水产养殖废水冲击型排放处理工艺模式研究

水产养殖废水冲击型排放处理工艺模式研究[摘要]水产养殖过程排放的方式通常是几个月一排放，这种冲击排放的方

式，导致了废水无法处理或者需要极大投资来处理。本文作者根据这种排放特点，考虑了养殖期、丰收期两种时期的废水排放情况，设计研究了一种可变量废水处理的工艺模式，实现了低投资、可达标的水产养殖废水处理。

[关键词]水产养殖废水；冲击排放；可变量废水处理

我国幅员辽阔，江河、湖泊和水库众多，水体污染和富营养化已相当严重。据2010年中国环境统计公报，七大水系中黄河、辽河为中度污染，海河为重度污染。204条河流409个地表水国控监测断面中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为59.9%、23.7%和16.4%，主要污染指标为高锰酸盐指数、五日生化需氧量和氨氮。26个国控重点湖泊（水库）中，满足Ⅱ类水质的1个，占3.8%；Ⅲ类的5个，占19.2%；Ⅳ类的4个，占15.4%；Ⅴ类的6个，占23.1%；劣Ⅴ类的10个，占38.5%，主要污染指标是总氮和总磷。我国是渔业生产大国，目前我国水产品产量约占世界渔业总产量的四分之一以上，其中水产养殖产量占世界养殖产量一半以上。规模化、集约化的养殖业，在给人们带来丰富优质水产品的同时，也产生了大量高浓度的氮磷废水，与工农业水污染一起造成整个大环境水质的恶化，引发水体严重富营养化。《浙江省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中明确指出，坚持走生态立省之路，全面实施“811”生态文明建设推进行动，深化循环经济试点省建设，深入推进节能减排，着力改善生态环境，不断提高应对气候变化能力，加快建设资源节约型和环境友好型社会。《浙江省人民政府办公厅关于进一步加强农村环境保护工作的意见》[浙政办发（2009）111号] 提出了“农村环境管理体制基本建立，城乡统筹协调推进的环境保护格局基本形成；农村环保基础设施和执法监管能力明显加强，农村人居环境和生态状况明显改善，农民群众环境意识明显提高，农村环境保护工作继续走在全国前列”的目标，积极开展水产养殖污染防治。为此，开展回收高浓度氮磷废水中的氮磷营养物质和低耗的植物生态尾水净化技术已引起国内外学者和各级管理部门的广泛关注，其必要性和紧迫性是显而易见的，对水产养殖业和农村经济社会的可持续发展也具有重要的现实意义。

1 国内外研究状况和发展趋势

目前水产养殖废水处理技术有物理处理、化学处理及生物处理等方法。物理处理法（慕峰臧等，2005）主要是依据水体及水体中污染物的理化性质，采取机械的方法净化水质，应用较普遍，是一种初级处理方法，包括沉淀、过滤、泡沫分离（Shulin，1994）、逆渗透、吸附、筛选以及换水、曝气、磁分离法等，物理处理法工艺简洁，实施方便，但它的作用主要在于废水中悬浮物的去处，而对废水中氮磷污染物作用不大；化学处理法包括凝聚、氧化处理、离子交换、中和、络和及其它消毒杀菌剂，可以去除水体中的各种有害离子，但由于化学处理方法用的化学试剂本身就是一种污染，在水产养殖中的应用有一定限制；生物处理法安全无毒，效果好，越来越受到人们的重视，主要原理是利用微生物和自养植物

在生命活动过程中对氮磷的生理需求，人为的在一种水体中培育有益生物来净化水质，如活性污泥法（Campos等，2002；Boopathy 等，2007；Cassidy等，2005）、生物膜法（Yang 等，2001）、厌氧发酵法（朱杰等，2009）等，然而利用这种传统生物污水处理技术来处理养殖废水，因其投资大、耗能高、运行管理技术复杂，很难大量应用于我国这样的发展中国家，尤其是对分散在农村的养殖户。因此，开发具有经济、高效、节能和简便易行的污水处理技术显得尤为迫切。人工湿地污水处理技术正是顺应这一要求而发展起来的一种简便有效的生态工程污水处理技术，该技术具有出水水质好、投资和运行成本低、操作少、管理简单、生态景观效果好、抗有机负荷冲击力强及应用灵活等优点，人工湿地系统是经过人为模仿自然净化过程进行优化配置进而强化了的具有处理污水功能的生态系统，对污水的逐级净化过程由生态系统各级层层吸收转化实现，真正实现了污水资源化，这种资源化不仅对人类是必要的，对水生态系统也是有益的（雒维国，2005）。

水产养殖业的粗放型管理，导致了其废水排放规律难以控制，例如，养殖成长期内，根据不同的养殖池塘水质情况，交替排放，一般一个月只排放一个或其中几个池塘，但在丰收期内，则一个接一个连续清塘排放，一般一个月内完成排放所有池塘。这种排放的不稳定性，现有工艺技术缺乏对这种无规律突发性的大水量处理手段，造成实际处理效果难以达到设计标准或者投资极大，因此设计一种符合水产养殖实际生产排放规律的生态净化技术具有广泛的现实意义和应用前景。

2 可变量生化-湿地联合处理系统的研究

2.1 工艺流程

针对这种不规律的排放特点，本文作者以某水产养殖场为研究对象，设计了一套可变量的废水处理工艺，该水产养殖场有10座养殖塘，单座养殖塘约3000m3，另有一块1500m2浅池塘。变量中考虑两个事情的变化。一是养殖期，单月突发大水量单次排放，二是丰收期，大水量连续排放。具体工艺流程如下：

2.2 工艺设计说明（养殖期）

2.2.1兼氧塘、好氧塘

为了减少水量与水质的处理强度，将其中2座池塘设计成低营养负荷养殖塘。两座塘可以接纳其它8座塘的养殖废水，但仍然用作养殖水产，区别是不投放营养物质，而是利用养殖废水中的养料。

两座养殖塘除了通过自然生态的方法，消耗废水中的营养物质，还能为后续精细化运作的处理构筑物起到水量调节作用。养殖塘的末端设计水泵，为后续构筑物均匀输送50～100m3/d的废水，每个月池内有1500～3000m3的容积腾空，可用于接纳养殖期每月单次1500～3000m3的养殖废水排放。为了强化处理效果，兼氧塘、好氧塘内放置增氧机，安装生态网箱，网箱即可以种植蔬菜，也可以将不同品种的鱼类分开养殖，更好的吸收营养，实现种养结合，转化为经济收入。

为了防止好氧塘在运转过程中生成亚硝酸盐，破坏水体生态环境，将好氧塘废水采用水泵定期回流兼氧塘，通过反硝化实现消除亚硝酸盐，也可以减轻废水中的氮营养化。

兼性塘设计参数：平面尺寸36×74m，边坡深度1～2m，中间深度2m。进水提升泵，1台，边坡营养蔬菜种植带，220m2，网箱床，1000m2，增氧机，1台。

氧化塘设计参数：平面尺寸36×74m，边坡深度1～2m，中间深度2m。进水提升泵，1台，边坡营养蔬菜种植带，220m2，网箱床，500m2，增氧机，4台。

2.2.2生物强化反应器

采用精细化的工业生产方式，是最经济的处理废水方法，通过兼氧塘、好氧塘调节了水量，实现了这一经济的精细化运作的基本前提。

生物强化反应器设计参数：平面尺寸5×15m，深度3.5m，内分兼氧池、好氧池、硝化池、二沉池四个功能区；内置微孔曝气器10个，曝气风机2台，提升泵2台；循环泵2台，微生物填料50m3，电气柜1台。

2.2.3潮汐湿地

潮汐流湿地是一种新型高效湿地，水位不断变化过程中，可以强化湿地的充氧能力，从而提高处理能力，实现达标排放。为了更好的提高处理能力，在湿地中布置曝气，提高好氧生物菌的处理效果。

潮汐湿地设计参数：平面尺寸5×15m，深度1.8m。潮汐排水器4套，进水布水器4套；级配填料，100m3。

2.2.4缓冲滤池

为了保障最好的处理效果，将1500m2浅池塘填入碎石，改造成水平流缓冲湿地，底部铺上曝气管，备用作定期冲洗。

缓冲湿地内分多个模块，每隔几个模块，中间设置沉淀段，以作为均质缓冲。

湿地内种植蔬菜，沉淀段内还可以养殖一些鱼、螺，以彻底的利用营养物质。

通过缓冲湿地深度处理的废水可以回用于养殖生产。

缓冲湿地设计参数：平面尺寸15×70m，中间深度1m。增氧管5套，增氧风机，1台；级配填料，800m3；回用提升泵，1台；水生蔬菜，1200m2。