水产养殖废水污染危害及处理技术研究

刘真 王海凤

(河北省沧州市水产技术推广站，河北 沧州 061000)

引言

水产养殖具有很高的经济效益，近年来，我国水产养殖规模不断扩大，为人们提供了丰富的水产品。水产养殖废水污染程度也愈发严重。如，我国很多沿海地区，都存在水体富营养化的问题，水产养殖废水大规模排放，致使局部海域N、P含量不断提升，是导致赤潮频繁爆发的主要原因。同时水产养殖废水如果处理不当，也会制约水产养殖业的发展。如何更加高效、便捷、低成本地处理水产养殖废水是目前我国水产养殖业发展中亟待解决的问题，也是保证水产养殖业可持续发展的关键。基于此，开展水产养殖废水污染危害及处理技术的分析研究就显得尤为必要。

1 水产养殖废水污染物的组成

水产养殖废水污染物的组成比较复杂，可分为2大类，无机物污染，有机物污染。和生活污水及工业生产污水相比，水产养殖废水具有水量大、污染物品种少但含量变化小的特点，污染负荷比较低，处理比较容易。具体的水产养殖废水污染物的组成情况如表1所示。

表1 水产养殖废水污染物的组成情况表

2 水产养殖废水的来源和危害

2.1 来源

水产养殖废水的来源主要有2个方面。在养殖过程中，使用了太多的药物，部分水产养殖户为降低管理的难度，提升产量，提高存活率，在养殖全过程肆无忌惮地使用药物，这些药物难以自行消解，会长时间存在于水体中，不但会对水环境造成严重的污染和破坏，而且会大幅度降低水体的有益微生物数量，引起水环境失衡；合理、规范的投喂饲料，一些水产养殖户为提升产量，采取集约化养殖方式，经常不加节制的投喂饲料，造成饲料投喂过多，引起水体污染，再加上排泄物的影响，不但会降低水体的透明度，而且会降低水体中溶解氧的难度，影响pH值，不利于水生物的正常生长。

2.2 危害

就目前我国水产养殖发展现状而言，养殖技术还不够先进，一些水产养殖户为获得更大的经济效益，没有认真做好管理工作，没有按照相关标准和规范处理水产养殖废水，不但对当地的生态环境造成了严重破坏，而且不利于保证人体健康。水产养殖废水污染的危害主要体现在以下2个方面。

2.2.1 危害水产品的质量和安全性

部分水产养殖户在水产养殖过程中为降低成本，经常会选择劣质饲料来投喂，如稳定剂、颜料、消毒剂等，不但会威胁到水生物的健康，而且会融合到水体中，污染水体。甚至一些养殖户为降低管理的难度，提升养殖的便捷性，不惜使用一些高毒性的药物。这些药物中通常含有大量重金属元素，水生物吸收后，会沉淀在体内，人类在食用这些水生物之后，重金属元素就会进入到人体。致使人体机能出现慢性损伤，如果情况严重甚至会引起严重的重金属中毒问题，如铅中毒、汞中毒、镉中毒等，甚至会威胁到人的生命。

2.2.2 危害生态环境

我国很多地区在水产养殖中多采取集约化的养殖模式，为获得更大的经济效益，水生物的养殖密度非常大，水体中含有大量水生物代谢物，不但会增加水体中氨和氮的含量，而且会增加水生物正常生长的需氧量，影响水生物正常生长速度，延缓收获、销售的时间[1]。此外，还会增加水体中有机物的密度，如果净化和处理不及时，有机污染物的增加会降低水体中溶解氧的含量。水产养殖废水中氨氮、亚硝酸盐等物质的增加，还会给水中细菌和微生物的繁殖生长营造良好的条件，引起水体富营养化问题，降低水质。水产养殖废水如果不处理直接排放到自然环境中，就会对生态环境造成严重的污染和破坏。

3 水产养殖废水的处理技术

在科学技术飞速发展的大环境下，很多高新技术和设备被广泛应用到水产养殖废水处理中，致使处理技术水平不断提升，目前常用的处理技术包括物理处理技术、化学处理技术、物化联合处理技术、生物处理技术、人工湿地处理技术5种。

3.1 物理处理技术

物理处理技术是水产养殖废水处理中常用的技术之一，机械过滤和泡沫分离处理技术在水产养殖废水处理中有很好的应用。

机械过滤的处理机理为阻隔吸附，是最基础的水产养殖废水处理技术。在水产养殖废水中含有大量残余饵料和水生物的代谢物，都以悬浮颗粒的形式存在于水产养殖废水中，通过机械过滤处理技术，可有效去除水产养殖废水中的残余饵料和代谢物，而且成本比较低，过滤效果比较好。常用的机械过滤设备为过滤器，或者是砂滤池，都能有效去除水产养殖废水的残余饵料和代谢物，目前机械过滤多应用在循环水养殖类的养殖场中[2]。但此种方法去除水产养殖废水中COD、BOD、氮和磷的效果比较差。

泡沫分离技术通常应用在水产养殖废水的初步处理中，主要做法为向水产养殖废水通入空气，形成气泡，会带走水产养殖废水中具有表面活性的部分微生物，上升到水面之后就会形成泡沫。再对泡沫进行分离，就能很好地去除水产养殖废水中溶解态污染物和悬浮态污染物。泡沫分离技术在水产养殖废水处理中应用时，既能去除有毒有害的物质，也可以提升水体中溶解氧的含量，维护水体环境，保证水生物能够正常生长，是目前水产养殖废水处理中常用的技术之一。

3.2 化学处理技术

化学处理技术是通过化学氧化反应的方法去除水产养殖废水中有毒有害的物质，常用的氧化剂是臭氧，臭氧具有很强的氧化性，可氧化分解溶于水产养殖废水中的有机物，实现对水产养殖废水的深度处理。在水产养殖废水处理中，采取臭氧氧化的处理方法，不仅可以提升水体中溶解氧的含量，还能起到改善水体的目的。尤其是在鱼虾混养废水处理中，应用臭氧处理技术具有良好的效果，当臭氧的投放量达到0.59mg·L-1时，杀菌率能够达到惊人的99.12%，而且通过臭氧，降低水产养殖废水中COD的含量，进一步增加溶解氧的含量,降低水产养殖废水中HN3-N和亚硝态氮的浓度，但臭氧的消耗量也会增大[3]。总之，在水产养殖废水处理中应用化学处理技术，可大幅度提升处理效率，但需要很多特定的容器和试剂，如果控制不当，会引起二次污染。随着科学技术的不断发展，臭氧氧化技术愈发先进，在美国、日本等海水养殖循环水处理中得到了有效应用，应用效果比较好，我国水产养殖废水处理中也可以大力推广臭氧氧化处理技术。

3.3 物理化学联合处理技术

单一的物理处理技术和化学处理技术都有很强的局限性，难以有效去除水产养殖废水中的污染物，将物理处理技术和化学处理技术联合应用可大幅度提升去除效果。将臭氧氧化技术和膜处理技术相互结合，既能提升污染物的去除效率，还能解决频繁更换过滤膜的问题。这是因为在臭氧的辅助下，膜的通过量会始终保持在稳定状态，而且还能加速污染物的降解速度和效率[4]。二者相互结合可很好的应用在水产养殖废水深度处理中，通过膜过滤技术可有效截留水产养殖废水中的有毒有害物质，而通过臭氧氧化技术，可降解膜截留下的污染物质。二者联合应用，可降解化学处理存在二次污染的问题，提升氧化剂和污染物的接触几率，进而提升氧化基团的综合利用率，降低处理成本。

3.4 生物处理技术

与物化处理技术相比，生物处理技术最大的优势是不用担心发生二次污染，是一种绿色、环保、可持续利用的水产养殖废水处理技术。主要是通过微藻来代谢水产养殖废水成分。微藻细胞内部含有一定量的蛋白质，有一种特异性的转运蛋白质，通过此种蛋白质，可促使有机碳源通过协助扩散或者是协同运输的方式，进入到微藻细胞中，达到去除水产养殖废水中有机碳源的目的。此外，微藻还能有效同化铵盐或者是其它形态的氮源，亚硝酸盐和硝酸盐耗能跨膜转运到微藻细胞中会被脆化成铵盐，铵盐可通过一组转运蛋白质跨膜转运到细胞中。水产养殖过程中，微藻细胞在光合作用下，可提升水体中的pH值，随着pH值的提升，正磷酸盐会不断沉淀，从而达到除磷的效果。微藻还能通过一系列络合反应或者离子交换的方法吸附水产养殖废水中的重金属，从而达到去除重金属的目的。微藻在水产养殖废水处理中常用的作用基团如表2所示。

表2 微藻作用基团表

在应用微藻处理水产养殖废水中可选择单细胞藻类，如小球藻、斜生珊藻等。净化方式有多种可供选择，如藻菌共生系统、藻类塘、固定化藻类处理、光生物反应器等。每种净化方式，在不同的实践条件下，具有不同的净化效果[5]。从目前应用效果上看，无论选择哪种藻类净化方式，都能有效处理水产养殖废水，而且水质净化效果明显，是目前最具发展潜力的水产养殖废水处理技术之一。

3.5 人工湿地处理技术

人工湿地处理技术是水产养殖废水处理中一种新型处理技术，所谓人工湿地，指的是通过一系列方式方法，以人工的方法模拟自然湿地生态系统，构建起一个完善的湿地环境，再从利用生态学的角度出发，实现对水产养殖废水的有效处理。人工湿地处理水产养殖废水的机理比较复杂，是通过人工湿地系统内部的植物、基质、微生物之间进行复杂多变的物理、化学、生物共同作用的综合结果。涉及到的步骤也比较多，包括基质过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收、微生物代谢等多个步骤，从而达到去除废水有机物、无机物、重金属、病原体的效果。

我国在1987年由天津市环保所建立了首个人工湿地系统“芦苇湿地工程”，日处理废水量为1400m3。此后在1988—1990年，北京市也建立起了人工湿地系统，日处理废水量为500m3。此后，在全国各地陆续建立起了多个人工湿地系统，为水产养殖废水的处理提供了新的处理途径。大量应用实例和研究结果表明，和其它废水处理技术相比，人工湿地处理技术在很多方面都有非常显著的优势，不仅可以有效去除水产养殖废水中的污染物，还能美化生态环境，打造一个绿色、和谐的生态环境。就目前发展现状而言，人工湿地处理技术在水产养殖废水中具有得天独厚的优势，在我国各大区域遍地开花，对水产养殖废水中BOD的去除率可达到85%～95%，对COD的去除率也可以达到80%以上，而且成本比较低，美化环境，丰富生态系统的效果显著[6]。水产养殖废水具有污染物浓度低、排放量大的特点，在处理中无法长时间停留在处理设备中，而人工湿地生态系统可有效契合水产养殖废水的特点，可进行集中有效的处理，值得大范围推广应用。

4 结束语

综上所述，采用理论结合实践的方法，研究了水产养殖废水污染危害及处理技术，结果表明，水产养殖废水污染危害比较大，对水生物的安全，生态环境都会造成不同程度的影响和危害。这就需要结合水产养殖废水的来源、组分、特点等，采取科学有效的技术。物理、化学、物化结合、生物、人工湿地系统等，都能很好的处理水产养殖废水，但单一的处理技术处理效果有限。在具体应用中，可结合实际情况，采取2种或者2种以上的处理技术，提升水产养殖废水处理效果，以促使我国水产养殖事业持续健康的发展。