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2022.01.13
目前，我国沿海大部分地区存在富营养化，养殖废水的大规模排放导致局部海区N、P含量进一步升高，成为赤潮爆发的主要诱因之一。水质污染反过来也制约着水产养殖业的发展。如何能够做到水产养殖业的增产不增污，是目前亟需解决的问题，也是水产养殖业长期健康发展的方向。本文从物理化学法、生物法、人工湿地法等不同废水治理方式入手，分类阐述水产养殖业废水处理的主要技术进展情况。
关键词：养殖废水；处理技术；物理法；生物化学法
1水产养殖废水污染物组成
养殖水体中的污染物主要有：有机物、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、磷等。其特点主要有：水量大，污染物种类较少而含量变化小等特点，污染物主要为有机物和氮、磷等营养盐，大部分水产养殖废水属于微污染水，污染负荷相对比较低，处理也较为容易，有些养殖废水甚至不需要物理化学处理，而直接采用生物法处理即可满足排放要求。
1.1有机物
水环境中有机物含量过高易造成水质恶化，在有机物分解时将会极大的消耗溶解氧。水产养殖废水有机物主要来自未被鱼虾蟹等利用的残饵和养殖水产品的排泄物。
1.2氮
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害作用较小，亚硝酸盐对水生生物的危害很大，因为亚硝酸盐会把亚铁血红蛋白氧化成为不具有运输氧气功能的高铁血红蛋白，氧气不能正常运输，造成缺氧。
亚硝酸盐是硝化菌分解氨化养殖水体中的饵料和粪便转化而成，是养殖污水中污染物的中间产物，很不稳定。
硝酸盐是含氮有机物经过无机化作用的最终阶段的产物，在有氧的条件下，亚硝酸盐可以氧化成硝酸盐，在无氧的条件下，硝酸盐可以在微生物的作用下，转化成亚硝酸盐。
1.3磷
1.4总悬浮颗粒物
TSS包括直径在1～100μm之间的悬浮于水体中的非沉淀悬浮物和直径大于100μm的悬浮物可沉淀。TSS会对鱼类产生毒害作用，导致鱼类生长速度缓慢甚至死亡。总悬浮颗粒物(TSS)也来自于残饵和水产品的排泄物。
2水产养殖废水理化处理法
2.1物理法
在水产养殖废水物理处理中，最常用的为机械过滤和泡沫分离技术，两者都用于废水的初步处理。
机械过滤原理是阻隔吸附，属于最基本的污水处理法。养殖废水中的残饵和水产品排泄物，大部分以悬浮颗粒物形式存在，采用物理过滤技术去除是最为方便有效的方法。在养殖废水处理中，机械过滤器过滤效果较好，也是目前应用较多的过滤器；砂滤池也能较好地将大颗粒的养殖残饵和粪便去除，经常被用于循环水养殖类养殖场。但机械过滤对COD、BOD、N和P的去除效果不佳。
泡沫分离技术也经常被用于水产养殖废水的初步处理，向被养殖废水中通入空气后，形成微小气泡。废水中的具有表面活性的部分污染物就会被微小气泡吸附，随气泡一起上浮形成泡沫。对泡沫进行分离，即可去除该部分溶解态和悬浮态污染物。由于泡沫分离技术在去除了有毒有害污染物质同时，也为养殖水体提供了必需的溶解氧，有效地维护了养殖水体的水环境，促进养殖水产品的成长发育。
2.2化学法
用于养殖废水处理的化学法通常为化学氧化，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溶解态有机物的作用，是养殖废水深度处理的主要手段。
总体而言，化学氧化虽然具有处理效率很高的优点，但需要特定仪器设备，费用高，而且过量的试剂，很容易引起二次污染。目前，臭氧氧化技术已在美国、欧洲和亚洲的日本被广泛应用于海水养殖的循环水处理。
2.3理化学法
物理化学法相结合的综合方法，是废水处理的主要方法之一，如化学沉淀法，通过添加一定的化学絮凝剂，再经过沉淀，去除废水中的颗粒物及无机物。
近些年，许多研究者对臭氧氧化与膜的结合技术产生了浓厚的兴趣。Zhu等人发现在陶瓷微滤膜之前使用臭氧进行初级处理，不仅可以提高污染物的去除率，而且对缓解膜污染具有很重要的作用；Schlichter等人将臭氧与地表水混合后通入膜组件，能够提高有机物的降解率，并同样缓解了膜污染；Choi等人通过一个膜与臭氧结合的中试研究，证明在臭氧存在的条件下，膜的通量会保持在一个稳定值，并且能够很好的降解污染物质。将膜分离技术与高级氧化技术相耦合用于废水的深度处理过程，不仅能够利用膜截留来浓缩废水中的有毒有害物质，而且还可以用高级氧化技术中的氧化剂来降解膜截留的污染物质。如此一来，这种耦合技术在一方面解决了膜分离中浓缩水的二次污染问题和缓解膜污染问题，另一方面也提高了高级氧化技术中氧化剂与污染物接触的几率，提高了其氧化基团的利用效率[2]。该技术目前有诸多学者正在研究实验，是未来污水处理的主要发展方向之一。
3养殖废水生物处理法
相比于物理法对BOD、N、P去除效率效率低，化学法费用高且易造成二次污染，以生物为核心的技术，既能有效去除养殖废水中污染物，又不会对环境造成二次污染。目前，该方法已被广泛应用于水产养殖废水处理及其它污水治理中。
采用生物法处理养殖废水，主要是利用藻类、微生物等对养殖废水中有机物和N、P进行吸收降解。
3.1生物法
3.1.1藻类治理法
（1）大型海藻对养殖废水的治理
大型藻类能通过光合作用吸收固定水中的有机物、N、P等营养物质，同时向水中释放氧气，其具有生命周期长、生长快的特点，是海区重要的初级生产者。在福建、广东、江苏、山东、浙江沿海进行的龙须菜栽培试验表明，龙须菜可以在海水中生长增重20-800倍。杨宇峰对江蓠组织N、P的含量分析，发现江蓠含0.25%的N和0.03％的P，即每养殖收割1吨江蓠，相当于从水体转移出2.5kg的N和0.03kg的P。由此表明，大型海藻减轻水体营养负荷的效果非常明显[3]。
（2）微藻对养殖废水的治理
微藻由于都要吸收水体中N、P等营养盐，对养殖废水均具有一定的治理效果，微藻在污水处理效果研宄已有报道。
吴沛儒曾对微藻处理水产养殖废水中N、P的可行性作了研究，通过实验进行培养分析，微藻适用于处理水产养殖中的N、P[4]。王黎颖曾就微藻对红鳍东方飩养殖废水的净化效果如何进行了实验研究，小球藻、螺旋藻和杜氏盐藻对红鳍东方飩养殖废水都有一定的净化效果，其中小球藻的净化效果最好[5]。
3.1.2微生物治理法
养殖废水中的氮存在形式主要有三种：有机氮、NH3-N和NOx-N。在微生物的作用下，这几种形式的氮可以相互转化的。主要转化顺序为：氨化作用→吸收同化作用→硝化作用→反硝化作用。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，在缺氧的状态下，NOx-N又通过微生物的反硝化作用转化为N2，不溶于水的N2溢出水面，从而达到了脱氮的目的。
生物除磷是主要是依靠聚磷菌（PAOs）来完成。在厌氧条件下，聚磷菌吸收低分子脂肪酸(VFAs)合成体内的高聚能贮存物聚B-羟基丁酸(PHB)，并从中获得能量，吸收污水中的有机物，在好氧或缺氧的环境下，聚磷菌分解体内的PHB，摄取废水中的磷酸盐形成聚磷酸盐，最终通过排泥的方式实现除磷。
通过大量研究发现，微生物对废水中N、P的治理效率均可达到90%以上。对于养殖废水，其污染物主要成分就是N、P，利用微生物进行治理具有很强的针对性。
生物超量吸磷现象的发现导致了污水生物除磷技术的发展。孙福临对聚磷菌对养殖废水的治理进行了研究，利用聚磷菌吸收的氧化沟工艺、序批式活性污泥法（SBR）对N、P的处理效果都极好[6]。
4人工湿地法
人工湿地(ConstructedWetlands)模拟自然湿地生态系统，也叫构建湿地。人工湿地从利用生态学出发，对废水的处理是系统内部植物、基质和微生物之间物理、化学与生物三者相互作用的综合结果。通过基质过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物进行吸收和微生物进行代谢等多种途径，去除养殖废水中的N、P、有机物、SS、重金属和病原微生物等。
通过查阅历史资料可发现，我国首例人工湿地是天津市环保所1987年建成的芦苇湿地工程，该湿地工程日处理废水规模为1400m3。1988~1990年，北京市环保所在北京昌平县也建成了芦苇湿地处理系统，日处理废水规模为500m3。1990年7月，国家环保总局华南环保所在深圳建造白泥坑人工湿地工程，日处理废水可达3100m3，经过出水检测，证明该湿地污染物去除效果良好，可以看作是首次湿地处理实践。自此，研究者开始对人工湿地的构建方法、污染去除效果及机理等方面进行了比较系统的研究。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，人工湿地对BOD的去除率为85%~95%，对COD的去除率可达80%以上。
结语
近些年中国社会的快速发展很多以环境为代价，水产养殖业的规模扩大，产量提高，同样产生更多的养殖污染物。但想要实现建设富强、民主、文明、和谐、美丽洁净的社会这一伟大目标，离不开环境保护，离不开可持续发展。所以我们要认真研究水产养殖的废水处理技术以及其应用的情况，进一步推动水产养殖业向着生态健康可持续的方向发展。从目前现有的成熟的水产养殖废水处理技术，以及正在研究实验的处理技术来看，物理化学生物结合的综合处理方向，是最有效和最为广发使用的手段。生物膜处理和湿地处理技术是今后大力发展的方向。
三池两坝尾水处理模式
该模式对养殖水域进行科学规划，在池塘升级改造基础上（进排水分开），利用物理和生物生态的方法，采用“三池两坝”的工艺流程，对养殖尾水进行生态化处理，实现循环利用或达标排放。
工艺流程及处理要求：主要包括生态沟渠→沉淀池→过滤坝→曝气池→过滤坝→生态净化池。原则上鼓励养殖用水循环使用或多级利用，对于需要排出养殖场的尾水水质应达到《淡水池塘养殖水排放要求》（SC/T9101-2007）中的标准或收纳水体接受标准。
适用于面积在50亩以上集中连片淡水池塘养殖。
人工湿地尾水处理模式
该模式在池塘建立人工水生态系统，利用内基质、植物和微生物等协同作用，经过物理和生物两重处理，达到去除或消减水中污染物的目的。人工湿地应用于养殖尾水处理，可实现养殖尾水循环利用或达标排放。
工艺流程及处理要求：主要包括生态沟渠→沉淀池→人工湿地（复合式人工湿地）→养殖池塘（外部水域）。处理后水质达标排放或循环利用。
养殖尾水治理设施单元面积占比：人工湿地一般要求其总面积须达到所要治理的养殖总面积的10%以上。
适用于面积在50亩以上集中连片淡水池塘养殖模式。
渔稻共作尾水处理模式
采用渔农综合循环利用模式，使养殖尾水处理与稻渔共作相结合。养殖尾水直接进入稻田。稻田中养殖鱼、虾、蟹等经济动物，消除田间杂草和水稻害虫，并疏松土壤；水稻吸收氮、磷等营养元素净化水体，净化后的水体再次进入养殖系统进行循环利用，形成一个闭合的“稻－渔”互利共生良性生态循环系统，实现“一水多用、生态循环”。
工艺流程及处理要求：养殖池塘→稻田→养殖池塘。要求养殖用水循环使用。
面积配比：池塘养殖条件下，每2000~5000公斤产量配套10~15亩稻田。
适用淡水池塘、淡水养殖工程设施养殖尾水处理。
温室鱼菜共生处理模式
鱼菜共生是一种新型的复合农业，它把池塘养殖和作物栽培这两种原本完全不同的农耕技术，通过巧妙的生态设计，达到科学的协同共生，从而实现养鱼不换水而无水质忧患，种菜不施肥而正常生长的生态共生效应。该模式将池塘养殖中残饵和粪便等高污染物，通过底排的方式进入收集池，通过收集池沉淀后将浓缩的污染物排放到发酵池中，经过十几天发酵后，将发酵液通过管道进入温室鱼菜共生系统中，用于作物栽培，上清水回塘继续用于池塘养殖。鱼菜共生系统是一种可持续循环型零排放的低碳生产模式。当下，农村生活污水处理是涉及家家户户的“民心工程”，鱼菜共生系统能实现污水处理与循环利用，可以与美丽乡村建设相结合。
工艺流程及处理要求：主要包括养殖池塘→底排污管道→收集池→上清水回塘；沉积物进入发酵池→发酵液→温室鱼菜共生系统→养殖池塘。要求养殖用水循环使用。
养殖尾水治理设施占比面积：一般要求温室鱼菜共生系统与池塘配比为1:2~5左右。
“一池一渠”简易尾水处理模式
该模式是利用生物生态的方法，采用“一池一渠”的简易工艺流程，对养殖尾水进行处理实现循环利用。
工艺流程及处理要求：主要包括养殖池塘→生态沟渠→生态净化池→养殖池塘。要求养殖用水循环使用。
养殖尾水治理设施占比面积：一般要求尾水治理设施总面积须达到养殖总面积的3%~5%。
适用于50亩以下的分散型淡水池塘养殖模式。
池塘养殖底排污尾水处理模式
该模式利用物理与生物净化相结合的方法，在养殖池塘底部修建排污设施，将养殖过程中产生的含残饵、粪便等有机颗粒废弃物的废水排出池塘，经固液分离、过滤、鱼菜共生净化等处理后，循环利用或达标排放，而固体有机颗粒物作可为农作物有机肥。
工艺流程：养殖池塘→池塘底排污系统→固液分离池→鱼菜共生。
适用于山区池塘、小型水库等有水位差的养殖模式或者淡水高位池。
池塘养殖三级过滤池尾水处理模式
该模式充分利用池塘自然条件和辅助设施开展池塘养殖水生态治理，主要是在排水沟渠、空地等地方开挖并且修建水泥池，通过修建水泥池并添加滤料来完成。采用溢流系统—弧形筛—碎石过滤—细沙过滤—陶粒过滤+生物降解的工艺流程，尾水经过处理后，循环利用或达标排放。
工艺流程及处理要求：主要包括养殖池塘→溢流系统—弧形筛—碎石过滤—细沙过滤—陶粒过滤+生物降解。经过以上工艺流程处理后的养殖水循环再利用或达标排放。治理后，COD、总氮、总磷等主要指标达到《淡水池塘养殖水排放要求》（SC/T9101-2007）的，循环再利用；如需排入河湖的养殖水，其主要指标不低于受纳水体的排放标准。
养殖尾水治理设施占比面积：利用养殖池塘排水沟渠及配套设施用地等开展养殖水生态治理设施升级改建。根据不同养殖品种，设施面积占比建议如下：（1）四大家鱼、罗非鱼，设施总面积应达到养殖总面积的3%。（2）虾类，设施总面积应达到养殖总面积的2%；蟹类，设施总面积应达到养殖总面积的1.5%。（3）杂交鳢、加州鲈、太阳鱼、黄颡鱼、斑点叉尾鮰等鱼类，设施总面积不小于养殖总面积的5%。
海水高位池养殖尾水处理模式
该模式以实施海洋生态系统食物链原理的生物净化为主，物理化学净化为辅的治理思路，采用“预处理+三池两坝”处理工艺进行尾水治理。养殖尾水首先经排水沙井网隔进行粗过滤，分离虾壳、死虾、残饵等大颗粒污染物后，排入初沉池（一级池）进行沉淀过滤处理；再进入生物净化池（二级池）作进一步净化处理；最后进入理化净化池（三级池），经沉淀净化后排放。回收三个池的沉积物，经过干燥、集中发酵后生产有机肥料，资源化利用。
工艺流程及处理要求：生态沟渠→排水沙井网隔→初沉池（一级池）→过滤坝→生物净化池（二级池）→过滤坝→理化净化池（三级池）。原则上要求养殖用水循环使用，对于特殊情况需要排出养殖场的尾水水质应达到农业部《海水养殖水排放要求》（SC/T9103-2007）中的一级标准或者受纳水体接受标准。
尾水治理设施总面积占养殖总面积的10%~16%。
适用于沿海高位池养殖模式。
三池三槽尾水处理模式
该模式利用生物净化为主，物理化学净化为辅的方法，采用“三池三槽”生态处理工艺，形成生态多元化，结构合理，食物链丰富完整的工艺，提高污染物的去除有效率；并在传统技术基础上进行改良、创新，使养殖尾水通过综合治理得到有效净化，最终实现循环利用或达标排放。
工艺流程及处理要求：生态排水渠→初沉池→一级过滤槽→复合生物池→二级过滤槽→多级生态滤池。原则上要求养殖用水循环使用，对于特殊情况需要排出养殖场的尾水水质应达到农业部《海水养殖水排放要求》（SC/T9103-2007）中的一级标准或者受纳水体接受标准。
养殖尾水治理设施占比面积：设施面积约占总养殖面积的5%~10%。
适用于海水普通池塘养殖模式。
海水稻渔耦合尾水处理模式
利用“海水养殖+海水稻种植”尾水处理模式可以构建“海水池塘+稻渔共生”“海水设施养殖+稻渔共作”等形式，是典型的渔农综合循环利用模式。“海水养殖+海水稻种植”将池塘养殖排污尾水处理及“跑道鱼”等设施转型分区式养殖尾水处理模式与稻渔共作相结合。稻田中进行水稻和鱼、虾、蟹的综合种养，放养的蟹、虾、鱼消除田间杂草，消灭稻田中的害虫，疏松土壤；环田沟中集中或分散建设标准流水养鱼槽，流水槽或排污池塘集约化养殖海水鱼、虾蟹等水产品，养鱼流水槽或底排污池塘中的肥水直接进入稻田促进水稻生长；水稻吸收氮、磷等营养元素净化水体，净化后的水体再次进入流水槽设施或排污池塘进行循环利用，形成了一个闭合的“稻－虾蟹－鱼”互利共生良性生态循环系统，实现“一水两用、生态循环”。
工艺流程及处理要求：池塘、跑道设施养殖→集污管道→海水稻田→池塘、跑道设施。
养殖尾水治理设施占比面积：每个流水槽（或相同产量的排污池塘）配套10~15亩稻田。
适用于盐度1.2%以下的排放水与海水稻田耦合，高于1.2%以上的排放水需要稀释盐度后方能进行耦合。
工厂化养殖尾水处理模式
该模式主要通过生物调控、物理调控、化学调控等方式进行循环水分流处理。
工艺流程及处理要求：微滤机→蛋白分离器→生物滤池。原则上要求养殖用水循环使用，对于特殊情况需要排出养殖场的尾水水质应达到农业部《海水养殖水排放要求》（SC/T9103-2007）中的一级标准。
适用于海水工厂化养殖。
池塘岸基一体化设备尾水处理模式
该模式处理系统由池塘和一体化尾水处理设备构成，首先将池塘底部营养盐较高的水体抽提到一体化尾水处理设备中，一体化尾水处理设备处理分为三级处理，一级处理是利用快速离心的方式实现养殖尾水的初级固液分离，分离出大多部分的残饵和粪便，浓缩后的养殖尾水经水生植物及微生物处理器，实现脱氮、除磷和消毒后，可循环利用或达标排放。
工艺流程及处理要求：养殖池塘→一体化尾水处理设备→快速离心固液分离→上清水回塘；浓缩水进入下两级固液分离装置→循环利用或达标排放。
养殖尾水一体化处理设备占地面积：养殖尾水一体化处理设备总面积占地面积较小，一般要求5~10m2。
适用于分散型集约化池塘、山区池塘等淡水池塘。
陆基集装箱处理模式
该模式的核心原理为“分区养殖，异位处理”，将养殖箱体摆放在池塘岸基，箱体内实施高效养殖，养殖箱体与池塘建设一体化的循环系统，从池塘抽水、经臭氧杀菌后在集装箱内进行流水养鱼，养殖尾水经过固液分离后再返回池塘生态处理，不向池塘投放饲料和渔用药物，池塘主要功能变为湿地生态净水池。另外，通过高效集污系统，将90%以上养殖残饵粪便集中收集处理，不进入池塘，降低池塘水处理负荷，大幅延长池塘清淤年限。集中收集的残饵粪便引至农业种植区，作为植物肥料重新利用，实现生态循环。
工艺流程及处理要求：主要包括集装箱→固液分离器→一级沉淀池→二级净化池→三级曝气池。要求养殖用水循环使用。
养殖尾水治理设施单元面积占比：采用20呎定制化“集装箱”，尺寸是6.1m×2.4m×2.8m，保持池塘与集装箱不间断地水体交换，常规5亩池塘配10个养殖箱。其中一级沉淀池：二级净化池：三级曝气池为1:1:8。每一级间保持20cm落差，形成水流剪力。
适用于陆基推水集装箱式养殖模式。
跑道式尾水处理模式
跑道式处理模式是集池塘循环流水养殖技术、生物净水技术和鱼类疾病生态防治技术于一体的新型池塘养殖模式。该模式对传统池塘进行工程化改造，将池塘分成小水体推水养殖区和大水体生态净化区，在小水体区通过增氧和推水设备，形成仿生态的常年流水环境，开展高密度养殖；在大水体区通过放养滤食性鱼类、种植水生植物、安置推水设施等，对水体进行生态净化和大小水体的循环。
工艺流程及处理要求：生态净化塘→气提推水系统→循环水槽→集污池→生态净化塘。原则上要求养殖用水循环使用，对于特殊情况需要排出养殖场的尾水水质应符合农业部《海水养殖水排放要求》（SC/T9103-2007）、《淡水养殖水排放要求》（SC/T9101-2007）或即将出台的广东省尾水排放团体标准。