水产养殖废水的处理方法
郑佳瑞
(河北科技师范学院,河北昌黎 066600)
海水养殖业产生的大量有机富营养化废水的排放对水环境造成的影响已引起广泛重视,养殖环境的恶化,已经成为制约我国海水养殖业健康持续发展的关键因素。人们已认识到治理污染废水对环境的重要性,污染废水的处理方法主要有物理处理法、化学处理法、物理化学处理法、生物处理法。一般认为生物处理是最经济有效的手段,并且符合生态学及可持续发展的观点。
溶解氧,对维护养殖水体生态环境有良好作用。
2 化学处理技术
海水工厂化养殖废水存在养殖生物排泄物等
悬浮物,以及氨氮、可生物降解有机物等物质,而且也存在难生物降解有机物。因此,利用臭氧、过氧化氢、二氧化氯、漂白液等化学氧化剂的氧化作用,氧化分解难生物降解溶解态有机物是养殖废水深度处理的主要手段。臭氧氧化技术已在西欧、美国和日本被广泛应用于海水养殖系统的循环水处理[5]。此外,臭氧不仅能快速降低海水COD,而且还可大大降低水体中氨氮和亚硝酸盐浓度[3]。但所消耗的臭氧量很大。因此采用O3/UV工艺,既能提高处理效率又可减少臭氧的用量。用O3/UV技术净化湖水可达到水质净化及水体增氧的目的[6]。
1 物理处理技术
常规物理处理技术主要包括过滤、中和、吸附、沉淀、曝气等处理方法,是废水处理工艺的重要组成部分。对于工厂化养殖废水的外排和循环利用处理,机械过滤和泡沫分离技术处理效果较好。
1.1 过滤技术
由于养殖废水中的剩余残饵和养殖生物排泄物等大部分以悬浮态大颗粒形式存在,因此采用物理过滤技术去除是最为快捷、经济的方法。常用的过滤设备有机械过滤器、压力过滤器、沙滤器等[1]。在实际处理工程中,机械过滤器(微滤机)是应用较多、过滤效果较好的方式。沸石过滤器兼有过滤与吸附功能,不仅可以去除悬浮物,同时又可以通过吸附作用有效去除重金属、氨氮等
[2]
溶解态污染物。1.2 泡沫分离技术
自20世纪70年代,泡沫分离技术已在工业废水处理中得到广泛应用。其原理是向被处理水体中通入空气,使水中的表面活性物质被微小气泡吸着,并随气泡一起上浮到水面形成泡沫,然后分离水面泡沫,从而达到去除废水中溶解态和悬浮态污染物的目的。由于泡沫分离技术不仅可以将蛋白质等有机物在未被矿化成氨化物和其他有毒物质前就已被去除,避免了有毒物质在水体中积累
[4]
[3]
3 生物修复技术
生物修复包括生物降解、生物吸收、积累和转化等,生物修复可以利用作用生物自身的功能消除污染物或改变污染物的存在形态而降低其毒性,使退化的或破坏了的生态系统得以恢复或重建。生物修复最大的特点是在系统内不引入大量的外来物质,靠作用生物自身的能量而起作用;另一方面,在适宜的条件下作用生物自行繁衍,不需要或极少需要人为施加能量,是一个自发过程。生物修复包括微生物作用、植物作用及水生动物作用等。
3.1 微生物作用
目前国内外使用最多的微生物净化技术是投菌技术和生物膜技术等。
投菌技术是直接向污染水体中接入外源的污染降解菌,然后利用投加的微生物激活水体中原本存在的可以自净的、但被抑制而不能发挥其功效的微生物,并通过它们的迅速增殖,强有力地钳
,而且可向养殖水体提供所必需的
制有害微生物的生长和活动,从而消除水域中的有机污染及水体的富营养化。目前国内外常用的有集中式生物系统(centralbiologicalsystem,CBS)、高效复合微生物菌群(EM)及固定化细菌等技术。
CBS技术是由美国CBS公司的科学家开发研制的一种高科技生物修复技术,它是由几十种具备各种功能的微生物组成的一个良性循环的微生物系统。重庆桃化溪在2000年3-4月间曾使用CBS技术净化河水。结果显示,BOD的去除率为83.1%~86.6%,COD的去除率为74.3%~80.9%,氮的去除率为53%~68.2%,磷的去除率为74.3%~80.9%,净化效果十分明显[7]。固定化微生物技术是通过一定的包埋方式将生化处理菌种固定在一个适宜其繁殖、生长的微环境中的技术,从而达到有效降解养殖废水中某些特定污染物的目的[8]。目前一般是经过富集、培养、筛选得到的高密度生化处理混合菌,包埋在海藻酸钠、PVA等凝胶材料中[1],结果使天然海水环境中相对贫乏的菌种在包埋体系中形成优势菌种,并且使包埋体系中的生化处理菌不易随意流失,从而达到有效处理养殖废水的目的。由于固定化微生物密度高、活性强、反应速度快,与常规的微生物挂膜生化处理技术相比,对氨氮和某些难生物降解有机物具有显著去除作用,因此该技术有望成为海水工厂化养殖废水处理的重要生化处理技术。
生物膜技术是废水连续流经固体填料(碎石、塑料填料等),在填料上就会生成生物膜,生物膜繁殖着大量的微生物,起到净化废水的作用,生物膜法有多种处理构筑物,其中有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化和生物流化床等。也可通过共代谢作用,利用微生物和植物或动物的共同作用来得到除污效果
[10]
[9]
等[11]。在小水体的鱼类养殖系统中,利用海藻吸收养殖废水中的无机营养盐,能减少水体中约50%的NH4-N,同时海藻的净产量可以提高18%[12],另外,大型海藻对污染环境也具有较强的耐受力和清洁作用,有报道表明在受金属和有机污染的海区种植大型海藻,可以提高水体DO,降低BOD、POC以及铜、锌、铅和镉等金属含量,
[13]
促进污染区环境的恢复。藻类可以有效地富集和降解农药、烷烃、偶氮染料、淀粉、酚类、邻苯二甲酸酯及金属有机染料物等多种有机化合物(严国安,1995)。3.3 水生动物作用
近年来,国内外许多学者和研究人员致力于利用水生动物对水体中有机和无机物质的吸收和利用来净化污水,通过水生动物直接吸收营养盐类、有机碎屑、细菌和浮游植物,取得明显的效果。能净化污水的水生动物主要有滤食性鱼类,双壳贝类以及水氵蚤等小型浮游动物等。
3.3.1 鱼类的净化作用 遮目鱼在海中生活时以底栖藻类及多细胞植物碎屑为饵,它是我国台湾省虾池中混养的主要鱼类,另外,梭鱼、鲻鱼、莫桑比克罗非鱼等也能利用藻类及有机碎屑,可与对虾混养,起净化水质的作用。据对鲻鱼食性分析,腐败有机物占38%~50%,砂粒28%~30%,蓝绿藻12%~16%,硅藻15%~18%,无脊椎动物0.2%~2%(费鸿年,1960)。
3.3.2 双壳贝类的净化作用 双壳贝类多是滤食水中的浮游生物、有机碎屑等饵料的,通过其滤食活动,起到净化水质的作用。在对虾养殖池塘中,可混养缢蛏、牡蛎、文蛤、扇贝等,来减轻池水的富营养化,而且其本身也具有较高的经济价值。据张德玉报道(1991)虾池混养适量扇贝会起到净水的作用,放养扇贝前化学耗氧量在6.5mg/L,放养扇贝后到8月10日降到2.70mg/L,8月15日降到2.24mg/L。
3.3.3 水氵蚤等小型浮游动物的净化作用 水氵蚤等小型浮游动物的食物主要是细菌、单细胞藻类和有机碎屑等,其滤食活动也有净化水质的作用。3.4 生物净化存在问题及发展前景
传统的微生物处理技术大多是对自然生长的微生物群体加以选择、繁殖利用,对污染物的降解水平较低,必须进行遗传学改造,定向选育出降解
。
3.2 植物作用
大型藻类能通过光合作用吸收固定水体的C、N、P等营养物质来合成自身,同时增加水体溶解氧。对大型海藻化学成分的分析表明,大型海藻组织中具有丰富的氮库,可以高效地吸收储存大量的营养盐。大型海藻组织中的营养库一般包括:无机氮库、氨基酸氮库和非蛋白可溶性有机氮库(如叶绿素、藻红素等)、蛋白质氮库(如酶类)
能力极高的工程菌种,才能大幅度提高微生物的降解能力,以适应废水处理要求[14]。人工构建的降解污染物的基因工程菌,一般具有生长迅速,絮凝性能较好和对难降解污染物及有毒有害污染物具有较高的专一降解能力。已发现抗汞、抗镉、抗铅等具有抗重金属基因的多种菌株。生物的净化功能依靠生物酶的催化作用而实现。为了提高生物酶活性,固定化技术是当今十分活跃的研究方向。细胞是多酶系统,固定化细胞稳定性好,催化效率高,其成本低,因而固定化细胞技术引起了国内外广泛关注,并取得了大量的成果。
参
出版社,2001:178
[2]周华,孙建歧.水产养殖业的水处理技术综述.渔业现代化,
2000(4):27-29
[3]黄铭荣,等.水污染控制工程.北京:高等教育出版社,1995:56
-59
[4]罗国芝,谭洪新,施正峰,等.泡沫分离技术在水产养殖中应
用.水产科技情报,1999,26(5):202-206
[5]朱学宝,谭洪新,罗国芝.封闭循环工厂化水产养殖水质净化系统的技术构成.内陆水产,2000(1):24-25
[6]施银桃,曾庆福,陆晓华.湖水净化研究进展.自然杂志,2001,23(1):17
[7]田伟君,翟金波,王超.城市缓流水体的生物强化净化技术.环境污染治理技术与设备,2003,4(9):59
[8]游锦华,陈怡飚.光合细菌在对虾育苗中的应用.水生生物学报,1995,19(1):94-96
[9]李辉华.固定化微生物技术及其在闭合循环养殖系统水处理中的应用.水产科技情报,2001,28(2):51-54
[10]杨柳燕.环境微生物工程学.南京:南京大学出版社,1996,250-266
[11]JonesAB,DeNHisonWC,StewartGR.MacroalgalresponsestoNsourceandavailability:AminoacidmetabolicprofilingasabioindicatorusingGracilareaedulis.Jphycol,1996(32):757-766
[12]胡海燕,卢继武,杨红生.大型藻类对海水鱼类养殖水体的生态调控.海洋科学,2003,27(2):20
[13]HuangTsu-Chang,WuShu-Jie.Restorationofthemarinee cologicalenvironmentproductivityandbiomassstudy.ChemistryandEcology,1996(12):15-29
[14]程树培主编.环境生物技术.南京:南京大学出版社,1994.
(收稿日期:2006-12-07)
考文献
[1]徐亚同,史家梁,张明.污染控制微生物工程.北京:化学工业
(上接第5页)
3 结束语
综上所述,对渔业资源衰退原因分析,笔者认为要实现渔业资源的可持续发展,就应切实提高全社会对渔业资源衰退严峻形势的认识,加强渔业人员的职业素质和道德规范,树立可持续发展意识,尽快完善渔业法律法规和保障制度,加强渔业资源管理力度,大力推进可持续教育,加快发展
科学技术,建立资源长效监管机制,促进渔业生产健康快速可持续的发展。
参
考
文
献
[1]龙华.试论我国淡水渔业资源开发与利用的可持续发展∀我
国淡水渔业资源的现状[J].水利渔业.2000,20(4):16-19[2]联合国粮农业组织.酷捕滥捞威胁全球鱼类资源[EB/OL].
http://www.food-safety.cn,2005-3-10
[3]陈新军编.渔业资源与可持续发展[M].上海:上海水产大学,
2004:42-43
Thedeclinereasonsandthemeasuresforsustainabledevelopmentoffisheriesresources
CAOChao-qing
(JuniorCollege,ZhejiangWanliUniversity,Ningbo,China 315101)
Abstract:Basedonanthropoqenicfactor,heavyfishing,mismanagementandseverepollutionarethemainrea sonsaccountableforthedeclineofthefisheryresources.Tocarryoutsustainabledevelopmentoffisheryresources.thispaperputsforwardsomeconstrutivesuggestions,suchasenhanceone#sconsciousness,definitudeofpropertyrightofresources,universaleducationanddevelopmentofscienceandtechnology.
Keywords:fisheryresources decline reasons sustainabledevelopment measures
(收稿日期:2006-11-13)
水产养殖废水的处理方法
郑佳瑞
(河北科技师范学院,河北昌黎 066600)
海水养殖业产生的大量有机富营养化废水的排放对水环境造成的影响已引起广泛重视,养殖环境的恶化,已经成为制约我国海水养殖业健康持续发展的关键因素。人们已认识到治理污染废水对环境的重要性,污染废水的处理方法主要有物理处理法、化学处理法、物理化学处理法、生物处理法。一般认为生物处理是最经济有效的手段,并且符合生态学及可持续发展的观点。
溶解氧,对维护养殖水体生态环境有良好作用。
2 化学处理技术
海水工厂化养殖废水存在养殖生物排泄物等
悬浮物,以及氨氮、可生物降解有机物等物质,而且也存在难生物降解有机物。因此,利用臭氧、过氧化氢、二氧化氯、漂白液等化学氧化剂的氧化作用,氧化分解难生物降解溶解态有机物是养殖废水深度处理的主要手段。臭氧氧化技术已在西欧、美国和日本被广泛应用于海水养殖系统的循环水处理[5]。此外,臭氧不仅能快速降低海水COD,而且还可大大降低水体中氨氮和亚硝酸盐浓度[3]。但所消耗的臭氧量很大。因此采用O3/UV工艺,既能提高处理效率又可减少臭氧的用量。用O3/UV技术净化湖水可达到水质净化及水体增氧的目的[6]。
1 物理处理技术
常规物理处理技术主要包括过滤、中和、吸附、沉淀、曝气等处理方法,是废水处理工艺的重要组成部分。对于工厂化养殖废水的外排和循环利用处理,机械过滤和泡沫分离技术处理效果较好。
1.1 过滤技术
由于养殖废水中的剩余残饵和养殖生物排泄物等大部分以悬浮态大颗粒形式存在,因此采用物理过滤技术去除是最为快捷、经济的方法。常用的过滤设备有机械过滤器、压力过滤器、沙滤器等[1]。在实际处理工程中,机械过滤器(微滤机)是应用较多、过滤效果较好的方式。沸石过滤器兼有过滤与吸附功能,不仅可以去除悬浮物,同时又可以通过吸附作用有效去除重金属、氨氮等
[2]
溶解态污染物。1.2 泡沫分离技术
自20世纪70年代,泡沫分离技术已在工业废水处理中得到广泛应用。其原理是向被处理水体中通入空气,使水中的表面活性物质被微小气泡吸着,并随气泡一起上浮到水面形成泡沫,然后分离水面泡沫,从而达到去除废水中溶解态和悬浮态污染物的目的。由于泡沫分离技术不仅可以将蛋白质等有机物在未被矿化成氨化物和其他有毒物质前就已被去除,避免了有毒物质在水体中积累
[4]
[3]
3 生物修复技术
生物修复包括生物降解、生物吸收、积累和转化等,生物修复可以利用作用生物自身的功能消除污染物或改变污染物的存在形态而降低其毒性,使退化的或破坏了的生态系统得以恢复或重建。生物修复最大的特点是在系统内不引入大量的外来物质,靠作用生物自身的能量而起作用;另一方面,在适宜的条件下作用生物自行繁衍,不需要或极少需要人为施加能量,是一个自发过程。生物修复包括微生物作用、植物作用及水生动物作用等。
3.1 微生物作用
目前国内外使用最多的微生物净化技术是投菌技术和生物膜技术等。
投菌技术是直接向污染水体中接入外源的污染降解菌,然后利用投加的微生物激活水体中原本存在的可以自净的、但被抑制而不能发挥其功效的微生物,并通过它们的迅速增殖,强有力地钳
,而且可向养殖水体提供所必需的
制有害微生物的生长和活动,从而消除水域中的有机污染及水体的富营养化。目前国内外常用的有集中式生物系统(centralbiologicalsystem,CBS)、高效复合微生物菌群(EM)及固定化细菌等技术。
CBS技术是由美国CBS公司的科学家开发研制的一种高科技生物修复技术,它是由几十种具备各种功能的微生物组成的一个良性循环的微生物系统。重庆桃化溪在2000年3-4月间曾使用CBS技术净化河水。结果显示,BOD的去除率为83.1%~86.6%,COD的去除率为74.3%~80.9%,氮的去除率为53%~68.2%,磷的去除率为74.3%~80.9%,净化效果十分明显[7]。固定化微生物技术是通过一定的包埋方式将生化处理菌种固定在一个适宜其繁殖、生长的微环境中的技术,从而达到有效降解养殖废水中某些特定污染物的目的[8]。目前一般是经过富集、培养、筛选得到的高密度生化处理混合菌,包埋在海藻酸钠、PVA等凝胶材料中[1],结果使天然海水环境中相对贫乏的菌种在包埋体系中形成优势菌种,并且使包埋体系中的生化处理菌不易随意流失,从而达到有效处理养殖废水的目的。由于固定化微生物密度高、活性强、反应速度快,与常规的微生物挂膜生化处理技术相比,对氨氮和某些难生物降解有机物具有显著去除作用,因此该技术有望成为海水工厂化养殖废水处理的重要生化处理技术。
生物膜技术是废水连续流经固体填料(碎石、塑料填料等),在填料上就会生成生物膜,生物膜繁殖着大量的微生物,起到净化废水的作用,生物膜法有多种处理构筑物,其中有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化和生物流化床等。也可通过共代谢作用,利用微生物和植物或动物的共同作用来得到除污效果
[10]
[9]
等[11]。在小水体的鱼类养殖系统中,利用海藻吸收养殖废水中的无机营养盐,能减少水体中约50%的NH4-N,同时海藻的净产量可以提高18%[12],另外,大型海藻对污染环境也具有较强的耐受力和清洁作用,有报道表明在受金属和有机污染的海区种植大型海藻,可以提高水体DO,降低BOD、POC以及铜、锌、铅和镉等金属含量,
[13]
促进污染区环境的恢复。藻类可以有效地富集和降解农药、烷烃、偶氮染料、淀粉、酚类、邻苯二甲酸酯及金属有机染料物等多种有机化合物(严国安,1995)。3.3 水生动物作用
近年来,国内外许多学者和研究人员致力于利用水生动物对水体中有机和无机物质的吸收和利用来净化污水,通过水生动物直接吸收营养盐类、有机碎屑、细菌和浮游植物,取得明显的效果。能净化污水的水生动物主要有滤食性鱼类,双壳贝类以及水氵蚤等小型浮游动物等。
3.3.1 鱼类的净化作用 遮目鱼在海中生活时以底栖藻类及多细胞植物碎屑为饵,它是我国台湾省虾池中混养的主要鱼类,另外,梭鱼、鲻鱼、莫桑比克罗非鱼等也能利用藻类及有机碎屑,可与对虾混养,起净化水质的作用。据对鲻鱼食性分析,腐败有机物占38%~50%,砂粒28%~30%,蓝绿藻12%~16%,硅藻15%~18%,无脊椎动物0.2%~2%(费鸿年,1960)。
3.3.2 双壳贝类的净化作用 双壳贝类多是滤食水中的浮游生物、有机碎屑等饵料的,通过其滤食活动,起到净化水质的作用。在对虾养殖池塘中,可混养缢蛏、牡蛎、文蛤、扇贝等,来减轻池水的富营养化,而且其本身也具有较高的经济价值。据张德玉报道(1991)虾池混养适量扇贝会起到净水的作用,放养扇贝前化学耗氧量在6.5mg/L,放养扇贝后到8月10日降到2.70mg/L,8月15日降到2.24mg/L。
3.3.3 水氵蚤等小型浮游动物的净化作用 水氵蚤等小型浮游动物的食物主要是细菌、单细胞藻类和有机碎屑等,其滤食活动也有净化水质的作用。3.4 生物净化存在问题及发展前景
传统的微生物处理技术大多是对自然生长的微生物群体加以选择、繁殖利用,对污染物的降解水平较低,必须进行遗传学改造,定向选育出降解
。
3.2 植物作用
大型藻类能通过光合作用吸收固定水体的C、N、P等营养物质来合成自身,同时增加水体溶解氧。对大型海藻化学成分的分析表明,大型海藻组织中具有丰富的氮库,可以高效地吸收储存大量的营养盐。大型海藻组织中的营养库一般包括:无机氮库、氨基酸氮库和非蛋白可溶性有机氮库(如叶绿素、藻红素等)、蛋白质氮库(如酶类)
能力极高的工程菌种,才能大幅度提高微生物的降解能力,以适应废水处理要求[14]。人工构建的降解污染物的基因工程菌,一般具有生长迅速,絮凝性能较好和对难降解污染物及有毒有害污染物具有较高的专一降解能力。已发现抗汞、抗镉、抗铅等具有抗重金属基因的多种菌株。生物的净化功能依靠生物酶的催化作用而实现。为了提高生物酶活性,固定化技术是当今十分活跃的研究方向。细胞是多酶系统,固定化细胞稳定性好,催化效率高,其成本低,因而固定化细胞技术引起了国内外广泛关注,并取得了大量的成果。
参
出版社,2001:178
[2]周华,孙建歧.水产养殖业的水处理技术综述.渔业现代化,
2000(4):27-29
[3]黄铭荣,等.水污染控制工程.北京:高等教育出版社,1995:56
-59
[4]罗国芝,谭洪新,施正峰,等.泡沫分离技术在水产养殖中应
用.水产科技情报,1999,26(5):202-206
[5]朱学宝,谭洪新,罗国芝.封闭循环工厂化水产养殖水质净化系统的技术构成.内陆水产,2000(1):24-25
[6]施银桃,曾庆福,陆晓华.湖水净化研究进展.自然杂志,2001,23(1):17
[7]田伟君,翟金波,王超.城市缓流水体的生物强化净化技术.环境污染治理技术与设备,2003,4(9):59
[8]游锦华,陈怡飚.光合细菌在对虾育苗中的应用.水生生物学报,1995,19(1):94-96
[9]李辉华.固定化微生物技术及其在闭合循环养殖系统水处理中的应用.水产科技情报,2001,28(2):51-54
[10]杨柳燕.环境微生物工程学.南京:南京大学出版社,1996,250-266
[11]JonesAB,DeNHisonWC,StewartGR.MacroalgalresponsestoNsourceandavailability:AminoacidmetabolicprofilingasabioindicatorusingGracilareaedulis.Jphycol,1996(32):757-766
[12]胡海燕,卢继武,杨红生.大型藻类对海水鱼类养殖水体的生态调控.海洋科学,2003,27(2):20
[13]HuangTsu-Chang,WuShu-Jie.Restorationofthemarinee cologicalenvironmentproductivityandbiomassstudy.ChemistryandEcology,1996(12):15-29
[14]程树培主编.环境生物技术.南京:南京大学出版社,1994.
(收稿日期:2006-12-07)
考文献
[1]徐亚同,史家梁,张明.污染控制微生物工程.北京:化学工业
(上接第5页)
3 结束语
综上所述,对渔业资源衰退原因分析,笔者认为要实现渔业资源的可持续发展,就应切实提高全社会对渔业资源衰退严峻形势的认识,加强渔业人员的职业素质和道德规范,树立可持续发展意识,尽快完善渔业法律法规和保障制度,加强渔业资源管理力度,大力推进可持续教育,加快发展
科学技术,建立资源长效监管机制,促进渔业生产健康快速可持续的发展。
参
考
文
献
[1]龙华.试论我国淡水渔业资源开发与利用的可持续发展∀我
国淡水渔业资源的现状[J].水利渔业.2000,20(4):16-19[2]联合国粮农业组织.酷捕滥捞威胁全球鱼类资源[EB/OL].
http://www.food-safety.cn,2005-3-10
[3]陈新军编.渔业资源与可持续发展[M].上海:上海水产大学,
2004:42-43
Thedeclinereasonsandthemeasuresforsustainabledevelopmentoffisheriesresources
CAOChao-qing
(JuniorCollege,ZhejiangWanliUniversity,Ningbo,China 315101)
Abstract:Basedonanthropoqenicfactor,heavyfishing,mismanagementandseverepollutionarethemainrea sonsaccountableforthedeclineofthefisheryresources.Tocarryoutsustainabledevelopmentoffisheryresources.thispaperputsforwardsomeconstrutivesuggestions,suchasenhanceone#sconsciousness,definitudeofpropertyrightofresources,universaleducationanddevelopmentofscienceandtechnology.
Keywords:fisheryresources decline reasons sustainabledevelopment measures
(收稿日期:2006-11-13)