瑞典一种高度为3140~4725mm,直径900~1910mm的过滤机在工作时,污水由装置的下部经过中心管和吸附污物的砂混合在一起,由升液器上升到装置上部,在此分离,污物清除后,经管道流入沉淀池,沙子靠锥形分解器的作用均匀降下,上升的水和下降的沙相遇,这样,水被净化后从另一根管道放回到鱼池。日本有一种过滤机,其工作原理是水泵将池水吸上后,经喷洒管喷入过滤池,过滤池内一层小颗粒沸石和一个特制过滤器,过滤后的水流回养鱼池。
2.2臭氧
臭氧的净化原理在于它在水中的氧化还原电位为2.07V,高于氯(1.36V)和二氧化氯(1.5V)。它能够破坏和分解细胞的细胞壁(膜),迅速扩散渗入细胞内,从而杀死病原菌。臭氧在水中分解的中间物质羟基自由基(·OH),具有很强的氧化性,可以分解一般氧化剂难分解的有机物。因此,用臭氧处理废水,既能够迅速灭除细菌、病毒和氨等有害物质,又能增加水中溶解氧,从而达到净化养殖废水的目的。有资料报道,臭氧在鱼虾养殖中应用效果显著,Jack在1994~1995年进行13次臭氧水处理试验,其臭氧投放量0.59mg/L,灭菌率可达99.12%;日本伊腾慎悟用臭氧处理海水研究表明,海水中99.9%各种细菌可被臭氧消灭。臭氧与生物滤池结合,出水中溶解氧含量高,回用可以提高养殖密度。
2.3电化学
3水产养殖废水的生物处理技术
3.1活性污泥法活性污泥法
处理系统是污水生物处理技术的主要技术之一,在传统的活性污泥法上发展成氧化沟、间歇式活性污泥法(SBR)和AB法处理工艺等。Meske等通过活性污泥法处理水产养殖循环用水研究表明,NH+42N含量不能达到回用的要求;Umble等在水产养殖排水沟渠中用接近SBR的操作方式进行好氧厌氧处理,效果良好;Nugual等用SBR法处理海水养殖废水,探讨盐度影响,结果表明,在盐度不是很高情况下,脱氮效果良好。
3.2生物膜法
生物膜法主要有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化设备和生物硫化床等,这些技术因为其微生物的多样化,在水产养殖废水的封闭循环使用中得到广泛利用。
3.2.1生物滤池
3.2.2生物转盘
生物转盘由一串固定在轴上的圆盘组成,盘片之间有一间隔,盘片一半放在水中,另一半露出水面。水和空气中的微生物附在盘片的表面上,结成一层生物膜。转动时,浸没在水中的片露出水面,盘片上的水因自重而沿着生物膜表面下流,空气中的氧通过吸收、混合、扩散和渗透等作用,随转盘转动而被带入水中,使水中溶解氧增加,水质得到净化。
3.2.3生物转筒
生物转筒是生物转盘的变型,是从20世纪70年代中期发展起来的,在丹麦、德国发展很快。丹麦研制了单转筒型,德国则发展了多转筒型,转筒内的填料有塑料球、塑料环和波纹盘片等。有些生物转筒外还设有集气装置以增加水中溶氧量。其典型的3种生物转筒形式为:(1)外壳结构为硬聚乙烯塑料,内装聚氯乙烯波纹圆盘片,转筒由16只小转筒组成,转筒直径约1.8m,转速为0.24~1.2r/min,转筒耗能0.37kW;(2)筒体外壳为钢制,长1.57m,外壳开6个孔,每个孔长1.5m,宽0.32m,筒内固定在轴上硬聚乙烯波纹的盘面呈多边形,外接圆直径3m,盘面总表面积120m2;(3)转筒的筒体四周装有小容器,当转筒向上转时,小容器内盛满了水,向下转动时,水被洒在塑料球上,空容器内充满空气进入水中,净化水的体积为生物转筒体积的15~25倍。
3.2.4生物硫化床
生物硫化床是高负荷的一种生物膜法,Arbi等用好氧的硝化滴滤和缺氧反硝化硫化床相结合的反应器,悬浮在表面的富含硝酸盐和溶解的有机物送到硫化床,处理效果良好。Jewell等在水产养殖水体循环中利用膨胀床的硝化和反硝化作用同时,处理BOD5、SS和氮,出水氨氮低于0.5mg/L。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。
3.3水产养殖技术的自然生物处理
用自然生物处理水产养殖水体主要有湿地、定塘和土地处理系统等,其优点是处理含氮和磷的水体,能达到比较彻底的处理效果。
3.3.1湿地生态系统
3.3.2鱼塘水生生态系统
4水产养殖废水的循环利用工艺流程
进行水处理装置有多种,其结构各不相同,其工艺流程也不一样,下面介绍几种典型的流程。鱼池排水→集水池塘→氧化池→沉淀池→增温增氧池→鱼池回用的工艺在德国使用较多,这种工艺流程中氧化池为生物转筒,水力负荷4.5~514m3/m3·d,沉淀池回流50%~100%到氧化池。鱼池排水→沉淀池→升流式生物滤池→淋水塔式增氧→加热、消毒→鱼池回用的工艺在加拿大使用较多,在沉淀池能够去除60%的SS,在升流式生物滤池的填料粒径为1~10mm左右,可以去除99%氨氮,新鲜水/回用水为1/9。鱼池排水→充氧→升流式石灰岩滤池→沉淀池→增氧→回用的工艺在美国使用较多,其中新鲜水/循环水为1/5。鱼池排水→升流式碎石滤池→降流式碎石滤池→增温池→回用的工艺在上海集约化水产养殖业水体循环中使用较为普遍,其中滤池水力负荷110.5~140.0m3/m3。鱼池排水→集水池→升流式沸石滤池→降流式沸石滤池→补充新鲜水、调温→鱼池回用在北京集约化水产养殖业水体循环中使用较多,其中滤池水力负荷为150~194m3/m3。
5生物工程在水产养殖废水处理中的应用
伴随着生物技术的发展,水产养殖业越来越多地运用生物工程技术来减少废水排放量和污染物数量。比如用微生物发酵生产和遗传工程技术将合成特定氨基酸的基因克隆进入微生物的细胞质中,然后借助微生物的增殖来生产蛋白质鱼类饲料,可以提高鱼对饲料的利用率,降低氮的排泄物,减少废水中氮的浓度;利用生物筛选技术和基因工程培育一些去污能力强的植物(特别是藻类)和微生物来净化水产养殖废水;利用生物工程对鱼类进行生理修正,使鱼类提高耐污能力和减少排泄物,比如Phelps培育的鱼类对沙门氏菌属形成抗体,这种鱼类就可以在污染水体中生长。郑耀通等对具有高效净化水产养殖水体的紫色非硫光合细菌进行了分离和筛选,筛选出来的紫色非硫光合细菌既有很强的净水能力,又是鱼类的饲料。目前国内的研究主要集中在光合细菌在水产养殖水体净化中的应用。