海水养殖循环水处理工艺技术

海水养殖循环水处理工艺技术

一、概述

随着海水养殖技术水平的提高和市场需求的扩大，由此导致海洋生态环境问题逐渐引起人们的广泛关注。由于养殖海水体系中的初级生产者种类和数量远远不能满足高密度养殖生物的生长需要，养殖过程中需投放饵料和化学品，作为养殖生物生长的营养和消毒剂等。这样，若不对养殖废水加以处理直接排海，养殖废水中所含的剩余饵料、化学品残留物、以及富含氮、磷、有机质和毒性物质的养殖生物排泄物会加剧养殖邻近海域海水富营养化程度和水质污染，并引发有害赤潮等海洋生态环境问题。实际上，近年来，海水养殖废水排海总量已经超过陆源污水排放，这可能是导致有害赤潮频发、规模不断扩大的重要原因之一。由于海水盐度效应，以及养殖废水中污染物结构与常见陆源污水的差异，增加了养殖废水的处理难度。因此当前单纯针对海水工厂化养殖废水外排处理的专有技术较少。目前，主要采用常规的物理、化学和生化工艺处理养殖废水，目的在于降低养殖废水中化学耗氧量(cod)、悬浮物(ss)和氨氮等物质的浓度，然后循环利用。

二、海水中的污染物

1、海水中的固体污染物

海水中的固体污染物主要以悬浮状态、胶体状态和溶解状态的形态存在于水体中。悬浮状态的固体污染物通常称为悬浮物，是指杂质、泥沙类的无机物、动植物体腐败而产生的有机质和浮游生物。一般所指的固体污染物，主要是指固体悬浮物，它会造成水体外观恶化、混浊度升高，改变海水的颜色。

2、有机污染物

这里所指的有机污染物是指以碳水化合物、蛋白质、脂肪、氨基酸等形式存在的天然有机物质及某些其它可生物降解人工合成的有机物质。这些有机物质主要来自生活污水和一部分工业废水。有机污染物进入水体后，使水体中的物质组成发生了变化，破坏了原有的物质平衡状态，在溶解氧水平较高的情况下，排入水体的有机污染物质，通过物理、化学、物理化学和生物化学反应，而被分离和分解，使水体基本或完全恢复到原来的平衡状态。这称之为水的净化能力，如果排入到水体中的有机污染物质含量较高，大量消耗了水中的溶解氧，水也就失去了净化能力。这时有机污染物便转入厌氧腐败状态，产生H2s、甲烷气等还原性气体，使水中动植物大量死亡，而且可使水体变黑，发生恶臭，严重污染水域生

态环境。

3、油类污染物

油类污染物主要来自含油废水，当水体含油量达O．Olmg／L可使鱼肉带有一种特殊的油腻气味而不能食用。水体中的油量稍多时，在水面上形成一层油膜，使大气与水面隔绝，破坏了正常的充氧条件，导致水体缺氧；油膜还能附着于鱼鳃上，使鱼类窒息而死；当鱼类产卵期，在含有油类污染物废水中孵化的鱼苗，多数为畸形，生命力低下，易于死亡。

4、有毒污染物

废水中的有毒污染物主要指无机化学毒物、有机化学毒物和放射性物质。无机化学毒物主要指重金属及其化合物。大多数重金属离子及其化合物易于被水中悬浮颗粒所吸附，而沉淀于水底的沉积层中，长期污染水体。某些重金属及其化合物可在鱼类及水生生物体内沉积、富集并造成危害。

5、生物污染物

生物污染物是指废水中含有的有害微生物。生活污水、制革废水、医院废水中都含有相当数量的有害微生物，如病原菌、炭疽菌、病毒及寄生性虫卵等。它们在水中会使有机物腐败、发臭。特别是在当今地球生态环境恶劣变化的条件下，给有害微生物提供了适宜的生存环境，助长了有害微生物的蔓延，水域生态环境受有害微生物的污染加重，这是水域生态环境恶化的根源之一．

6、营养物质污染

这里所指的营养物质，是指N、P、K等。影响全国近岸海域水质的主要污染因子依然是无机氮和活性磷酸盐等。在人类生产生活活动的影响下，有机物和化肥用量的50％以上未能被作物吸收利用的N、P、K等营养物质大量进入河流、湖泊、海湾等缓流水域，引起藻类和其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧含量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡。

7、养殖区排污的污染

近几年海水鱼养殖由于投喂的饵料含蛋白质量较高，氮、磷排放量、有机物、悬浮物的排放量都有增加。许多沿海养殖场的污水没有经过处理就直接排到海水里，海水网箱养殖中产生的残饵和粪便更是直接沉于海底，从而造成有机物等有害物质的积累，对海水形成了严重的污染。尤其是养殖对象的残饵和粪便，还带来很多致病的细菌、病毒，使近岸海水中的致病细菌、病毒含量增多，将对海水

养殖场成严重危害。

三、海水养殖水处理工艺

目前多采用大型水处理单元型，该系统是将几排鱼池建成循环水养鱼设施，水处理系统建成一处独立的小车间，它近似于工业水处理的模式，适合1000～3000m2养鱼水面应用，优点是集中、规范、好管理。主要是运用生态学原理及环

境条件监控手段为养殖生物创造良好的生态环境，即依靠设施和装备技术的支撑，人为地建立近于自然，甚至优于自然的水生环境，其中关键是养殖水体的处理。运用无端循环处理技术，设计机械过滤、臭氧消毒、泡沫分离、生物膜降解、贝壳凋质、活性填料净化、氧浴增氧等工艺。另外，根据基地生产实际，为节省投资，在生物滤池上设计简易塑料大棚，其以钢元和瓦楞板组合而成，提高了生物滤池的环境温度，促进净水微生物生长、繁殖，且结构合理，造价低。

该系统主要由以下部分构成：

1．机械过滤

2．水泵和气浮池

3．生物滤池

4．滴滤池和贝壳调节池

5．活性净化池

6．氧气罩增氧与乳化水措施

7．臭氧杀菌和富氧供给

四、水质自动监测与控制系统

1、水质自动监测与控制系统对海水循环水养鱼的水质参数进行长期在线监测，并在需要时对相应的改善水质参数的设备进行自动控制，以达到保持最佳水质指标，利于鱼类繁殖、生长，取得好的经济效益的目的。

2、水质自动监测与控制系统的原理图如下：

水质自动监测与控制系统原理图

各路不同监测点（最多6路）的水样，通过各自的输水管道流抵装有6个电磁阀的多路选通器。在计算机的控制下，6个电磁阀顺序开通和关断，且保证某个时段内，只有一个电磁阀开通，只允许与该电磁阀对应的那路水样通过；

此监测点的水样经多路选通器的选通后，流入测试水槽内。槽内的组合传感器在预先设定的时刻，由休眠状态转换到工作状态，进行各项参数的测量；

测量得到的数据，送入数据采集器，然后其中一路传送到现场计算机中，另一路传送到远传发射器中；

当现场计算机成功接受到有效数据后，在专用软件的指令下，现场计算机发出信号，关断电磁阀，同时令组合传感器由工作状态转入休眠状态。

传送到现场计算机中的数据，经运算处理后，可以列表或图形的形式显示、打印，并存入数据库。当其中任何数据超出预先设定的阈值时，超限报警器给出报警信号，若超限者为重要参数时，开关控制器给出开关信号，自动启动或停止相应的水质参数调节设备；

远传接收器通过GPRS无线通讯网络接受到远传发射器发来的数据后，将其传送到异地计算机中，用于远程异地实时监测养鱼现场水质的状况。

五、水质自动监测与控制系统的总体要求

1、本系统所要监测的水质参数包括：温度、溶解氧、酸碱度、电导率、盐度、氧化还原电位6个基本参数，如果可能，再加上氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐等其他水质参数。这些参数由一只插入水样测量槽内的、多参数组合水质测量传感器测量；

2、水质监测的最多可选监测点为6处。各监测点的水样流入各自的输水管道，经由各自的电磁阀控制后，流入水样测量槽内。6个电磁阀在计算机的控制下顺序、循环地工作；

3、6个基本参数的监测，采用在线、自动定时或手动随机的监测方式；

4、可预先设定监测点的数目、同一监测点两次监测之间的时间间隔、电磁阀的接通和关断时间、各水质参数的上下限阈值等；

5、可实现各监测数据的现场显示、储存，并可根据需要能进行数据的调出、查询、统计以及打印等；

6、当所监测的任一参数值超出其预先设定的阈值时，系统应能给出报警信号；

7、当任一重要水质参数的监测值超出其预先设定的上下限阈值时，系统应能给出相应的开关控制信号，用于控制相应的改善水质参数的设备的开启；

8、多参数组合水质测量传感器除工作状态外，还应具有休眠状态，且休眠状态的时间是可调的；

9、系统具有两种采样方式：自动程序采样和手动随机采样，两种采样方式之间可以相互人为地切换；

10、可实现各监测数据的无线远程传输，在异地可实时地进行监测数据的显示、储存、超限报警，并可根据需要能进行数据的调出、查询、统计以及打印等；

11、所开发的计算机软件的功能，应能满足水质自动监测与控制的各项要求，其界面与Windows XP界面相似，且为全中文系统。

六、水质自动监测与控制系统的工作流程

系统工作之前，6个监测点的水样已通过各自的输水管道流到了多路选通器的入口处。系统开始工作后，先进行1＃监测点的监测：

对于1＃监测点，在时刻t1，1＃电磁阀打开，1＃监测点的水样流过多路选通器进入水样测量槽；经过时间T1后，在时刻t2，组合传感器由休眠状态转换到工作状态，并开始预热；经过时间T2（1分钟）后，在时刻t3，组合传感器开始采样（采样速率为1次/秒），并将数据传送到现场计算机中；经过时间T3，计算机接收到10组测量数据后，在时刻t4，计算机发出指令，将组合传感器由工作状态转换到休眠状态，同时将1＃电磁阀关断，至此，1＃监测点的水样完成了监测。

经过T4（2秒钟）后，进行2＃监测点的监测。……，依次类推，直至6＃监测点的水样完成了监测。经过较长的“非监测时间T0”后，系统重新从1＃监测点开始进行下一个周期的监测。

某个监测点i＃的水样完成监测所需的时间称为“监测时间Ti”，同一监测点

两次监测的时间间隔称为“监测周期T”。各个时间参数之间有如下关系：T = T0 + ΣTi

Ti = T1 + T2 + T3 + T4 i = 1#、2#、3#、4#、5#、6#

其中监测周期“T”以及从电磁阀打开到传感器转换到工作状态所需的时间“T1”，均为可预先设定的时间参数。

某个电磁阀和组合传感器在一个“监测时间Ti”段内的工作时序图见图2：

预热采样

Ti

t1 t2 t3 t4 t5

电磁阀和传感器的工作时序