海水鱼类工厂化养殖尾水处理技术研究进展
Open Journal of Fisheries Research 水产研究, 2020, 7(1), 1-7Published Online March 2020 in Hans. /journal/ojfrhttps:///10.12677/ojfr.2020.71001Research Progress on the TreatmentTechnology of Tail Water from FactoryFarming of Marine FishXiaobo Liu*, Tihong Cao, Zhongquan Wang, Zhiwei Xiang, Wei Chen#Shandong Key Laboratory of Marine Ecological Restoration, Shandong Marine Resource and EnvironmentResearch Institute, Yantai ShandongReceived: Jan. 6th, 2020; accepted: Jan. 28th, 2020; published: Feb. 4th, 2020AbstractThe tail water of aquaculture is one kind of waste water which contains a lot of residual bait and feces. It is rich in nitrogen and phosphorus, and it is easily to cause water eutrophication and sec-ondary ecological problems if tail water discharged into water environment directly. Factory aq-uaculture of marine fish is one of the encouraged aquaculture methods in the 13th five-year plan for national fishery development (2016~2020). However, due to the high intensification, the tech-nical requirements for the treatment of farming tail water are higher. In order to provide refer-ence for the development of the treatment technology of the tail water from the factory, it was summarized on the common technologies for the treatment of the tail water, and the advantages and disadvantages of various technologies are also analyzed in this paper.KeywordsMarine Aquaculture, Recirculating Aquaculture, Tail Water, Treatment海水鱼类工厂化养殖尾水处理技术研究进展刘晓波*，曹体宏，王忠全，相智巍，陈玮#山东省海洋资源与环境研究院，山东省海洋生态修复重点实验室，山东烟台收稿日期：2020年1月6日；录用日期：2020年1月28日；发布日期：2020年2月4日*第一作者。
#通讯作者。
刘晓波 等摘要养殖尾水是养殖过程中产生的含有大量残饵、粪便的污水，其中氮磷元素的含量较为丰富，直接排放到水环境中容易导致水体富营养化，引起继发性的生态问题。
海水鱼类工厂化养殖是我国《全国渔业发展第十三个五年规划(2016~2020)》中提倡鼓励发展的养殖方式之一。
但由于其集约化程度高，对养殖尾水的处理技术要求较高。
本文综述了目前我国海水鱼类工厂化养殖尾水处理常用的技术，并分析了各种技术的优缺点，以期为海水鱼类工厂化养殖尾水的处理技术的发展提供参考。
关键词海水养殖，循环水养殖，尾水，处理Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 引言我国是世界上唯一一个水产养殖产量超过捕捞产量的国家。
2018年，我国海水鱼类养殖面积为75.12千公顷，同比下降16.45% [1]，养殖面积的下降，一方面与经济结构的供给侧改革有关，另一方面与国家环境保护政策的变化有关。
但2018年海水鱼类养殖产量为149.51万吨，同比上涨5.33% [1]，这意味着单位面积养殖产量出现了较大提升，即提高了养殖的集约化。
工厂化养殖是集约化养殖模式的典型代表，其特点是单品种、高密度、装备化，养殖过程中产生的废弃物需要经由养殖水及时处理。
根据养殖尾水处理设施与养殖设施是否存在同一体系中，养殖尾水处理技术可分为原位水处理技术和异位水处理技术。
2. 海水鱼类工厂化养殖尾水原位水处理技术原位水处理技术常见于循环式或半循环式海水工厂化养殖体系中，养殖尾水一般经过机械过滤、蛋白分离、生物膜接触氧化、消毒增氧、调温等工艺处理后，进行循环或部分循环利用(图1)。
该工艺的关键点有以下几处：① 机械过滤的效率及抗腐蚀性；② 生物膜处理工艺；③ 消毒增氧的方式；④ 调温的方式。
Figure 1. Sketch map of in-situ treatment of aquaculture tail water图1. 养殖尾水原位处理过程示意图2.1. 物理过滤物理过滤主要分为机械过滤和泡沫分离两种。
目前常用的养殖尾水机械过滤装置有微滤机、弧形筛刘晓波 等两种；常用的泡沫分离装置有气浮机和蛋白质分离器两种。
机械过滤装置的原理均为养殖尾水在经过装置滤网后，固体物质被过滤收集起来，而养殖尾水顺利通过筛绢或金属网进入下一个处理装置。
常见的微滤机有转鼓式、转盘式、格栅式和履带式四种，目前海水养殖尾水处理中常用的是转鼓式和履带式微滤机。
制造成本高、占地面积大、过滤效率低、滤布更换频繁是困扰微滤机应用的主要问题。
弧形筛在使用过程中无机械运动部件，不产生能耗，且安装操作维护均较为简单，但弧形筛对材料的刚性和韧度要求较高，整体造价较高。
过滤效率及抗腐蚀性是机械过滤装置的核心问题。
随着机械过滤的进行，过滤装置表面的微孔会被水体中的固形物堵塞，严重影响过滤效率。
反冲洗是过滤网再生的重要环节，反冲洗效果的好坏对过滤系统有极大影响。
反冲洗的工作原理是：使用反冲洗泵抽取过滤后的水或者新源水，通过喷头喷射水柱对滤网进行由外往内的冲洗，从而清除堆积在滤网表面的固体悬浮物[2]。
由于机械过滤装置长期在海水中工作，因此其抗腐蚀性尤为重要，其金属组成部件一般均需采用316L 不锈钢制作。
泡沫分离装置的原理是通过在水中产生大量的微细气泡，使空气以高度分散的微小气泡的形式附着在悬浮物颗粒上，造成密度小于水的状态，利用浮力原理使其浮在水面，从而实现固–液分离。
目前气浮机及蛋白分离器装置已非常成熟，并广泛应用在海水养殖中[3] [4]，其关键点是微细气泡的产生及射流距离。
2.2. 生物接触氧化处理生物接触氧化处理是原位水处理工艺的核心，其主要目的是通过生物接触氧化法降低水体中氨元素，提高养殖水的重复利用率。
生物接触氧化处理工艺主要由微生物附着基和微生物组成[5]。
微生物附着基的来源和形状多种多样，如无机材料、有机材料、粒状、环状、球状、线状等。
目前常见的微生物附着基有沸石、麦饭石、活性炭、纤维球、纤毛刷、陶瓷环、高分子材料等，这些材料均具有合适的比表面积，既能为硝化细菌和反硝化细菌提供充足的附着场所，又不易被堵塞；微生物附着基还要具有较高的机械强度，能够抵抗水流的冲击[6]；此外，微生物附着基的形状和空隙不能阻碍水的流动。
生物接触氧化法的核心是微生物的挂膜，完全成熟的生物膜由硝化细菌、反硝化细菌、微藻、净化细菌和一些原生生物组成[7]，且以硝化细菌和反硝化细菌为主。
硝化细菌又分为亚硝酸菌(氨氧化剂)和硝酸菌(亚硝酸氧化菌)，前者负责将4NH +氧化为亚硝酸，后者将亚硝酸氧化成硝酸氮；反硝化细菌负责将硝酸氮转化为氮气。
亚硝酸菌转化水体中氨氮的反应式如下：324NH H O NH OH +−→++ (1) 42222NH 3O 2NO 4H 2H O ++→+++ (2)硝酸菌转化水体中亚硝酸的反应式如下：2232HNO O 2HNO +→ (3)反硝化细菌转化水体中硝酸的反应式如下[8]：3323572223NO 1.08CH OH 0.24H CO 0.056C H NO 0.47N 1.68H O HCO −−++→+++ (4)由上述反应式可见，硝化和反硝化反应的适宜条件是不一样的，硝化过程需要有氧环境，反硝化过程需要厌氧和偏碱性环境。
实验条件下，硝化反应过程中，水体中的溶氧下降的很快，如不及时充气，硝化反应将会停止。
因此在实际生产中，水处理的生物滤池硝化部分需要充气。
反硝化细菌需要厌氧和偏碱性环境，而在实际生产中，厌氧条件较容易满足，而水体的酸碱度调节较为复杂。
此外，由于硝化细菌属于自养型细菌，而反硝化细菌属于异养型细菌，故反硝化细菌比硝化细菌更为脆弱，不易培养，刘晓波 等但工作效率更高。
理想的生物滤池可分为两个独立的部分，前一部分为硝化部分，保证充足供氧，同时也可以通过吊养大型藻类，降低水体中磷酸盐、增加溶氧[9]；后一部分为反硝化部分，要求保持厌氧环境，同时能够方便的调整酸碱度。
影响生物接触氧化法对养殖尾水处理效果的因素主要有菌水接触时间、菌种纯度与密度、温度、酸碱度、溶氧、盐度、附着基的物理性状等。
一般来说，生物膜处理养殖尾水要求保证尾水与生物膜的接触超过一定时间，使菌水有充足的反应时间。
故在建设生物反应池时，需要考虑尾水的流经速度、时间。
其次，微生物菌种的纯度、密度与养殖尾水的处理效果密切相关。
在适宜的温度下，保证充足的溶氧及氨氮和亚硝酸氮含量，有助于硝化细菌的生长，并保持优势菌种的地位；而在厌氧环境下，适当调节水体酸碱度，有助于反硝化细菌的生长，并保持优势菌种的地位；细菌的密度与微生物附着基的物理性状有关，附着基的比表面积大，可以为微生物提供更多的繁衍场所，有利于提高微生物的密度。
海水养殖废水的生物处理技术研究进展
海水养殖废水的生物处理技术研究进展海水养殖废水的生物处理技术在近年来得到了广泛的研究和应用。
由于海水养殖废水富含氮、磷等营养物质，且水质容易出现富营养化问题，对海洋生态环境带来了一定影响。
因此，研究和应用生物处理技术对于降低海水养殖废水的污染物质含量，保护海洋生态环境具有重要意义。
本文将介绍近年来海水养殖废水的生物处理技术研究进展。
一、藻类生物处理技术藻类是一种对氮和磷营养物质需求较高的生物体，并且能够通过光合作用吸收废水中的营养物质，将其转化为生物质。
因此，利用藻类进行生物处理可以有效地降低海水养殖废水中的氮和磷含量。
近年来，研究者通过筛选优良的藻类菌株，并进行适宜的培养条件调控，提高了生物处理效率。
同时，还研究了藻类的光合作用速率、硝化速率等关键参数，以优化藻类的生物处理过程。
此外，一些研究还发现，将藻类与其他生物体结合，如蚯蚓、贻贝等，可以进一步提高生物处理效果。
二、细菌生物处理技术细菌在海水养殖废水的降解中起到了重要的作用。
细菌能够利用废水中的有机物质进行脱氮、脱磷等反应，将有害物质转化为无害物质。
近年来，一些研究者通过筛选具有高效降解能力的细菌群落，并对其进行适宜培养条件的调控，提高了细菌生物处理技术的效率。
同时，一些研究还应用基因工程技术，通过改造细菌的代谢途径，提高了细菌降解废水的能力。
三、植物生物处理技术植物也是一种有效的海水养殖废水的生物处理技术。
植物的根系能够吸收废水中的营养物质，并将其转化为生物质。
近年来，一些研究者通过筛选适宜的植物种类，并进行氮、磷营养物质调控，实现了高效的废水处理效果。
同时，一些研究还探索了植物根系与微生物群落的相互作用，以进一步改善植物生物处理技术的效果。
总体而言，近年来海水养殖废水的生物处理技术取得了一定的研究进展。
藻类、细菌和植物等生物体被广泛研究，相应的生物处理技术也得到了不断的优化和改进。
尽管如此，仍然需要进一步研究和应用生物处理技术，以提高其处理效率和稳定性。
海水养殖废水的生物处理技术研究进展
第27卷第1期Vol.27No.12006青岛理工大学学报Journal of Qingdao Technological University海水养殖废水的生物处理技术研究进展3宋志文,王 玮,赵丙辰,孙贤风(青岛理工大学环境与市政工程学院,青岛266033)摘 要:当前海水养殖废水的排放量已超过陆源污水,是导致海洋环境不断恶化的重要原因之一.为了保护海洋环境,减少疾病传播,海水集约化养殖废水经处理后方能排放入海已成为海水养殖业发展的必然趋势.由于海水盐度效应和海水养殖废水污染结构的特殊性,增加了养殖废水的处理难度,研究海水养殖废水处理技术十分必要.文章综述了国内外海水养殖废水生物处理技术研究现状和存在的问题,认为应该加强在工艺选择、处理能力与效能以及微生物等方面的研究.关键词:海水养殖,养殖废水,硝化细菌,废水处理,生物处理中图分类号:X172 21世纪被称为海洋和生物世纪.美、英、日、法等国家相继提出优先发展海洋科学和海洋高新技术,以增强其开发管理海洋的能力.被誉为“绿色革命”的水产养殖业,作为缓解人类对食物的需求压力,避免对海洋捕捞资源过度开发的重要手段,备受世界关注.近年来我国海水养殖业发展迅速,养殖产量已连续多年居世界首位.随着海水养殖技术水平的提高和市场需求的扩大,海水养殖业已趋向集约化、高密度、高产出的养殖模式.与此同时,海水养殖带来的环境污染问题也不容忽视,一方面养殖环境内的污染制约着海水养殖业的发展,另一方面养殖污染物的排放、沉积可引起水体富营养化,造成水质恶化,严重时导致养殖生态系统失衡、紊乱乃至完全崩溃.实际上,近年来,海水养殖废水排放总量已超过陆源污水排放,这可能是导致海洋环境不断恶化的重要原因之一.为了保护海洋环境,减少疾病的传播,封闭式海水池塘养殖、工厂化育苗及工厂化养殖等废水经处理后方能排放入海已成为海水养殖业发展的必然趋势.1 海水养殖废水处理技术由于海水盐度效应,以及养殖废水中污染结构与常见陆源污水的差异,增加了养殖废水的处理难度,单纯针对海水养殖废水处理的专有技术很少.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的化学耗氧量(COD)、悬浮物(SS)和氨氮(N H+42N)浓度,然后部分循环利用. 1.1 物理处理技术物理处理技术是目前研究和应用较多的海水养殖废水处理技术,特别是沉淀、过滤和泡沫分离等技术,这些物理处理设施具有造价和运行费用低等优点,缺点是只能去除水体中的悬浮物,不能去除溶解性污染物,特别是不能除去对鱼类等养殖对象有强毒性的氨氮.1.2 化学处理技术在化学处理技术中,氧化技术较多应用于海水集约化养殖废水处理,由于臭氧具有氧化能力强,处理后的水体中溶解氧含量高,能快速分解水体中有机质和还原性无机质,杀灭水体中的病毒、细菌和微藻,无3 山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目(A2002—148);建设部项目(04—2—060)编辑部约稿收稿日期:2005—03—03青岛理工大学学报第27卷41二次污染等优点,特别适合海水养殖废水中污染物特点和处理后的水质要求.臭氧氧化技术的不足之处是处理成本较高,残留的臭氧对养殖对象产生一定的毒性作用[1].1.3 生物处理技术生化处理技术利用微生物的吸收、代谢作用去除水体中有机物和氨氮,与物化技术相比具有投资低、不易产生二次污染等优点,是处理溶解态污染物最经济有效的方式.海水养殖废水中的有机物主要为碳水化合物、蛋白质、脂肪等,可生化性好,特别适合采用生化处理技术.目前海水养殖废水生化处理中应用较多的是生物接触氧化、生物转盘、生物流化床[2]等工艺,在这些工艺中生物相大多来源于自然或人工环境中的混合菌群,虽然经过驯化,但是由于异养菌大多为贫营养菌,加上养殖废水的盐度效应,使得总体代谢选择性和有效微生物比例较低,系统的单位体积处理负荷不高.在生物处理过程中,氨氮在硝化细菌作用下被转化为硝态氮,后者进一步被反硝化细菌转化为游离氮气,硝化作用在养殖循环水等的生物脱氮处理中极为重要,其研究受到广泛关注[3].研究表明,海水中硝化菌群十分贫乏,提高硝化细菌的浓度对生物脱氮具有十分重要的意义[4].常规的细菌分离纯化方法、最大可能数法、选择性平板等不能有效地获得硝化细菌,从而限制了人们对硝化细菌的研究与利用.国外已有硝化细菌培养方面的专利技术,其中一些已形成工业化生产,但产品价格较昂贵.开发经济的硝化细菌培养技术,已成为国内在该领域的一个研究重点.针对海水养殖废水的水质特点,人们研究一些新工艺和新方法用于处理海水养殖废水.微生物固定化技术是一项可应用于海水养殖废水处理的生物工程技术,固定化的对象有藻类、细菌等.与游离细胞相比,固定化微生物具有细胞密度高、反应速度快、运行稳定可靠、细胞流失少等优点,在生物处理装置内可以维持高浓度的生物量,提高废水处理负荷,减少处理装置的体积.通过选择性地固定对氮、磷等营养物有很强吸收能力的微生物,开发高效生物处理装置,能够提高养殖废水中废物的转化率或降解效率.目前,微生物固定化技术主要处于实验研究阶段,在实际应用中还存在很多问题,如载体选择、高效固定化微生物反应器研制、固定化微生物的净化机制、固定化微生物的保存及批量生产等[5].由于微藻对海水养殖水体中氮磷等具有很好的吸收能力,利用微藻净化海水养殖废水的研究与应用日益增多,和以细菌为主体的传统废水生物处理方法相比,该方法可减少运行和管理费用,而且收获的微藻可以作为养殖对象的饵料[6].人工湿地利用生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化,具有净化效果好、去除氮磷能力强、工艺设备简单、运转维护管理方便、能耗低、系统配置可塑性强、生态环境效益显著、可实现废水资源化等特点,正越来越多地得到人们的关注[7,8].研究表明,人工湿地对海水养殖废水中SS、总磷、氮、BOD5和COD等都有很好的去除效果[9].生物强化技术,即生物增强技术(bioaugmentation),是通过向废水处理系统中直接投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因重组技术产生的高效菌种,增加生物量,以改善原处理系统的处理能力,达到对某一种或某一类有害物质的去除或某方面性能的优化目的.生物强化技术与传统的生物治理技术相结合,已成为生物治理废水发展的一种趋势.生物强化技术无疑也为提高海水养殖废水生物处理能力开拓了一条新思路.国内外学者在该领域已经进行了有益的尝试,取得了一些成果[10,11].随着海水集约化养殖业的发展和研究的深入,人们开始逐渐认识到单一的水处理技术或者几种水处理技术简单结合不再适应海水养殖废水处理的需要.设计低成本、低能耗、高净化效率的海水养殖废水处理技术,达到养殖废水的回复利用和对环境的无污染排放,就必须对物理、化学和生物处理技术的关键技术参数进行研究,对各项水处理技术进行合理配置,使整个水处理系统达到高效净化能力.2 国内外研究现状海水养殖环境的污染问题已开始引起世界各国科学家的高度重视,并且从不同角度探讨其治理方法[12].2.1 国外研究现状国外在海水养殖废水处理工艺选择、运行参数及处理效果等方面作了大量工作,研制了许多商品化的海水养殖废水处理设备和工艺,可以部分或全部实现养殖海水的循环使用[12217].Blancheton和Coves设计第1期 宋志文等:海水养殖废水的生物处理技术研究进展一套海水闭合循环养鱼系统(见图1),系统由养殖单元、悬浮物去除单元、UV 消毒单元和生物过滤器单元组成,生物过滤器主体是载体和自然挂膜的硝化细菌,通过硝化细菌的硝化作用将氨氮氧化成毒性相对较小的硝氮,从而达到对海水的循环利用[14].但该系统长时间运行会使系统中硝氮积累,达到一定浓度时也会对鱼类等养殖对象造成毒害,N Saut hier 采用颗粒物质(碎砖等)作为固定化微生物载体,研究固定化脱氮微生物对海水养殖废水的脱氮速率和影响因子,所建立系统的处理能力可达到214kgN (NO -3)m -3h -1,可以有效降低硝氮对养殖对象的毒害[15].图1 海水闭合循环养殖系统利用大型藻类和浮游藻类净化海水养殖废水的研究和应用也比较多.在大型海藻和养殖对象共养的水体中,通过控制海藻的生物量可以降低营养物的浓度,维持水体中溶解氧,降低养殖对象发生窒息和水质恶化的危险性.Amir Neori 等的研究表明,在由鱼塘和海藻塘构成的集约化养殖系统中,经过两年的连续运行,溶解氧、氨氮、氧化态氮、p H 和磷等均未出现大的波动,始终保持在对鱼类安全范围内[18].Troell 等证实,江蓠与大马哈鱼共养,可去除鱼类养殖过程中排放到环境中的可溶性铵的50%～95%[19].采用沉积—贝类过滤—藻类处理系统处理海水养殖废水的研究也有报道.该系统首先通过自然沉降减少颗粒物的浓度,再采用贝类过滤,进一步降低悬浮颗粒物的浓度,同时减少无机颗粒物、浮游植物及细菌的数量,最后用藻类吸收营养盐.这种方法可有效地去除海水养殖废水中的溶解性营养盐和悬浮颗粒物质,主要水质指标优于纳水口或邻近水域的自然海水,在处理养殖废水的同时,还可以通过藻类和贝类增加养殖者的收入[20].美国夏威夷大学J aw 2Kai Wang 设计一个由硅藻(Chaetoceros )、虾和牡蛎构成循环养殖系统,利用硅藻吸收虾养殖过程中产生污染物,同时硅藻还作为牡蛎的饵料,此外由于海洋硅藻的抗细菌性质,该方法可以有效地防止细菌性疾病的发生,有助于减少病毒性疾病[21].Chuntapa 的研究表明,蓝藻(S pi ruli na pl atensis )和黑虎虾共培养可以显著降低养殖系统中氨氮和硝氮含量[22].一些耐盐植物和水生蕨类植物也可用于处理养殖废水.将植物种植在集约化或封闭式的养殖系统中,对营养盐进行吸收过滤,达到净化水质的目的,而且作物本身的经济价值可以增加养殖者的收入.J.J ed Brown 等在实验中建立了一个植被-土壤-水处理体系,采用几种耐盐植物作为生物过滤器去除海水养殖废水中的营养盐,系统对总氮和无机氮的去除率为98%和94%,对总磷和正磷的去除率为99%和97%.该方法成本比较低,非常适合在发展中国家和不发达地区应用推广[23].C.Forni 的研究表明,在春夏季节,利用种植水生蕨类植物(A z oll a )能够去除养殖废水中的大部分营养盐,特别是对氮的去除最有效[24].2.2 国内研究现状在国内,一些学者已经认识到海水养殖废水治理的必要性,并且开展了一些研究工作.中国水产科学研究院黄海水产研究所袁有宪等率先提出对养殖环境进行生物修复,即应用微生物降解技术消除养殖水体底泥中有机污染物,改善养殖环境,取得了一些进展[25].在微生物筛选培育与应用方面,中国海洋大学莫照兰、俞勇从虾池底泥中分离筛选出10株对有机物具有较高降解性能的细菌,初步实验表明,筛选的菌株2d 能消化4616%～5915%的对虾饵料,5d 能消化5018%～7012%的对虾饵料,筛选的菌株可用于虾池底部有机物降解,改善对虾养殖环境[10,11].孙舰军发现养殖系统加入光合细菌和吸附剂(麦饭石)后可明显降低虾池的氨氮水平并提高对虾的抗病力[26].青岛理工大学环境工程实验室建立了一种海水硝化细菌的培养方法,可在短时间内(16～18d )获得硝化速率为7.49mg ・[g (ML SS )・h ]-1的硝化细菌制剂,该制剂可有效地去除海水养殖环境中的氨氮,具有较好的应用前景,此外还开展了硝化细菌固定化等方面研究.在海水养殖废水处理工艺研究方面,徐宾铎提出用微滤机、光合细菌和海藻塘的三级处理系统处理海51青岛理工大学学报第27卷61水工厂化养鱼排污水的设想,并作出工程设计[27].单宝田提出采用过滤→泡沫分离→微生物固定化技术→臭氧氧化工艺路线处理海水养殖废水,如果处理后的废水作为养殖循环水利用时,可在臭氧氧化技术中配备鼓风曝气或活性炭吸附工艺,避免水体中剩余臭氧对养殖生物产生不良作用[28].应用生物转盘工艺处理海水养殖废水,能够有效地降低养殖池中可溶解性污染物,如氨氮和COD等,长时间控制养殖池中的氨氮在许可的范围内,实现废水循环利用,而且能保证鱼的产量和成活率都不降低[29].何洁采用沙子、活性炭与沸石作为生物滤器载体对牙鲆养殖废水进行处理,3种生物滤器对废水中氨的去除率分别为34179、35160和36117g・(m3・d)-1,有机物降解速率分别为11760、21134和21420g・(m3・d)-1,都取得了明显的效果,其中沸石生物滤器效果最好[30].马悦欣提出一种自净式养殖方式,通过在牙鲆养殖系统池底增设生物净化床,使每个养殖池都有净化能力,从而达到净化水质的效果[31].谭洪新构建藻皮净化装置作为养殖废水处理系统的组成单元,提高对闭合循环水产养殖系统和水族馆生态系统中氮、磷营养元素的控制能力,可以使养殖系统中的平均氨氮浓度维持在0124mg・L-1以下,亚硝氮维持在0125mg・L-1以下,硝氮维持在3102mg・L-1以下.[32].3 展望目前我国海水养殖废水生物处理研究还处于开始阶段.一方面,对于海水养殖废水处理的工艺选择、运行参数及处理能力与效能尚需进一步研究;另一方面对降解污染物微生物的研究还有大量的工作需要进行.开展海水养殖废水生物处理方法和原理的基础研究,从海洋环境和海水养殖环境中广泛筛选能够高效降解目标污染物、并能在海水环境中快速繁殖生长的菌群,对其中若干菌株加以遗传改造,从而培育出净化能力更强、适用范围更广的高效菌株,同时进行菌株的适宜环境条件、生理特性、代谢动力学及微生物生态学方面的研究;筛选适合的微生物固定化载体和对固定化方法进行优化;在调查和系统分析水质、水量、投菌量、营养物质、氧耗、反应器构型、水力停留时间等诸多因素的基础上,建立完善的和适合我国国情的海水养殖废水处理方法并加以推广,对于保护海洋环境以及海水养殖业的可持续发展有着十分重要的意义.参 考 文 献[1] Martin S Tango,Graham A Gagnon.Impact of ozonation on water quality in marine recirculation systems.Aquaculture engineering,2003,29(324):1252137[2] Y ossi Tal,Joy E M Watt s,Susan B Schreier.Characterization of t he microbial community and nitrogen transformation processes asso2ciated wit h moving bed bioreactors in a closed recirculated mariculture system.Aquaculture,2003,215(124):1872202[3] 刘志培,刘双江.硝化作用微生物的分子生物学研究进展.应用与环境生物学报,2004,10(4):5212525[4] 俞志刚,屈计宁,何群彪.硝化细菌富集技术分析及方法研究.上海环境科学,1998,17(8):16219[5] 尹长松,孙育平.藻类固定化技术在水产养殖废水中的应用前景.内陆水产,2002,7:40241[6] Troel M,Halling C,Neori A.Integrated mariculture:asking t 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Marine aquacult ure wastewater may have negative impact s when released into t he environment wit hout being t reated.Their impact on t he enviro nment depends on t he total amount or concent ration released and t he assimilative capacity of t he environment for t he particular constit uent.The t reat ment of marine wastewater is very difficult because of t heir high saline concentration and unique contaminant composi2 tion.In t his paper,t he biological t reat ment met hods used in intensive aquacult ure systems were int ro2 duced and drawbacks were pointed out.The st udy in technological selection,t reat ment efficiency and microorganisms of marine wastewater treat ment should be strengt hened.K ey w ords:marine aquacult ure,aquacult ure wastewater,nitrifying bacteria,wastewater t reat ment,bio2 t reat ment作者简介:宋志文(19662 ),男,博士,副教授。
国内外工厂化循环水养殖模式水质处理研究进展
国内外工厂化循环水养殖模式水质处理研究进展一、本文概述随着全球对可持续水产养殖的日益关注，工厂化循环水养殖作为一种高效、环保的养殖模式，正逐渐成为国内外水产养殖领域的研究热点。
该模式通过集成先进的养殖技术、水处理技术和智能化管理，实现了养殖水体的循环利用，不仅提高了养殖效率，还降低了对环境的污染。
然而，水质处理作为工厂化循环水养殖中的核心环节，其效果直接影响到养殖生物的生长和健康状况。
因此，对国内外工厂化循环水养殖模式水质处理的研究进展进行全面梳理和总结，对于推动该领域的科技创新和产业发展具有重要意义。
本文首先介绍了工厂化循环水养殖模式的基本概念和特点，阐述了水质处理在该模式中的重要性。
接着，重点综述了国内外在工厂化循环水养殖水质处理方面的研究进展，包括水质监测技术、物理处理、化学处理、生物处理等方面的最新成果和发展趋势。
通过对比分析国内外的研究现状，本文指出了当前水质处理研究中存在的问题和挑战，并提出了相应的建议和展望。
通过本文的综述，旨在为国内外相关领域的科研人员和企业提供全面的参考和借鉴，促进工厂化循环水养殖模式水质处理技术的不断创新和发展，为水产养殖业的绿色可持续发展做出贡献。
二、国内工厂化循环水养殖模式水质处理现状近年来，我国工厂化循环水养殖模式取得了显著进展，水质处理技术作为其中的关键环节，同样得到了广泛的关注与研究。
目前，国内在水质处理方面主要采用了物理、化学和生物等多种方法，以达到净化水质、提高养殖效益的目的。
物理方法主要是通过过滤、增氧等手段来改善水质。
例如，利用机械过滤器去除水中的悬浮物、残饵和鱼类排泄物等，保持水体的透明度；通过增氧设备增加水中的溶解氧含量，提高养殖鱼类的生存率。
还有一些物理方法如紫外线消毒、泡沫分离等，也能有效去除水中的有害物质。
化学方法主要是通过添加化学试剂来调节水体的酸碱度、硬度等，以及去除水中的有害物质。
常用的化学试剂包括酸碱调节剂、络合剂、氧化剂等。
水产养殖尾水处理研究进展
水产养殖尾水处理研究进展摘要：自20世纪70年代以来，我国海水养殖业迅速发展。
2017年，我国海水养殖水产品产量达到1963.13万t，占海水水产品总产量的56.25%。
多年来，我国海水养殖业粗放式发展，养殖密度大，投饵量高，养殖尾水大排大放，养殖尾水中氮、磷、有机物等污染物浓度高，导致自然水域生态环境污染日趋严重。
本文对水产养殖尾水处理研究进行分析，以供参考。
关键词：水产养殖；尾水处理；研究进展引言目前我国水产养殖正处于稳定发展的阶段，据报道，我国的水产养殖产量约占世界水产养殖总产量的70%，且规模仍在不断扩大。
然而，传统的水产养殖方式带来的水产动物安全隐患和养殖环境恶化引起了广泛的关注。
1水产养殖环境污染现状1.1水中有机物污染严重水产养殖过程中，水中大量有机物难以被代谢掉，久而久之，这些有机物表面会附着大量的微生物。
有机物经过长时间发酵会变质，产生大量有害物质，从而污染水圈环境。
这些水中有机物有很大一部分来自于过剩的饲料。
养殖过程中需要投喂大量饲料，但是并不是所有饲料都会被鱼类消化，部分饲料直接成为附着在微生物表面的有机物。
同时鱼类吃掉饲料后所产出的粪便又会造成新的污染。
有机物污染的主要原因是养殖方法不科学，没有进行科学地投喂，污染后如果不及时处理，会影响周围的水圈环境和生态环境。
大量饲料沉在池塘底，经过长时间发酵会影响水中的化学平衡，造成水体环境富营养化，改变鱼类的生活环境，影响水产品的质量。
1.2水厂养殖制度不健全目前，我国的水产养殖产业在环境保护方面缺乏法律制度的支撑和规范，导致环境问题较为严重。
健全法律制度能在一定程度上减少环境问题的产生和扩大。
尽管我国水产养殖相关的法律制度已经初步形成，但是在环境保护方面仍然缺少法律的支撑，很多养殖行为已经造成了环境污染。
同时，现有的一些法律制度可实施性较小，制度实行缺乏依据，难以展开。
也有一些法律制度缺乏强制力，很多养殖户“以身试法”，形成了不良风气。
海水养殖尾水处理技术与展望
制定海水养殖尾水处理标准，规范尾水排放，保护海洋生态环境。
监管执行
加强对海水养殖尾水处理的监管力度，确保尾水处理达标排放。
经济成本与效益分析
成本分析
海水养殖尾水处理技术的研发、设备购置、运营维护等成本 进行详细分析。
效益评估
评估尾水处理对海洋生态环境的改善、对海水养殖产业的促 进等效益，以及经济效益、社会效益和生态效益的综合评估 。
生物处理技术
利用微生物的代谢作用， 降解水中的有机物和营养 盐。
国内外尾水处理现状
国内现状
我国海水养殖业发展迅速，但尾 水处理技术相对滞后，缺乏系统 的处理标准和规范。
国外现状
发达国家在尾水处理方面积累了 丰富的经验，形成了完善的法律 法规和技术标准，处理效果较好 。
02
常见海水养殖尾水处理技术
低水体富营养化程度。
03
新型海水养殖尾水处理技术
高级氧化技术
臭氧氧化
臭氧具有强氧化性，能够氧化分解有机物和色素，降低氨氮和总磷含量。
芬顿反应
通过投加芬顿试剂（过氧化氢和亚铁离子），产生强氧化自由基，破坏有机物 结构，实现尾水净化。
膜过滤技术
超滤膜
超滤膜孔径较小，能够截留水中的悬 浮物、细菌和部分有机物，同时允许 水分子和低分子量物质通过。
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海水养殖尾水处理技术与展 望
汇报人： 2024-01-05
目录
• 海水养殖尾水处理技术概述 • 常见海水养殖尾水处理技术 • 新型海水养殖尾水处理技术 • 海水养殖尾水处理展望
01
海水养殖尾水处理技术概述
尾水处理的重要性
保护海洋环境
养殖尾水中含有大量有机物、氮、磷 等营养盐和药物残留，未经处理直接 排放会对海洋生态系统造成严重破坏 。
水产养殖尾水处理技术研究进展
水产养殖尾水处理技术研究进展摘要：近年来，随着社会建设的不断发展，水产养殖业集约化、规模化发展，水产养殖尾水的处理成为了水产养殖生产过程中的重要问题。
养殖尾水中的有害物质多种多样，对养殖水域及其他天然水体造成了巨大危害。
经过国内外学者的长期研究，养殖尾水处理技术形成了物理处理技术、化学处理技术和生物处理技术3类技术手段。
为探讨解决当下水产养殖尾水污染问题的有效方案，本文以水域生态学为理论基础，结合国内外文献，对三类水产养殖尾水处理技术的原理、设备、工艺的研究现状进行了综述，分析了3种处理手段各自存在的优势和局限性，又通过分析3类技术手段综合运用的效果，提出了对水产养殖尾水处理技术未来研究方向的展望，为改进现有养殖尾水处理工艺提供了理论依据，为养殖环境的修复工作提供资料参考。
关键词：水产养殖；尾水处理技术；研究进展引言据农业农村部相关统计数据显示，截至2021年，我国淡水养殖行业产业规模达到7473.75亿元，同比增长17.01%，其中淡水水产养殖占据了主导地位。
而受到淡水水产养殖工艺、养殖环境等相关因素的影响，导致养殖尾水内部存在着一定程度上的污染。
相关养殖技术人员应明确养殖尾水处理与排放要求，并针对以往尾水处理模式进行全面优化，使其能够充分契合农业、养殖业可持续发展要求，实现人与环境的和谐共生。
1水产养殖尾水污染物的特点水产养殖尾水中的主要有害物质包括氮、磷、有机物、悬浮物和重金属等，同时pH值过高或过低也同样会对水产养殖环境造成危害。
氮、磷和有机物的来源主要是人工饵料和有机肥料，过量投放的饵料和肥料中只有大约9.1%和17.4%的N和P能被鱼类吸收用于生长，剩余部分就沉积在水体中，被养殖作物吸收的饵料和肥料中又有部分N和P以粪便的形式排入养殖水中。
这些排泄物、残饵、其他次级代谢物就组成了水体中的悬浮物质。
此外，水体中各种微生物和鱼体脱落物也是固体悬浮物的来源。
重金属污染分为外源性污染和内源性污染，前者是指在养殖过程中有外来重金属污染源的排入导致水产品受到污染，或是养殖区域原有环境曾经遭受重金属污染，从而在养殖过程中通过底泥释放、水体交换等途径，对养殖水产品造成的污染；后者是在养殖过程中，由于饲料的投放、鱼药的施用等养殖行为所导致的重金属污染，其中以Cu、Zn为主。
水产养殖废水处理技术的研究进展及发展趋势
摘要：随着不断推广集约化养殖模式，水产养殖业得到了飞速发展。但由于高密度大面积的养殖、药物和消毒剂的滥用、投喂频率的增加及不科学的管理方法等，使养殖水体的污染不断加剧、养殖环境日益恶化，严重地阻碍了水产养殖业的健康发展。基于此，分析水产养殖废水污染现状及其生物处理技术，以期为处理水产养殖废水提供可行性办法，促进水产养殖业的健康、可持续发展。
(2)电化学方法。用电化学法去除水中溶解的亚硝酸盐和氨氮的研究结果表明，亚硝酸盐完全去除的时间和能耗随着传导率的增加而降低，输入电流最大为2安培时，耗能最少，pH相对于输入电流和电导率来说几乎没有影响；在酸性条件下有利于亚硝酸盐的去除，碱性条件下有利于氨的去除，氨的去除速度低于亚硝酸盐的去除速度。
3.3人工湿地
关键词：水产养殖废水处理技术进展发展趋势
引言
我国是世界水产养殖第一大国，2014年，全国水产品总产量6461.52万吨，其中水产养殖产量4748.41万吨，占我国水产品总产量的73.49%，水产养殖业在保障国家粮食安全方面发挥了重要作用。当前，我国在水产养殖中普遍采用池塘高密度养殖方式，这种方式在提高水产养殖产量的同时也带来了许多问题和弊端，如养殖水域环境恶化，造成近年来淡水鱼类、海养虾类、贝类等的暴发性疾病和大面积死亡事件频繁出现，使人们认识到养殖水体净化技术的研发越来越重要。因此，研究一种效益稳定、环境友好的水产养殖生产模式和养殖废水处理方式，对我国水产养殖业的可持续发展有着非常迫切的现实意义。
3.水产养殖废水处理技术发展趋势
3.1物理处理技术
物理处理技术目的在于去除悬浮物得以降低生化需氧量和化学需氧量，主要包括过滤法和泡沫分离法，该技术简单易行、经济快捷，但难以去除废水中的氮、磷等污染物。过滤法是使用过滤器或具有吸附过滤功能的物质将养殖废水中存在的较大悬浮颗粒物过滤出来，同时利用过滤物质的吸附作用去除重金属、氨氮等溶解态污染物。泡沫分离法是向被处理废水中通入空气，使水中的表面活性物质被微小气泡附着，然后随气泡上浮到水面形成泡沫，从而去除废水中的污染物质。卢克等设计了一种新颖的、结构简单的泡沫分离柱用于增强上升泡沫的效果，其相互交叉的内部结构显著降低了泡沫的滞留率，并增加了气泡的大小，是提高泡沫分离富集的一种简单有效的方法。
工厂化循环水产养殖废水处理研究进展
工厂化循环水产养殖废水处理研究进展工厂化循环水产养殖废水处理研究进展引言：随着全球人口的增长和经济的发展，对水资源的需求和利用也逐渐增加。
而水产养殖作为一种重要的渔业生产方式，不仅促进了人们对水产品的需求，也给水资源带来了一定的压力。
同时，养殖废水的排放也对环境造成了潜在的污染风险。
因此，研究循环水产养殖废水的处理方法和技术，具有重要的实践意义和科学价值。
一、循环水产养殖废水的特点循环水产养殖废水一般具有以下特点：1. 高浓度大量有机物：由于养殖过程中鱼类的粪便和饲料残渣等有机物的产生，废水中的有机物浓度比较高。
2. 高氮高磷含量：鱼类粪便和饲料残渣中富含氮和磷元素，废水中的氮磷含量往往较高，容易造成水质的富营养化。
3. 多种物质的混合：废水中不仅含有有机物、氮磷等营养物质，还有微生物、悬浮颗粒物等杂质。
4. 循环水利用率要求高：为了减少水资源的浪费，循环水养殖要求废水经过处理后再次参与养殖过程，因此对于废水的处理效果和经济性要求较高。
二、工厂化循环水产养殖废水处理的研究现状为了解决循环水产养殖废水处理的难题，国内外学者进行了大量的研究工作，取得了一系列的进展。
以下是其中几个主要的研究方向和进展：1. 生物处理技术：生物处理技术是一种利用微生物将废水中的有机物进行降解转化的方法。
目前，常用的生物处理技术包括活性污泥法、固定化生物膜法和微生物颗粒法等。
在循环水产养殖废水处理中，生物处理技术已取得了一定的应用效果，并在不同程度上降低了废水中的有机物浓度。
2. 膜分离技术：膜分离技术是一种利用膜的分离性能，将废水中的溶解物、悬浮物和微生物等进行分离的方法。
在循环水产养殖废水处理中，常用的膜分离技术包括微滤膜、超滤膜和逆渗透膜等。
通过膜分离技术，可以有效去除废水中的微生物和颗粒物，提高水质的净化效果。
3. 其他辅助技术：除了生物处理和膜分离技术外，还有一些辅助技术被应用于循环水产养殖废水处理中。
例如，化学沉淀法可利用化学药剂与废水中的无机物发生反应，形成沉淀物而达到处理废水的目的。
水产养殖尾水的生态处理技术研究
水产养殖尾水的生态处理技术研究摘要：近年来，随着经济的不断发展，我国水产养殖规模不断扩大，但水产养殖业的飞速发展对水域生态环境存在不同程度的破坏，水产养殖尾水的处理已成为发展水产养殖的重点环节。
本文主要介绍了水产养殖尾水处理现状，重点分析了水产养殖尾水生态处理技术及应用模式，旨在探索科学合理的水产养殖模式，推动水产养殖业的绿色化、生态化发展。
关键词：水产养殖；尾水；生态处理技术引言水产养殖在拉动渔业经济发展、保障优质蛋白供给、增加渔民收入等方面发挥了重要作用。
与此同时，随着水产养殖业的快速发展以及养殖密度的不断提高，养殖尾水带来的环境问题日益引起广泛重视。
当前，我国的水产养殖模式仍较为传统，多为开放式、粗放型，设施化和集约化程度较低，存在养殖尾水未经处理直接排放或不达标排放的现象。
由于养殖尾水中含有大量的残饵、粪便等有机物，尾水的随意排放给周边水域带来了不良影响。
养殖尾水缺乏治理在一定程度上制约了水产养殖业绿色健康发展。
1水产养殖尾水处理现状随着水产养殖尾水处理技术的发展，相关技术模式逐步成熟，具体分为以下三类：一是池塘净化。
所谓池塘净化，是指采取合理措施降解水体中的污染物，令污染物沉淀、还原，再采取吸附、过滤等技术措施，有效净化水产养殖尾水的方法，这种方法相较于传统的过滤池塘，净化起效慢，但是不受过滤填充物的限制，在人力、物力、财力上的消耗较少，而且无需定期清理滤网，维护难度更低；二是设施净化。
相较于池塘净化，设施净化更为专业、细致，设施占地面积小，整体处理成本低，能够安全、高效地处理水产养殖尾水中直径较大、无法沉淀的污染物，例如，采用活性炭吸附法吸附尾水中的部分悬浮物，净化效果好，但适用范围较小；三是湿地净化。
湿地净化适用范围广，综合利用物理沉淀、化学分解、植物吸附及微生物过滤等方式，有效处理各类水产养殖尾水，清除水体中的污染物及杂质，见效快，效果好，而且这种方法能够丰富池塘中的生物多样性，改善当地生态循环系统，优化水循环系统的自我净化、恢复能力，有利于水产养殖业的可持续发展。
水产养殖尾水处理技术与装备的研究进展
水产养殖尾水处理技术与装备的研究进展摘要：近年来，水产养殖行业的快速发展为我国经济增长和人民生活水平的提高做出了突出的贡献，但在产量增长的同时却是水资源的快速消耗和水污染的持续加重。
而我国作为一个人均水资源占有量不到世界1/4的国家，进行生产生活中各行各业的节水和水处理任重而道远，水产养殖尾水处理自然也不例外。
现阶段，尾水处理一般都要经过三级处理，但根据水产养殖方式和养殖品种的不同，并非所有养殖尾水都要经过上述全部过程。
如果按照处理机理的差异，尾水处理方法可以分为物理法、化学法、生物法三大类。
本文综述了目前水产养殖尾水处理在物理法、化学法和生物法原理下各种技术与装备的研究进展，并简要介绍目前常用的四种工艺流程及问题，以期为水产养殖尾水处理的机械化、智能化发展提供理论依据。
关键词：水产养殖；尾水处理技术；装备研究引言在水产养殖中，饵料投放及排泄物的不断增加，引发了严重的水污染问题，对水产品质量产生了不良影响，因此要重视水产养殖尾水处理工作。
在水产养殖尾水处理中，传统技术效果差，易造成污染，同时会影响水产品质量安全，生态处理技术的应用，具备突出优势。
1水产养殖尾水的特点养殖尾水指的就是水产养殖过程中或者养殖工作结束后，整个养殖体系排出的不再使用的养殖水，一般会排放给自然水域。
包括池塘、育苗池等场所会产生大量的养殖尾水。
而相对于普通水源，其排放具备不定期排放、排水期集中、排水量大、污染物浓度低、非点源排放等特点。
养殖尾水中存在大量的污染物质，包括未吃光的饵料、使用的化学药物、水产品的排泄物等，其中富含氨氮、亚硝酸盐、硫化物等有害物质，会直接破坏水域，带来富营养化等问题。
还有，水中本身存在一些浮游生物，也会产生有机物，这会导致水质恶化，降低鱼类的生长速度。
2水产养殖尾水处理意义我国是水产养殖大国，2020年，总产量达到6549万t，其中养殖产品占比达到79.8%。
目前，中国养殖水产品占世界水产品养殖总产量的60%以上。