勢(shì)而建，污水可自流，可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，運(yùn)行費(fèi)用只有常規(guī)工藝的10%～50%;管理維護(hù)方便，只需要正常的管理和維護(hù);工程簡(jiǎn)單易行，沒(méi)有復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備;運(yùn)行穩(wěn)定可靠，無(wú)需污泥處理，出水水質(zhì)穩(wěn)定，可以滿(mǎn)足回灌農(nóng)田、水產(chǎn)養(yǎng)殖或景觀用水的需要;廢水處理是一個(gè)自然過(guò)程，最終產(chǎn)物是二氧化碳、水等，不會(huì)形成二次污染。

4.5? 需持續(xù)研究的課題

生物技術(shù)主要依靠自然生長(zhǎng)的藻類(lèi)、植物等降解污染物，受光照、氣溫等環(huán)境因素的影響明顯，當(dāng)夏季氣溫過(guò)高或冬季溫度較低時(shí)，藻類(lèi)的生長(zhǎng)受到抑制而影響處理效果;處理系統(tǒng)出水中的藻類(lèi)含量不穩(wěn)定;藻類(lèi)等沉積物在塘內(nèi)逐步聚集，處理效率會(huì)隨之降低。

參考文獻(xiàn)

[1] 何連生，蔣進(jìn)元，孟睿，等. 水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水治理技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2010.

[2] 周剛，周軍. 污染水體生物治理工程[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[3] 彭劍峰，宋永會(huì)，劉瑞霞. 城市黑臭水體綜合整治技術(shù)和管理研究[M]. 北京：科學(xué)出版社，2018.

[4] 王麗. 高效復(fù)合生態(tài)污水治理技術(shù)[M]. 北京化學(xué)工業(yè)出版社，2010.