文章编号：1000-1573(2011)06-0100-04
随着我国海水鱼类养殖的发展和对渔业水域环境保护意识的加强，粗放型的养殖模式将逐渐被无污染的工厂化循环水养殖模式所取代。工厂化封闭式循环水养殖是在原有的工厂化养殖基础上，配备循环水净化设施、设备，采用物理、化学、生物等净化方式把养殖废水转变成可再利用的养殖用水，使用优质人工配合饵料和管理技术进行的高度集约化养殖方式[1-3]。不仅可以节约能源、保护环境，有利于可持续发展，并且可使养殖密度增加，产量提高。水处理技术是工厂化封闭式循环水养殖的中心环节，确定合适的水处理工艺是建立循环水养殖最重要的步骤[4-6]。为此本研究小组在唐山普林海珍养殖有限公司采用弧形筛、蛋白分离器、生物滤池、紫外线消毒器等设备进行封闭式循环海水养殖水处理试验，本试验就该装置的水处理效果进行了研究，为我国的循环水养殖水处理技术提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试验场地 唐山普林海珍养殖有限公司。养殖水泥池20个，每个水泥池大小为50m2，每池放养体长8cm的牙鲆鱼2万尾。
1.1.2 主要仪器设备 UV-1700型紫外可见分光光度计、SYNERGY超纯水系统、PB-10pH计、TP-214电子分析天平、水下水温计、盐度计等。
1.1.3 试剂及化验用水 定量用的化学试剂用优级纯，其他非定量用的一般试剂用分析纯；化验用水为去离子水。
1.2 方法
1.2.1 水处理系统工艺流程 水处理系统工艺流程如图1所示。
其中，蛋白分离器由浙江大贺水处理设备厂生产；紫外线消毒器由济南环保水处理公司生产；弧形筛自己做，网目为200目；生物滤池2个，每个大小为3m×2m×4m，滤池内浸有直径1mm的聚丙烯丝制成的毛刷状填料作为生物滤床，在试验前70d加入海水进行内循环运转，滤料上形成1层明胶状生物膜。整个循环系统除了因蒸发而需要向系统补充淡水外，整个系统是1个完整的封闭模式。
1.2.2 水样采集点的选取 根据系统的分布和设置，选取了5个采样点，分别为弧形筛过滤前进水口(即养鱼池出水口)、蛋白分离器前进水口(即弧形筛过滤后出水口)、生物滤池进水口(即蛋白分离器后出水口)、紫外线消毒器进水口(即生物滤池出水口)、养鱼池进水口(即紫外线消毒器出水口)。
1.2.3 水质检验方法 氨氮(NH3-N)：靛酚蓝分光光度法；硝酸盐氮(NO3--N)：紫外分光光度法；亚硝酸盐氮(NO2--N)：萘乙二胺分光光度法；无机磷(PO43--P)：磷钼蓝分光光度法；溶解氧(DO)：碘量法；化学耗氧量(COD)：碱性高锰酸钾法；pH值：pH计法。
2 结果与分析
在以投饵为主的养殖模式下，养殖废水中的主要污染物包括：颗粒态固体(粪便和饲料废物)、溶解态代谢废物、饲料和粪便中的溶解态营养盐以及药物残留等。这些污染性废物不间断地排入水体，致使有机物不断积累，影响了水体内部有机物的代谢循环系统，使水体中氨氮、亚硝酸盐等严重超标，细菌数量增加，水中溶解氧含量下降，引发各种养殖生物病害。本试验采用过滤、蛋白分离、生物膜及紫外消毒等环节对养殖废水进行处理，测定各处理方式进出水口的水质情况，并对不同处理方法的效果进行分析。
2.1 弧形筛过滤水处理效果
养殖废水经弧形筛过滤后进出水口水质指标见表1。由表1可见，各项水质指标变化不大，都稍有降低，但未达显著水平。对NO3--N、NO2--N、NH3-N的去除率分别为3.03%、2.96%、1.42%；溶解氧的去除率为3.05%；COD下降较多，去除率达13.59%；对PO43--P、pH、细菌指数的影响不大。这是因为弧形筛主要去除水中的残饵、粪便等大颗粒物质，而对于溶解性的物质无法去除。
2.2 蛋白质分离器水处理效果
养殖废水在蛋白质分离器进出水口的水质指标见表2。由表2可见，开启蛋白分离器可显著去除水体中的细菌、NH3-N、COD，对细菌、NH3-N、COD的去除率分别为41.32%、32.60%、23.79%；可显著提高水体中DO的含量，DO含量提高了32.61%；对NO3--N、NO2--N、PO43--P和pH的影响较小，NO3--N和pH的含量分别上升了6.16%和0.44%，NO2--N和PO43--P的去除率分别为3.36%和6.41%。
2.3 生物滤池水处理效果
由表3可见，开启生物过滤池能有效去除水体中的NH3-N和NO2--N的去除率分别为36.99%和28.77%；系统在降低NH3-N和NO2--N的同时，会消耗水体中的DO，使DO浓度降低11.66%；开启该系统能提高水体中NO3--N、COD和细菌指数，NO3--N、COD和细菌指数分别上升了17.18%、9.87%和69.10%；pH值和PO43--P变化很小。该系统对NH3-N的去除作用和增加细菌的数量作用达显著水平。
2.4 紫外线消毒器水处理效果
由表4可以看出，开启紫外线消毒器能显著降低养殖水体中的细菌指数和COD浓度，去除率分别为84.17%和23.58%，对NH3-N、NO2--N和PO43--P的去除率分别为14.87%、8.65%和6.62%，但未达显著水平。DO含量上升了7.87%，而NO3--N和pH稍有升高。
2.5 蛋白分离器、生物滤池、紫外线消毒器水处理效果
由表5可见，养殖水体经蛋白质分离器、生物滤池和紫外线消毒器一系列处理后能显著去除NO2--N和NH3-N，对NO2--N和NH3-N的去除率分别为37.12%和63.85%；并且使COD和细菌指数显著降低，分别降低了36.01%和84.29%；使PO43--P的浓度降低了10.41%，但未达显著水平。该系统能显著提高水体NO3--N和DO浓度，NO3--N和DO浓度分别上升了32.45%和26.35%；使pH值略有升高，升高了0.25%。
3 讨论
弧形筛过滤主要用于滤除水中的残饵、粪便等大颗粒固体物质，对去除溶解的氮、磷和有机物质等作用并不明显。但此环节意义非常大，通过弧形筛的过滤，在系统运转的开始就将养殖水体中的残饵、粪便等大颗粒固体物质去除掉，可大大减轻整套水处理系统的负荷，尤其可大大提高后面蛋白分离器、生物滤池等环节的处理效果。在系统运转的过程中，一定要注意弧形筛的密封性，及时检查筛网的安全性，防止筛网破损。另外，要及时洗刷和检查筛网，防止筛网网目堵塞，影响水处理效果。
蛋白质分离器、生物滤池和紫外线消毒器对NH3-N均有明显的去除作用。生物滤池能有效去除水体中的NO2--N(去除率为为28.77%)，蛋白质分离器和紫外线消毒器对NO2--N的去除作用较小(3.36%和8.65%)。生物过滤器中附着亚硝化细菌和硝化细菌生长，亚硝化细菌能将氨降解为毒性较小的亚硝酸盐，硝化细菌能将亚硝酸盐降解为毒性更小的硝酸盐，NO2--N和NO3--N浓度的变化与这2种细菌的作用有关。高浓度的硝酸盐同样会对鱼类有害，50mg/L是公认的较为安全硝态氮浓度。本试验中经处理后硝酸盐浓度升高，但远远未达到影响鱼类的程度。紫外线能有效去除水体中的细菌(去除率达84.17%)，蛋白质分离对细菌数量也有一定去除作用(对细菌的去除率为41.32%)。生物滤池可增加水体中细菌数量，是因为填料表面生长着大量细菌形成生物膜。紫外线消毒因其不产生有害的消毒副产物而受到重视。
生产过程中，养殖鱼类的残饵、粪便及生物膜脱落物质会在水体中形成悬浮颗粒，它们经过生物滤器时会被滤料吸附，时久量多时，会堵塞滤料表面，降低生物膜传质效果和硝化效率，所以要加强水处理系统的维护管理，生物滤器要定期反冲去污，以维持生物滤器高效运转。生物滤池中的微生物是分解有机溶解物和氨的主要物质。可以在已有的光合细菌、杆菌、硝化细菌、酵母菌的基础上，进一步筛选优化高效菌种，采用增强菌种固化强度，增强使用寿命等技术方法，进一步引进优良的外籍微生物，以强化生物净化效率，提高对氨氮、亚硝酸盐、硝态氮的去除率。
从开启整个系统对过滤水处理后的数据可以看出，该系统能显著去除NO2--N和NH3-N，对NO2--N和NH3-N的去除率分别为37.12%和63.85%；并且使COD和细菌指数显著降低，分别降低了36.01%和84.29%；使PO43--P的浓度降低了10.41%，但未达显著水平。该系统能显著提高水体NO3--N和DO浓度，NO3--N和DO浓度分别上升了32.45%和26.35%；使pH值略有升高，升高了0.25%。研究结果表明，蛋白质分离器、生物过滤器和紫外线杀菌器联合使用可对水质起到良好的净化效果。
