工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖水處理技術(shù)

工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的水處理，主要處理水體中的廢棄物，包括由于投喂餌料而引起的殘餌、未消化吸收的營養(yǎng)成分和代謝排泄物等。養(yǎng)殖鮭鱒魚類，飼料中的13%蛋白質(zhì)、8%的脂肪、40%的碳水化合物、17%的有機(jī)質(zhì)、50%灰粉和23%的干物質(zhì)被魚類作為代謝物排入水中，既有可溶性物質(zhì)如氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽等，也有固體物和懸浮物，有些物質(zhì)的積累會(huì)對養(yǎng)殖魚類產(chǎn)生生理影響和毒性作用。

因此，從養(yǎng)殖水體中去除或轉(zhuǎn)化這些養(yǎng)殖廢棄物，保持養(yǎng)殖水體的水質(zhì)質(zhì)量，對工廠化養(yǎng)殖魚類的健康、快速生長是非常重要的。

工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的處理主要包括幾個(gè)方面：增氧、分離（分離固體物和懸浮物）、生物過濾（降低BOD、氨氮和亞硝酸鹽）和暴氣（去除二氧化碳等）、消毒、脫氮等處理過程，其中懸浮物和氨氮去除是需要解決的主要技術(shù)難點(diǎn)。

懸浮物的處理

1、養(yǎng)殖水體中養(yǎng)殖水體中的懸浮物及其特性

工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中的懸浮物主要由于餌料的投喂而引起。在一次性過流養(yǎng)殖水體試驗(yàn)中，根據(jù)餌料投喂量的不同，其含量在5-50mg/L左右。在飼料系數(shù)0.9-1.0情況下，魚體每增重1kg就會(huì)產(chǎn)生150-200g懸浮物。

因此，作為循環(huán)使用的養(yǎng)殖水體，懸浮物在水中的積累是非常迅速的。這些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是進(jìn)行懸浮物處理的基本參數(shù)。

養(yǎng)殖水體中魚類的固體排泄物，在正常代謝的情況下，大部分以懸浮物的形式存在于水體中。在流動(dòng)的養(yǎng)殖水體中，懸浮物有64%是小于30 μm的顆粒。懸浮物的比重略大于水，顆粒小、流動(dòng)性好、有一定的黏附性，在有水流的條件下呈懸浮狀態(tài)。

從養(yǎng)殖水體中去除30 μm以下的懸浮物，一直是工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)計(jì)研究的重要方向。 養(yǎng)殖水體中的懸浮物的積累，使水體渾濁，影響?zhàn)B殖魚類鰓體的過濾和皮膚的呼吸，增加魚類脅迫壓力，惡化水質(zhì)、消耗水中的溶解氧。工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中及時(shí)清除養(yǎng)殖水體中的懸浮物是非常必要的。

2、懸浮物處理技術(shù)

（1）固定式過濾床 固定過濾床一般由鵝卵石、粗砂和細(xì)砂三層過濾組成。根據(jù)其工作水流的不同可分為噴水式濾床和壓力式濾床。是一種比較原始的過濾方式，具有過濾效果好的特點(diǎn)，可過濾90%左右的懸浮顆。其應(yīng)用難度在于設(shè)備龐大、效率低、反沖困難。

（2）濾網(wǎng)過濾 濾網(wǎng)過濾主要是細(xì)篩網(wǎng)進(jìn)行懸浮物的過濾，其中液力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)式過濾轉(zhuǎn)筒是一項(xiàng)新技術(shù)，用網(wǎng)目為60μm的篩網(wǎng)，可過濾36~67%的懸浮物。其中改變其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增加過濾面積，減少尺寸和反沖用水是進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。

（3）浮式濾床 浮式濾床應(yīng)用比水比重小的塑料球作為過濾介質(zhì)，浮球直徑為3 mm左右，可過濾100%的30 μm以上79%的30 μm以下的懸浮物顆粒獲得很好過濾效果。但是，養(yǎng)殖水體中的懸浮物具有結(jié)塊的特性，為了防止反沖時(shí)堵塞和較好的過流量，浮球生物濾器需要頻繁的反沖。為了改善其應(yīng)用效果，必須進(jìn)一步研究防止堵塞的結(jié)構(gòu)和方法。

（4）自然沉淀處理 自然沉淀技術(shù)是應(yīng)用魚池特殊結(jié)構(gòu)或沉淀池，使懸浮物沉淀、集聚并不斷排出，設(shè)計(jì)良好的沉淀池可去除59%-90%懸浮物。其中設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定懸浮物的沉降流速，有資料表明，對于沉淀池處理，過流流速應(yīng)低于4m3/min，適宜流速為1m3/min；單位面積的流量為1.0-2.7m3/m2·h。自然沉淀雖然具有較好的效果，但是由于低流速限制了循環(huán)的流量，會(huì)減少養(yǎng)殖密度和養(yǎng)殖效率。

（5）氣泡浮選處理 氣泡浮選處理的原理是通過氣泡發(fā)生器持續(xù)不斷的在水中釋放氣泡，使氣泡形成象篩網(wǎng)一樣的過濾屏幕，并利用氣泡表面的張力吸附水中的懸浮物。產(chǎn)生微小氣泡（直徑為10-100 μm ），可有效去除水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中的懸浮物。氣泡越小，效率越高。因此，研究產(chǎn)生微小氣泡的發(fā)生裝置，是該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。

氨氮處理技術(shù)

1、養(yǎng)殖水體中的氨氮及其特性

工廠化養(yǎng)殖水體中的氨氮主要是由于養(yǎng)殖魚類的代謝、殘餌和有機(jī)物的分解而引起。一次性過流試驗(yàn)表明，高密度流水養(yǎng)殖排水中的氨氮濃度一般為1.4 mg/L左右。飼料質(zhì)量的影響更是直接的，大約有40%飼料蛋白的氮被鮭鱒魚類轉(zhuǎn)化成氨氮（NH3和NH4+)，在餌料系數(shù)為1.0的情況下，鮭鱒魚類每增長1kg就會(huì)產(chǎn)生33g氮。根據(jù)飼料蛋白的含量不同，可用不同的方法計(jì)算魚類的氨氮排量，蛋白為超過40%時(shí)，氨氮（mg）=投飼量（g）×30；蛋白質(zhì)在30%~ 40%時(shí)，氨氮（mg）=投飼量（g）×25，在蛋白低于30%時(shí)，氨氮（mg）=投飼量（g）×20。 養(yǎng)殖魚類排泄的氨氮中，大約有7%-32%的總氮是包含在懸浮物中，大部分溶解于養(yǎng)殖水體中，分別以離子銨NH4+和非離子氨NH3的形式存在，并且隨著pH值的變化而相互轉(zhuǎn)化。研究物理、化學(xué)和生物的氨氮處理先進(jìn)技術(shù)和有效方法，是工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的重要課題。 氨氮在養(yǎng)殖水體中的積累會(huì)對魚類產(chǎn)生毒性作用，其中非離子氨對魚類毒性作用很大。工廠化養(yǎng)殖水體的氨氮總量一般不應(yīng)超過1 mg/L，非離子氨不應(yīng)超過0.02 mg/L（GB 11601－2000）。由于離子銨NH4+和非離子氨NH3在不同pH值條件下相互轉(zhuǎn)換，因此在控制養(yǎng)殖水體氨氮積累的同時(shí)，應(yīng)注意pH值的調(diào)節(jié)。

2 、氨氮處理技術(shù)

2.1 空氣吹脫 空氣吹脫的原理是應(yīng)用氣液相平衡和介質(zhì)傳遞亨利定律，在大量充氣的條件下，減少了可溶氣體的分壓，溶解于水體中的氨NH3穿過界面，向空中轉(zhuǎn)移，達(dá)到去除氨氮的目的?？諝獯得摰男手苯邮艿絧H值的影響，在高pH值的條件下，氨氮大部分以非離子氨的形式存在，形成溶于水的氨氣；在pH值為11時(shí)，空氣吹脫可去除95%的氨氮，在正常養(yǎng)殖水體也可獲得一定的效果。

空氣吹脫應(yīng)用的關(guān)鍵是pH值的調(diào)整，使處理過程既能提高處理的效率，又能適應(yīng)養(yǎng)殖魚類對水體pH值的要求。同時(shí)空氣吹脫需要空氣的流量大，在低溫下水溫易受影響。

2. 2 離子交換吸附 離子交換吸附是應(yīng)用氟石或交換樹脂對水體中的氨氮進(jìn)行交換和吸附。氟石的吸附能力約為1mg/g，設(shè)計(jì)適宜可吸附95%的氨氮，在達(dá)到吸附容量后，可用10%的鹽水噴林24小時(shí)進(jìn)行再生，重復(fù)使用（ Stephen M. Meyer 2001）。在工廠化養(yǎng)殖中應(yīng)用氟石有較好的效果，但其再生操作煩瑣、時(shí)間長。有些研究利用氟石作為生物處理的介質(zhì)，在氟石上接種硝化細(xì)菌，達(dá)到提高生物處理效率的目的（Ori Lahav，1997）。

2.3 生物處理 生物處理是利用硝化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌對水中的氨氮進(jìn)行轉(zhuǎn)化和去除。亞硝化細(xì)菌把氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽、硝化細(xì)菌，把亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。如果進(jìn)行徹底脫氮處理，可利用反硝化細(xì)菌進(jìn)行處理。由于反硝化過程是在厭氧條件下（溶解氧低于1mg/L）進(jìn)行，應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖有一定的困難。研究表明，硝酸鹽對魚類的影響很小，一些養(yǎng)殖魚類可抵抗大于200mg/l濃度的硝酸鹽。因此，水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的處理，很少應(yīng)用反硝化過程。 生物處理具有投資少，效率高的特點(diǎn)，受到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。

有資料顯示，應(yīng)用硝化和亞硝化細(xì)菌附著浮球進(jìn)行氨氮處理，氨氮的轉(zhuǎn)化率為380g/（m3·day），餌料負(fù)荷能力為32kg/（m3·day）。但是，硝化細(xì)菌的最佳生長溫度在30℃以上，溫度降低其活性降低，處理能力下降，低于15℃已經(jīng)很難利用。研究低溫下優(yōu)勢細(xì)菌的培養(yǎng)和保持技術(shù)，應(yīng)該是我們研究的重要方向。

2. 4 臭氧氧化處理 臭氧作為消毒和去除懸浮物在水產(chǎn)養(yǎng)殖上獲得廣泛應(yīng)用，其也有一定的氨氮氧化效果。研究表明臭氧的直接氧化可去除水體中氨氮的25.8%，在加入催化劑的條件下，可大幅度提高其氧化效率。在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中加入催化劑，也可大幅度提高氧化效率，可去除50%左右的氨氮。

臭氧氧化氨氮的方法在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的應(yīng)用還有待深入研究。由于臭氧氧化氨氮可把氨氮中的氮直接轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，去除了水質(zhì)惡化的營養(yǎng)源，是一種有效的處理方法。利用催化方法提高臭氧氧化氨氮的效率，應(yīng)用于養(yǎng)殖水體的處理，是水產(chǎn)養(yǎng)殖水體氨氮處理的一條新途徑。

同時(shí)，臭氧具有消毒殺菌和沉淀懸浮物的作用，如果能提高其氧化氨氮的效率，臭氧在處理養(yǎng)殖水體上的綜合利用將會(huì)有廣泛的應(yīng)用前景，是重點(diǎn)研究的課題。

2. 5 電滲析處理 電滲析處理是極性電場技術(shù)和分子篩膜分離技術(shù)結(jié)合的處理技術(shù)，其工作原理是水體在電場的兩極流動(dòng)時(shí)，水中的帶電離子在直流電場的作用下定向移動(dòng)，陰離子透過陰膜進(jìn)入陰離子集水槽，陽離子通過陽膜進(jìn)入陽離子集水槽，從而可把水體中的離子氨去除。

由于水體中的氨氮在pH值為7的中性條件下，非離子氨僅為氨氮總量的0.55%，95%以上是離子氨，所以電滲析處理可獲得好的處理效果。電滲析處理具有分離效率高、裝置緊湊、自動(dòng)化容易的特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于化工、食品、冶金和航天領(lǐng)域的水處理工程。結(jié)合工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖實(shí)際的養(yǎng)殖水體處理的電滲析設(shè)備，是工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施研究的新領(lǐng)域。

由于電滲析處理中的分離膜有很強(qiáng)的選擇性，容易受懸浮物的堵塞和有機(jī)物的污染，需要頻繁的清洗，容易損壞，增加成本。因此，研究高強(qiáng)度膜材料是發(fā)展的趨勢。

餌料要求及投餌

1、餌料要求

工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料營養(yǎng)要全，要考慮循環(huán)使用水體中微量元素的缺乏因素。要用高效顆粒飼料，餌料系數(shù)一般應(yīng)在1～1.2左右，減少魚類排泄帶來的水處理問題。要使用生產(chǎn)兩個(gè)月以內(nèi)的新鮮飼料，盡量減少飼料變質(zhì)帶來的營養(yǎng)疾病，任何變質(zhì)飼料絕對不能用于工廠化養(yǎng)殖生產(chǎn)。

飼料形狀應(yīng)該完整，循環(huán)流水養(yǎng)殖中的任何不適口碎料都將被水流沖走，成為水質(zhì)的污染源，增加水處理的負(fù)擔(dān)。

2、投餌

由于工廠化養(yǎng)殖中的養(yǎng)殖條件調(diào)整到魚類最佳的生長環(huán)境，投餌應(yīng)該根據(jù)魚類不同階段的最佳生長速度投餌，從而達(dá)到最快生長的目的。投餌時(shí)間應(yīng)該掌握多次投喂，每次少量的原則，以均衡系統(tǒng)處理設(shè)備的各種負(fù)荷。有資料建議每30分鐘投餌一次。

疾病的預(yù)防

工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中疾病預(yù)防是非常重要的，要確保不能有疾病發(fā)生，避免全軍覆沒的損失。主要采取以下措施：

1、要選擇健康沒有疾病歷史的魚放入養(yǎng)殖池。

2、在入池之前要進(jìn)行消毒處理。

3、在處理系統(tǒng)設(shè)置消毒殺菌設(shè)備。

4、在養(yǎng)殖過程中注意環(huán)境變化對魚類的脅迫壓力。包括各種水質(zhì)的干擾波動(dòng)、水溫的變化等。脅迫壓力大，將使魚類的抗疾病能力降低。

5、注意投餌的科學(xué)性，避免魚類過食現(xiàn)象，魚類過食也增加魚類負(fù)擔(dān)，容易生病。

6、使用專用工具，并經(jīng)常消毒。

系統(tǒng)管理

整個(gè)系統(tǒng)的管理是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，要保證系統(tǒng)各個(gè)部分的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，重點(diǎn)是監(jiān)測系統(tǒng)水質(zhì)的變化情況。

系統(tǒng)管理應(yīng)該注意的問題：

1、要有備用電源或備用氧氣罐，以防停電能夠及時(shí)補(bǔ)充水體溶解氧。溶解氧是系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)保證魚類生命的主要因子，也是生物處理設(shè)備能夠保持再運(yùn)轉(zhuǎn)的基本條件。一旦停止循環(huán)和供氧，魚類在15-20分鐘就會(huì)出現(xiàn)缺氧死亡；同時(shí)生物膜因缺氧會(huì)出現(xiàn)細(xì)菌的死亡而脫落，需要重新掛膜，約需要15-35天的時(shí)間，打亂整個(gè)生產(chǎn)計(jì)劃。

2、要經(jīng)常檢查養(yǎng)殖池水位是否固定不變，如有減少應(yīng)檢查管路是否被污物堵塞。水體交換量的減少同樣會(huì)引起缺氧。

3、要在水體中加入一定量的NaCL，保持NaCL含量在0.02-0.2%范圍內(nèi)。緩解亞硝酸鹽的毒性和滲透壓力。

4、注意養(yǎng)殖魚類產(chǎn)生的脫味現(xiàn)象，在循環(huán)式養(yǎng)殖中，這種現(xiàn)象是普遍存在的。一般情況下，在魚類上市之前換上新水，降低溫度、停喂幾天到幾個(gè)星期，就可以消除。

5、在一輪生產(chǎn)結(jié)束后，重新開始新一輪養(yǎng)殖前，要檢修各種設(shè)備和管路，對系統(tǒng)進(jìn)行全面清理和消毒。

6、要注意養(yǎng)殖魚類的分級(jí)飼養(yǎng)，一般20-30天要進(jìn)行一次分級(jí)，把規(guī)格大小基本一致的魚放入同池養(yǎng)殖。

有害氣體的處理

1、有害氣體產(chǎn)生的原因及性質(zhì)

工廠化養(yǎng)殖水體中的有害氣體主要是魚類代謝呼吸產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w，以微氣泡的形式存在于水中。

雖然二氧化碳?xì)怏w難溶于水，在一定條件下二氧化碳?xì)怏w可與水結(jié)合進(jìn)行可逆反應(yīng)形成碳酸。碳酸是弱酸，也會(huì)降低養(yǎng)殖水體的pH值，從而影響水質(zhì)。其與水的結(jié)合反應(yīng)為：CO2 + H2O = H2CO3

碳酸極不穩(wěn)定，在空氣中很容易分解為水與二氧話碳。因此，采取措施使養(yǎng)殖水體充分與空氣接觸，就可及時(shí)去除養(yǎng)殖水體中的二氧化碳?xì)怏w。

不僅如此，水中的二氧化碳對魚類也是非常有害的，二氧化碳?xì)怏w含量超過20 mg/L時(shí)，養(yǎng)殖魚類就會(huì)產(chǎn)生氣體壓力反應(yīng)，表現(xiàn)為向水面或增氧設(shè)備集中，攝飼明顯減少。

2、二氧化碳去除技術(shù)

（1）機(jī)械設(shè)備去除 利用增氧機(jī)或暴氣設(shè)備，在養(yǎng)殖水體中形成上下交換的水流，使水體充分與大氣接觸，達(dá)到分解碳酸，去除二氧化碳的目的。

（2 ）水力設(shè)計(jì)去除 在設(shè)計(jì)過程中，回水管和回水槽間留有一定高度的落差，使水流在回水過程中充分暴露在大氣中，分解碳酸。去除二氧化碳。

（3）充氣去除 在水流通過的水道上設(shè)置微氣泡釋放裝置，利用氣泡相互積累的特性，使散布于水中的二氧化碳與釋放的氣泡結(jié)合，由氣泡把二氧化碳帶上水面，達(dá)到去除的目的。

pH的調(diào)節(jié)

1、pH降低的原因

在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中，由于魚類代謝產(chǎn)生的大量氨氮為硝化細(xì)菌提供了大量繁殖的生存條件，使得整個(gè)系統(tǒng)的管路、設(shè)施包括養(yǎng)殖池表面都產(chǎn)生了生物膜。硝化細(xì)菌的生長過程中，在消耗氨氮的同時(shí)，也產(chǎn)生酸性物質(zhì)，從而降低了水體的堿度。特別是在有生物處理設(shè)備的條件下， pH值降低的就更加明顯。在pH為7.5的水體，封閉運(yùn)轉(zhuǎn)三天， pH就會(huì)降到6左右。同時(shí)，二氧化碳去除不及時(shí)徹底，也是pH值降低的一個(gè)重要原因。

pH過低，不僅影響?zhàn)B殖魚類的生長，而且會(huì)抑制硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌的活性，使生物處理失去作用。硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌在pH低于7時(shí)就會(huì)停止生長和繁殖，失去轉(zhuǎn)化氨氮的作用。因此，適時(shí)監(jiān)測和調(diào)空pH值是非常必要的。

2、pH的調(diào)整方法

（1） 化學(xué)調(diào)節(jié) 在應(yīng)用生物處理的系統(tǒng)中， pH的調(diào)節(jié)只能采用化學(xué)調(diào)節(jié)的辦法，可在水體加入Ca(OH)2和 NaOH 的辦法調(diào)節(jié)。所加藥量一般為投食率的17-20%。

（2）臭氧殺菌控制 在不使用生物處理的系統(tǒng)，pH的調(diào)節(jié)可采用在水中釋放適量臭氧的辦法，利用臭氧殺死系統(tǒng)各個(gè)部分附著的生物，避免微生物的硝化作用。一般在臭氧含量在0.1mg/L，就可以有效殺微生物。

（3）利用反硝化作用 在系統(tǒng)中設(shè)置反硝化設(shè)備，使反硝化過程產(chǎn)生的堿性物質(zhì)平衡硝化過程的酸性物質(zhì)。不過，由于反硝化作用是在厭氧的條件下進(jìn)行，水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)很難利用。

工廠化養(yǎng)殖的自動(dòng)監(jiān)測與控制工廠化養(yǎng)殖的自動(dòng)監(jiān)測與控制自動(dòng)監(jiān)測和控制系統(tǒng)是封閉循環(huán)式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的保證條件。由于養(yǎng)殖密度大，水質(zhì)變化快，水質(zhì)控制不好容易引起事故的發(fā)生，造成生產(chǎn)損失。自動(dòng)監(jiān)測和控制參數(shù)主要包括水位、水溫、溶解氧、濁度、鹽度、pH、電導(dǎo)率、氨氮和硝酸鹽等，通過監(jiān)測和控制這些參數(shù)，把水質(zhì)控制在養(yǎng)殖要求的范圍內(nèi)。

在工廠化循環(huán)養(yǎng)殖中，由于沖洗、調(diào)節(jié)水質(zhì)等要求，需要一定的水源補(bǔ)充，一般每天補(bǔ)水量約為總水量的10%，因此，應(yīng)該備有補(bǔ)水水源和水泵。