CN101327997A - 水产养殖污水的综合处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水产养殖污水的综合处理方法。该综合处理方法，包括以下步骤：提供一个生态处理池，将养殖污水排入所述的生态处理池中，然后在池水中接种光合细菌与小球藻，达到第一生态环境；接种轮虫和多刺裸腹溞，达到第二生态环境；轮虫、溞类收集，低温干燥得固体产品；滤液用臭氧处理后排出；向所述生态处理池中补充新的水产养殖污水，重复上述处理。本发明构建了一套物化、生物、生态组合工艺的集成技术体系，为集约化养殖业的可持续发展和循环经济模式建立提供切实可行的技术支撑。

Description

水产养殖污水的综合处理方法

技术领域

本发明属于水产养殖领域，涉及一种水产养殖污水的处理方法。

背景技术

随着水产养殖规模的不断扩大和产量的迅猛增加，一系列生态环境问题逐步显露出来。水产养殖中产生的残饵、残骸、鱼虾体排泄物等使得水产养殖产生自身污染，尤其是随着养殖方式向集约化发展，养殖密度和投饵量大大增加，残饵量和鱼体排泄物也相应增加，养殖污染更趋严重。在海水鱼养殖中，其代谢产物为投饵量的20％～35％，残饵为投饵量的10～40％，被直接排入水体中，从而使水中溶解氧减少，氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮增加，水中积累大量的病毒、细菌等微生物，引起水体自净能力降低，导致水体富营养化或水质恶化。据报道，国内主要养殖区约有50％的池塘受到较严重的污染，30％的池塘受到中度污染，有20％的池塘受到轻度污染。同时，未经处理的养殖水的大量排放，污染了近岸水域。受到污染的近岸水又被抽进或纳人鱼池，造成了二次自身污染，再次危及养殖业。

因此，养殖水体的富营养化、环境恶化、病害蔓延等已经成为制约今后水产养殖业持续健康发展与环境保护的突出问题。对受污染的养殖水体进行修复，已成为社会经济发展及生态环境建设的迫切需要。

目前，国内外对于养殖污水的处理模式主要有还田模式、自然处理模式和达标排放处理(工业化处理)模式。

还田模式指将废水直接施用于土地。虽然该模式具有简单、经济等优点，但存在土地使用面积大、病源微生物传播和臭气污染等问题。长期应用可导致磷和重金属在土壤中的累积，并可能通过径流污染周边水环境。还田模式占地大、资源回收效率低，目的性不强，对环境的污染风险大，已不能适应现代集约化养殖行业的废水处理要求。

工业化处理模式指采用厌氧、好氧、厌氧-好氧等工艺处理养殖污水以达标排放为目的的一类方法。这是欧美国家的主要处理方式，发展方向主要集中在如何提高处理效率和提高氮磷去除率，但是没有考虑大量N、P等营养物质的回收利用，造成资源浪费。而且运行能耗大、处理成本高，每吨水处理成本2.0元左右。此外，剩余污泥的处理处置费用与废水处理费用相当。单独采用生化处理不考虑资源的回收利用，从经济角度看并不能完全配合我国现阶段养殖业的发展需求。

自然处理模式指采用氧化塘、土地处理或人工湿地系统等自然处理手段对养殖污水进行处理。在美国和澳大利亚，污水一般不经厌氧处理而直接进入氧化塘。这种方式污水停留时间长，因为水力植物吸收等途径去除废水中的污染物。近年来，湿地处理技术也逐渐被用来处理养殖污水，能去除BOD、TSS、NH3-N、TN、TP、COD和病原微生物(Poach et al.，2003；邓仕槐等，2006；He et al.，2006)。从研究现状来看，湿地处理有机物效果并不理想，据统计BOD去除率一般为65％，氨氮去除48％，总氮总磷去除42％(Knight et al.，2000)。

以上处理技术主要适用于畜禽养殖污水。由于水产养殖污水污染强度相对不大，直接利用上述技术，投资大、运行费用高、工作效率低。但因养殖污水水量巨大，其环境污染危害不容忽视。目前关于水产养殖污水的处理，仍未引起足够的重视，尚没有比较成熟且经济可行的方法。

传统养殖污水处理技术将氮磷作为污染物去除，增加处理难度和费用。即使还田模式可以回收氮磷，但效率低，目的性不强，不能产生明显经济效益。大量的研究表明，藻类对生活污水、食品加工废水、畜禽场污水、工农业混合废水和工业废水中的氮、磷等营养物去除作用和效果均十分显著(董俊德和吴伯堂，1999)。国内外对进一步发挥藻类净化污水的潜力进行了大量的实验室和各种规模的试验性研究，藻类净化污水的机理研究更加深入，藻类吸收并去除污染物的动力学模型及与环境因子的相关模型相继建立并完善，这些都为藻类污水处理生物技术打下了良好的基础。例如，用藻类处理鸡粪厌氧发酵液，氨氮去除率可达84.0％，总磷去除率达73.8％(张国治等，1997)。但因为藻体回收困难，限制了其在废水处理中的大规模应用。

藻类是轮虫、桡足类等浮游动物的优良食料。轮虫、桡足类的高密度培养主要用于水产养殖业苗种培育(Stottrup & Norsker，1997；Marcus，2001；刘光兴和陈珂，2003)。如通过建立藻类-轮虫-桡足类食物链生态系统，可将藻类吸收的氮磷营养物转化为浮游动物作为水产养殖的饵料，在去除氮磷的同时产生一定的经济收益。藻类-轮虫-桡足类食物链生态系统用于修复湖泊富营养化的研究也已经开展(陈鸣钊等，2000)。但是，利用藻类-轮虫-桡足类食物链生态系统直接回收利用养殖污水中的氮磷营养物还没有开展研究。

综上所述，目前养殖污水处理技术研究和实践仍然以污染物去除为主要目标，采用单一的处理手段或简单组合，对抗生素和重金属污染问题没有妥善的解决方案，对废水中的氮、磷等营养物质没有有效的回收利用手段，尚没有形成经济、高效、多功能的综合处理技术。养殖污水污染负荷高，若单纯以处理为目的，则建设投资和运行费用高，企业负担重。因此，有必要研发投资省、费用低、处理效率及资源化程度高的集约化养殖污水综合处理技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水产养殖污水的综合处理方法。

本发明所述的水产养殖污水的综合处理方法，包括以下步骤：

A.提供一个生态处理池，将养殖污水排入所述的生态处理池中，然后在池水中接种光合细菌与小球藻；所述的光合细菌以琼脂为载体制成固定化光合细菌颗粒，接种量为300-400mg/L水；所述的小球藻(Chlorella vulgaris)为人工培养的小球藻，接种量为10^-3藻细胞/mL水；将所述生态处理池保持在27.5～28.5℃、pH6.5-7.0的条件，接种2-3天后，达到第一生态环境，即形成光合细菌与小球藻的种群占优势的生态环境；

B.当所述的生态处理池中的光合细菌密度达到250-300mg/L、小球藻密度达到2.5×10⁴藻细胞/mL时，接种轮虫(B rachionus spp)和多刺裸腹溞(Moinamacrocopa)，其中，轮虫的接种量为4-6个/L水，多刺裸腹溞的接种量为2-3个/L水，将所述生态处理池保持在27.5～28.5℃、pH6.5-7.0的条件，接种3-4天后，达到第二生态环境，即形成轮虫与溞类的种群占优势的生态环境；

C.轮虫、溞类收集：将经过步骤B处理后的池水吸出，用200目滤布过滤，收集其中的轮虫、溞类，滤渣中还含有少量光合细菌、小球藻，将滤渣用微波干燥设备快速低温干燥10分钟，得固体产品；

D.臭氧处理：用臭氧发生器对步骤C所得的滤液进行臭氧处理，臭氧的流量控制在15mg/min左右，处理3-5min，可将处理后的滤液排出；

E.向所述生态处理池中补充新的水产养殖污水，重复步骤A至D的处理。

本发明所述的水产养殖污水的综合处理方法，具有以下的特点和优点：

(1)本发明针对养殖水体中大量富营养物质积聚、水源中所含的氮、磷等元素偏高的特点，构建了一套物化、生物、生态组合工艺的集成技术体系，将沉淀分离、固定化微生物处理、藻类处理、臭氧处理等强化工艺与水产饵料生物培养有机结合，形成一个完整的高效综合处理系统，达到有目的、有秩序的处理、处置、回收养殖污水中污染物和营养物的目标。这种综合处理和资源化技术不仅具有重大的环境生态效益，而且能够取得可观的经济效益，为集约化养殖业的可持续发展和循环经济模式建立提供切实可行的技术支撑。

(2)本发明通过强化传统处理方法及有机结合固定化微生物、水产饵料培养、臭氧处理等工艺，实现了养殖污水中有机物分级去除以及能源、氮磷营养物的回收利用，并且将轮虫、桡足类的连续世代培养技术成功用于海水养殖污水的净化和资源回收。初期研究结果表明，利用养殖污水，通过建立轮虫、桡足类的连续世代养过程回收废水中的氮磷等营养物质是一条经济、高效、可行的处理途径。

(3)本发明利用微生物、藻类对养殖污水中的氮、磷等营养物的去除，同时利用藻菌共生生态系统食物链金字塔中藻类的上一营养层的轮虫、溞类，给轮虫、溞类创造一个环境，让它们大量生长、繁殖，吃掉藻类，既能催化降解养殖水体有机污染物又可生产轮虫、溞类产品。利用轮虫、溞类作为鱼、虾类的饵料或加工成为鱼、虾类的饲料添加剂，在达到净化水质的同时可带来一定的经济效益。

(4)本发明采用固定化光合细菌颗粒，对NH₄-N有明显的吸收作用，而且采用固定化方法使光合细菌的密度高、活性强、反应速度快，而且流失少，与利用游离光合细菌处理废水相比，具有明显的优越性。

具体实施方式

本发明所述的水产养殖污水的综合处理方法，包括以下步骤：

A.提供一个生态处理池，将养殖污水排入所述的生态处理池中，然后在池水中接种光合细菌与小球藻；所述的光合细菌以琼脂为载体制成固定化光合细菌颗粒，接种量为300-400mg/L水；所述的小球藻为人工培养的小球藻，接种量为10^-3藻细胞/mL水；将所述生态处理池保持在27.5～28.5℃、pH6.5-7.0的条件，接种2-3天后，达到第一生态环境，即形成光合细菌与小球藻的种群占优势的生态环境；

光合细菌和藻类在水温为27.5～28.5℃、pH6.5-7.0的条件下，吸收氮、磷营养物，生态处理池达到第一生态环境，即形成优势菌、藻种群的生态环境。光合细菌和藻类将作为下一阶段的轮虫、溞类的的饵料。

B.当所述的生态处理池中的光合细菌密度达到250-300mg/L、小球藻密度达到2.5×10⁴藻细胞/mL时，接种轮虫和多刺裸腹溞，其中，轮虫的接种量为4-6个/L水，多刺裸腹溞的接种量为2-3个/L水，将所述生态处理池保持在27.5～28.5℃、pH6.5-7.0的条件，接种3-4天后，达到第二生态环境，即形成轮虫与溞类的种群占优势的生态环境；

生态塘达到第二生态环境，即形成优势轮虫、溞类种群的生态环境，水质变好，并培养出大量的生物饵料——轮虫、溞类。

C.轮虫、溞类收集：将经过步骤B处理后的池水吸出，用200目滤布过滤，收集其中的轮虫、溞类，滤渣中还含有少量光合细菌、小球藻，将滤渣用微波干燥设备快速低温干燥10分钟，得固体产品；

该固体产品含有丰富的轮虫、溞类，可加工作为鱼、虾类的生物饵料或鱼、虾类的饲料添加剂。

D.臭氧处理：用臭氧发生器对步骤C所得的滤液进行臭氧处理，臭氧的流量控制在15mg/min左右，处理3-5min，可将处理后的滤液排出；

臭氧一经溶解在水中，出现下列两种氧化反应：一种是直接氧化污染物，它是较缓慢的且有明显选择性的反应；另一种则是在过氧化氢、有机物、腐殖质和高浓度的氢氧根的诱发下分解成氧化性更强的羟基自由基，间接地氧化有机物、微生物和氨等，反应相当快，且没有选择性。这两种反应中后一种反应更强烈，氧化能力更强。

E.向所述生态处理池中补充新的水产养殖污水，重复步骤A至D的处理。

以下对本发明中的几个要点进行详细说明：

(一)步骤A所述的光合细菌的固定化方法：

光合细菌可到生产厂或科研单位(南海水产研究所)购买。

光合细菌固定化方法：光合细菌菌液用离心机高速转动(3000转/min)1min，获得高浓度菌液；采用琼脂作为固定化载体，将琼脂制成2-3mm大小的颗粒；然后将琼脂颗粒放入高浓度菌液中(20-25个颗粒/L菌液)2小时，获得固定化光合细菌颗粒。

(1)固定化光合细菌琼脂颗粒浓度的选择

将上述固定化光合细菌琼脂颗粒接种入生态处理池，分别选择：1-10个琼脂颗粒/L废水这10个浓度进行试验，结果发现：光合细菌、小球藻在养殖水体中有较好的去除BOD(生化需氧量)、COD(化学需氧量)效果。接种4个以上琼脂颗粒/L废水浓度光合细菌可以在5h内使废水中的COD的去除率达到87％以上；BOD的去除率达到90％以上。

表一：固定化光合细菌琼脂颗粒BOD、COD去除率

琼脂颗粒(个/L)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											COD去除率％	63.6	76.2	83.5	87.6	90.1	92.4	95.2	96.5	97.2	98.3
BOD去除率％	67.1	78.4	84.3	90.9	92.6	93.2	94.3	96.4	97.1	98.6

(2)固定化光合细菌琼脂颗粒处理时间的选择

将2-3mm大小的琼脂颗粒放入高浓度光合细菌菌液中(20-25个颗粒/L菌液)，分别选择1-10h的处理时间，实验表明：将琼脂颗粒放入高浓度菌液中(20-25个颗粒/L菌液)固定处理2h以上，就可获得高浓度(282.7mg/L)固定化光合细菌。光合细菌浓度如下：

表二：琼脂颗粒固定光合细菌的处理时间与效果

处理时间(h)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											光合细菌浓度(mg/L)	232.4	282.7	291.3	298.1	302.5	307.7	310.6	314.1	319.3	322.4

(二)步骤A中小球藻种群的扩大培养技术：

小球藻种源可从上海水产大学等科研单位藻种库购买。

将培养液(常规培养液)灌入透明塑料薄膜袋中，大概10L/袋，再接种小球藻，悬挂或者放置于阳光充足处，培养3-5天，使用300目尼龙网过滤进行收获。

表三：小球藻在养殖水体中去除BOD、COD的效果

小球藻(104藻细胞/mL)	0.5×	1.0×	1.5×	2.0×	2.5×	3.0×	3.5×	4.0×	4.5×	5.0×
											COD去除率％	67.2	74.6	82.9	88.5	91.3	93.7	95.1	96.4	97.5	98.7
BOD去除率％	61.3	76.1	83.7	92.4	94.6	95.8	96.2	96.9	97.4	98.1

结论是：小球藻密度达到2.5×10⁴藻细胞时，去除BOD达到94.6％、去除COD达到91.3％。

(三)步骤B中轮虫的采集与纯化培养：

在日出之前使用100μm的网从水塘中捞取浮游生物，再用粗网捞去大型的浮游生物。利用轮虫比其它浮游动物更耐低氧，采集后静置两小时，等其它动物因窒息沉底之后，用纱布或滤纸平放水面，使轮虫黏附其上，再将其冲洗到其它容器中。按此种方法分离2-3次可得较纯的轮虫。或者解刨镜下挑选采集到的轮虫用毛细管或微吸管进行分离，准确分离后置于小球藻藻液中培养。

(四)测定方法：

光合细菌、小球藻、轮虫、溞类数量的测定采用紫外可见光分光光度计(上海奥谱勒756系列)；

水质测定采用多用途微电脑快速测定仪(德国ET99732)和哈希HACHBOD测定仪测定BOD、磷酸盐、总磷、总氮。

Claims (1)

1、一种水产养殖污水的综合处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.提供一个生态处理池，将养殖污水排入所述的生态处理池中，然后在池水中接种光合细菌与小球藻；所述的光合细菌以琼脂为载体制成固定化光合细菌颗粒，接种量为300-400mg/L水；所述的小球藻为人工培养的小球藻，接种量为10^-3藻细胞/mL水；将所述生态处理池保持在27.5～28.5℃、pH6.5-7.0的条件，接种2-3天后，达到第一生态环境，即形成光合细菌与小球藻的种群占优势的生态环境；

B.当所述的生态处理池中的光合细菌密度达到250-300mg/L、小球藻密度达到2.5×10⁴藻细胞/mL时，接种轮虫和多刺裸腹溞，其中，轮虫的接种量为4-6个/L水，多刺裸腹溞的接种量为2-3个/L水，将所述生态处理池保持在27.5～28.5℃、pH6.5-7.0的条件，接种3-4天后，达到第二生态环境，即形成轮虫与溞类的种群占优势的生态环境；

C.轮虫、溞类收集：将经过步骤B处理后的池水吸出，用200目滤布过滤，收集其中的轮虫、溞类，滤渣中还含有少量光合细菌、小球藻，将滤渣用微波干燥设备快速低温干燥10分钟，得固体产品；

D.臭氧处理：用臭氧发生器对步骤C所得的滤液进行臭氧处理，臭氧的流量控制在15mg/min左右，处理3-5min，可将处理后的滤液排出；

E.向所述生态处理池中补充新的水产养殖污水，重复步骤A至D的处理。