工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中的水處理技術--(3)氨氮及其處理

工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖是應用工程技術、水處理技術和高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖技術進行漁業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)的技術模式。隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)向現(xiàn)代化水平的發(fā)展，工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖技術作為我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)現(xiàn)代化的支撐技術，受到科學研究者和漁業(yè)生產(chǎn)部門的高度重視，在相關的養(yǎng)殖工藝、水質(zhì)控制、凈化處理等方面進行了深入研究，取得了較大進展，有些技術已經(jīng)在生產(chǎn)中獲得應用。其中養(yǎng)殖水體的處理技術，作為工廠化養(yǎng)殖技術的關鍵技術之一，隨著研究的不斷深入，獲得較快發(fā)展，形成了機械、化學、生物和綜合處理等多項技術，為工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的進一步發(fā)展奠定了基礎。

工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的處理主要包括幾個方面，即：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難點。

本文根據(jù)近年的研究進展和國內(nèi)外研究資料，對養(yǎng)殖水處理技術及其應用進行了總結和歸納，為工廠化養(yǎng)殖的設計和管理提供必要的技術資料，并期望在此基礎上，進一步研究先進技術和處理方法、開發(fā)出相關的高效養(yǎng)殖工程設施和設備。

3．養(yǎng)殖水體中的氨氮及其處理技術

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、殘餌和有機物的分解而引起。一次性過流試驗表明，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。投喂的飼料中，大約有40%飼料蛋白的氮被鮭鱒魚類轉化成氨氮（NH3 + NH4+），在餌料系數(shù)為1.0的情況下，鮭鱒魚類每增長1kg就會產(chǎn)生33g N 。如不進行處理，氨氮在循環(huán)養(yǎng)殖水體中的積累呈快速直線上升的趨勢。

養(yǎng)殖魚類排泄的氨氮中，大約只有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值和溫度的變化而相互轉化。研究物理、化學和生物的氨氮處理先進技術和有效方法，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超過1mg/l ，非離子氨不應超過0.05mg/l。由于離子銨NH4+和非離子氨NH3在不同pH值和溫度條件下相互轉換，因此在控制養(yǎng)殖水體氨氮積累的同時，應注意根據(jù)溫度的變化調(diào)節(jié)pH值，從而使非離子氨保持在較低水平。

3.1 空氣吹脫

空氣吹脫的原理是應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，向空中轉移，達到去除氨氮的目的?？諝獯得摰男手苯邮艿?/span>pH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：

HH4+ + OH-    NH4OH     H2O + NH3↑

在pH值為11.5時，水氣體積比為1：107的條件下，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。

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

3. 2  離子交換吸附

離子交換吸附是應用氟石或交換樹脂對水體中的氨氮進行交換和吸附。氟石的吸附能力約為1mg/g，設計適宜可吸附95%的氨氮，在達到吸附容量后，可用10%的鹽水噴林24小時進行再生，重復使用。在工廠化養(yǎng)殖中應用氟石有較好的效果，但其再生操作煩瑣、時間長。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菌，達到提高生物處理效率的目的。

3. 3  生物處理

生物處理是利用硝化細菌、亞硝化細菌和反硝化細菌對水中的氨氮進行轉化和去除。亞硝化細菌 (Nitrosomonas europaea and Nitrosococcus mobilis)把氨氮轉化為亞硝酸鹽、硝化細菌(Nitrobacter winogradski and Genus Nitrospira)把亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽。如果進行徹底脫氮處理，可利用反硝化細菌進行處理。由于反硝化過程是在厭氧條件下（溶解氧低于1mg/l）進行，應用于水產(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 200 mg/l濃度的硝酸鹽。因此，水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的處理，很少應用反硝化過程。

生物處理具有投資少，效率高的特點，受到廣泛的關注和應用。有資料顯示，應用硝化和亞硝化細菌附著浮球進行氨氮處理，氨氮的轉化率為380g /（m3·day），餌料負荷能力為32kg/（m3·day）。

但是，硝化細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。有些研究涉及了低溫下優(yōu)勢細菌的馴化、培養(yǎng)和利用技術，獲得低溫下生物處理的良好效果，是水產(chǎn)養(yǎng)殖水體處理的重要研究方向。

3. 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。臭氧氧化氨氮的方法在水產(chǎn)養(yǎng)殖上還沒有深入研究，利用催化方法提高臭氧氧化氨氮的效率，應用于養(yǎng)殖水體的處理，可為水產(chǎn)養(yǎng)殖的氨氮處理開辟新途徑。

3. 5 電滲析處理

電滲析處理的原理是水體在電場的兩極流動時，水中的帶電離子在直流電場的作用下定向移動，陰離子透過陰膜進入陰離子集水槽，陽離子通過陽膜進入陽離子集水槽，從而可把水體中的離子氨去除。由于氨氮在pH值為7的中性條件下，非離子氨僅為氨氮總量的0.55%，99% 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、自動化容易的特點，已經(jīng)廣泛地應用于化工、食品、冶金和航天領域的水處理工程。結合工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的實際，研究可用于養(yǎng)殖水體處理的電滲析設備，應是工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖水處理技術研究的新領域。

另見：

1.工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中的水處理技術---(1)增氧  http://m.yc6318.cn/hijn/aritcle9717.html

2.工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中的水處理技術--(2) 懸浮物及其處理http://dollarslicenewyork.com/hijn/aritcle9720.html