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萊特萊德（上海）水處理設備有限公司
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全封閉循環海水養殖水處理系統水質的標準分析
工廠化封閉式循環水養殖是在原有的工廠化養殖基礎上，配備循環水凈化設施、設備，采用物理、化學、生物等凈化方式把養殖廢水轉變成可再利用的養殖用水，使用優質人工配合餌料和管理技術進行的高度集約化養殖方式。不僅可以節約能源、保護環境，有利于可持續發展，并且可使養殖密度增加，產量提高。水處理技術是工廠化封閉式循環水養殖的中心環節，確定合適的水處理工藝是建立循環水養殖重要的步驟。為此本研究小組在唐山普林海珍養殖有限公司采用弧形篩、蛋白分離器、生物濾池、紫外線消毒器等設備進行封閉式循環海水養殖水處理試驗，本試驗就該裝置的水處理效果進行了研究，為我國的循環水養殖水處理技術提供參考。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 試驗場地 唐山普林海珍養殖有限公司。養殖水泥池20個，每個水泥池大小為50m2，每池放養體長8cm的牙鲆魚2萬尾。
1.1.2 主要儀器設備 UV-1700型紫外可見分光光度計、SYNERGY超純水系統、PB-10pH計、TP-214電子分析天平、水下水溫計、鹽度計等。
1.1.3 試劑及化驗用水 定量用的化學試劑用優級純，其他非定量用的一般試劑用分析純;化驗用水為去離子水。
1.2 方法
1.2.1 水處理系統工藝流程 水處理系統工藝流程如圖1所示。
其中，海水淡化設備蛋白分離器;紫外線消毒器;弧形篩自己做，網目為200目;生物濾池2個，每個大小為3m×2m×4m，濾池內浸有直徑1mm的聚丙烯絲制成的毛刷狀填料作為生物濾床，在試驗前70d加入海水進行內循環運轉，濾料上形成1層明膠狀生物膜。整個循環系統除了因蒸發而需要向系統補充淡水外，整個系統是1個完整的封閉模式。
1.2.2 水樣采集點的選取 根據系統的分布和設置，選取了5個采樣點，分別為弧形篩過濾前進水口(即養魚池出水口)、蛋白分離器前進水口(即弧形篩過濾后出水口)、生物濾池進水口(即蛋白分離器后出水口)、紫外線消毒器進水口(即生物濾池出水口)、養魚池進水口(即紫外線消毒器出水口)。
1.2.3 水質檢驗方法 氨氮(NH3-N)：靛酚藍分光光度法;硝酸鹽氮(NO3--N)：紫外分光光度法;亞硝酸鹽氮(NO2--N)：萘乙二胺分光光度法;無機磷(PO43--P)：磷鉬藍分光光度法;溶解氧(DO)：碘量法;化學耗氧量(COD)：堿性高錳酸鉀法;pH值：pH計法。
2 結果與分析
在以投餌為主的養殖模式下，養殖廢水中的主要污染物包括：顆粒態固體(糞便和飼料廢物)、溶解態代謝廢物、飼料和糞便中的溶解態營養鹽以及藥物殘留等。這些污染性廢物不間斷地排入水體，致使有機物不斷積累，影響了水體內部有機物的代謝循環系統，使水體中氨氮、亞硝酸鹽等嚴重超標，細菌數量增加，水中溶解氧含量下降，引發各種養殖生物病害。本試驗采用過濾、蛋白分離、生物膜及紫外消毒等環節對養殖廢水進行處理，測定各處理方式進出水口的水質情況，并對不同處理方法的效果進行分析。
2.1 弧形篩過濾水處理效果
養殖廢水經弧形篩過濾后進出水口水質指標見表1。由表1可見，各項水質指標變化不大，都稍有降低，但未達顯著水平。對NO3--N、NO2--N、NH3-N的去除率分別為3.03%、2.96%、1.42%;溶解氧的去除率為3.05%;COD下降較多，去除率達13.59%;對PO43--P、pH、細菌指數的影響不大。這是因為弧形篩主要去除水中的殘餌、糞便等大顆粒物質，而對于溶解性的物質無法去除。
2.2 蛋白質分離器水處理效果
養殖廢水在蛋白質分離器進出水口的水質指標見表2。由表2可見，開啟蛋白分離器可顯著去除水體中的細菌、NH3-N、COD，對細菌、NH3-N、COD的去除率分別為41.32%、32.60%、23.79%;可顯著提高水體中DO的含量，DO含量提高了32.61%;對NO3--N、NO2--N、PO43--P和pH的影響較小，NO3--N和pH的含量分別上升了6.16%和0.44%，NO2--N和PO43--P的去除率分別為3.36%和6.41%。
2.3 生物濾池水處理效果
由表3可見，開啟生物過濾池能有效去除水體中的NH3-N和NO2--N的去除率分別為36.99%和28.77%;系統在降低NH3-N和NO2--N的同時，會消耗水體中的DO，使DO濃度降低11.66%;開啟該系統能提高水體中NO3--N、COD和細菌指數，NO3--N、COD和細菌指數分別上升了17.18%、9.87%和69.10%;pH值和PO43--P變化很小。該系統對NH3-N的去除作用和增加細菌的數量作用達顯著水平。
2.4 紫外線消毒器水處理效果
由表4可以看出，開啟紫外線消毒器能顯著降低養殖水體中的細菌指數和COD濃度，去除率分別為84.17%和23.58%，對NH3-N、NO2--N和PO43--P的去除率分別為14.87%、8.65%和6.62%，但未達顯著水平。DO含量上升了7.87%，而NO3--N和pH稍有升高。
2.5 蛋白分離器、生物濾池、紫外線消毒器水處理效果
由表5可見，養殖水體經蛋白質分離器、生物濾池和紫外線消毒器一系列處理后能顯著去除NO2--N和NH3-N，對NO2--N和NH3-N的去除率分別為37.12%和63.85%;并且使COD和細菌指數顯著降低，分別降低了36.01%和84.29%;使PO43--P的濃度降低了10.41%，但未達顯著水平。該系統能顯著提高水體NO3--N和DO濃度，NO3--N和DO濃度分別上升了32.45%和26.35%;使pH值略有升高，升高了0.25%。
3 討論
弧形篩過濾主要用于濾除水中的殘餌、糞便等大顆粒固體物質，對去除溶解的氮、磷和有機物質等作用并不明顯。但此環節意義非常大，通過弧形篩的過濾，在系統運轉的開始就將養殖水體中的殘餌、糞便等大顆粒固體物質去除掉，可大大減輕整套水處理系統的負荷，尤其可大大提高后面蛋白分離器、生物濾池等環節的處理效果。在系統運轉的過程中，一定要注意弧形篩的密封性，及時檢查篩網的安全性，防止篩網破損。另外，要及時洗刷和檢查篩網，防止篩網網目堵塞，影響水處理效果。
蛋白質分離器、生物濾池和紫外線消毒器對NH3-N均有明顯的去除作用。生物濾池能有效去除水體中的NO2--N(去除率為為28.77%)，蛋白質分離器和紫外線消毒器對NO2--N的去除作用較小(3.36%和8.65%)。生物過濾器中附著亞硝化細菌和硝化細菌生長，亞硝化細菌能將氨降解為毒性較小的亞硝酸鹽，硝化細菌能將亞硝酸鹽降解為毒性更小的硝酸鹽，NO2--N和NO3--N濃度的變化與這2種細菌的作用有關。高濃度的硝酸鹽同樣會對魚類有害，50mg/L是*的較為安全硝態氮濃度。本試驗中經處理后硝酸鹽濃度升高，但遠遠未達到影響魚類的程度。紫外線能有效去除水體中的細菌(去除率達84.17%)，蛋白質分離對細菌數量也有一定去除作用(對細菌的去除率為41.32%)。生物濾池可增加水體中細菌數量，是因為填料表面生長著大量細菌形成生物膜。紫外線消毒因其不產生有害的消毒副產物而受到重視。
生產過程中，養殖魚類的殘餌、糞便及生物膜脫落物質會在水體中形成懸浮顆粒，它們經過生物濾器時會被濾料吸附，時久量多時，會堵塞濾料表面，降低生物膜傳質效果和硝化效率，所以要加強水處理系統的維護管理，生物濾器要定期反沖去污，以維持生物濾器高效運轉。生物濾池中的微生物是分解有機溶解物和氨的主要物質?？梢栽谝延械墓夂霞毦?、桿菌、硝化細菌、酵母菌的基礎上，進一步篩選優化高效菌種，采用增強菌種固化強度，增強使用壽命等技術方法，進一步引進優良的外籍微生物，以強化生物凈化效率，提高對氨氮、亞硝酸鹽、硝態氮的去除率。
從開啟整個系統對過濾水處理后的數據可以看出，該系統能顯著去除NO2--N和NH3-N，對NO2--N和NH3-N的去除率分別為37.12%和63.85%;并且使COD和細菌指數顯著降低，分別降低了36.01%和84.29%;使PO43--P的濃度降低了10.41%，但未達顯著水平。該系統能顯著提高水體NO3--N和DO濃度，NO3--N和DO濃度分別上升了32.45%和26.35%;使pH值略有升高，升高了0.25%。研究結果表明，蛋白質分離器、生物過濾器和紫外線殺菌器聯合使用可對水質起到良好的凈化效果。
