養殖尾水如何處理才能變“綠色”?
水產養殖是我國農業結構中發展最快的產業之一,2021年水產養殖產量接近5400萬噸[1],預計2030年全球水產品消費量將達到1.82億噸。水產養殖為人們提供了大量優質蛋白質,為國家糧食安全提供了重要保障。
隨著養殖業不斷向規模化和工業化發展,養殖尾水排放量與日俱增,導致近海水域環境嚴重惡化。近年來,我國海水養殖廢水排放總量已超過陸源污水排放總量,水產養殖尾水中含有大量殘餌、糞便等有機污染物,若不經處理直接排放會引發嚴重的環境問題,水產養殖尾水的治理受到廣泛關注[2]。
根據2020年的《第二次全國污染源普查公報》,水產養殖尾水污染物排放占農業總排放量的6%,污染物以氮和磷為主,主要影響是使水體富營養化。由于小規模、散戶型和大型工廠化等多種養殖模式并存,水產養殖尾水排放具有分散性的特征,在尾水處理工藝良莠不齊的情況下,增加了尾水治理推廣的難度。
此外,我國水產養殖種類和養殖模式呈多樣化,尾水的排污系數也不相同,因水處理污染物負荷不同,要因地制宜建設水處理系統。
隨著國家十部委《關于加快推進水產養殖業綠色發展的若干意見》的出臺,要求在2023年底前出臺地方海水養殖尾水排放相關標準。
目前,已有多個省市出臺養殖尾水排放標準,尤其是針對新(改、擴)建要求強制實施,綠色高效養殖已成為水產業高質量發展的趨勢。
現有海水養殖尾水技術仍存在處理效能不足、應用場景受限等問題,海水養殖尾水達標排放已成為我國水產業的一大挑戰。
海水養殖尾水主要處理技術有哪些?
目前,養殖尾水處理方法多種多樣,主要可概括為物理法、化學法和生物法三個類型。
1.物理法
物理處理技術主要通過沉淀、過濾、分離等物理方法去除不可溶性物質,包括利用各種孔徑大小不同的濾材,去除掉養殖尾水中的大顆粒固體物質和部分化學耗氧量。其中,機械過濾和泡沫分離處理技術因效果明顯而在工廠化規模養殖的尾水處理中獲得廣泛應用。
由于大量的殘餌糞便是以大顆粒狀、懸浮態存在于水產養殖尾水中,機械過濾能有效去除水中懸浮物,但對可溶性有機物、無機物及總N、P等去除效果有限,是一種十分實用且簡便的處理技術[3]。
物理過濾常用設備(微濾機、泡沫分離器)(圖片來自杭州恒澤生態農業有限公司)
2.化學法
化學處理技術主要針對養殖尾水中的可溶性物質,通過化學反應,去除尾水中的重金屬、N、P等元素。
養殖尾水的化學處理技術有較長時間的發展歷程,國外很早就將城市尾水處理的化學技術應用到養殖尾水處理中,比如使用硫酸銅、漂白粉等物質處理尾水,雖然這些化學處理技術在一定程度上起到了凈化尾水的作用,但同時也會產生新污染,甚至產生的廢氣還會對人體造成傷害,所以在海水養殖尾水處理過程中,逐漸放棄了這些初級化學處理技術,轉而采用新型化學處理技術,其中以臭氧處理技術和紫外輻射消毒法應用最為廣泛[4]。
化學消毒常用設備(紫外消毒、臭氧消毒)(圖片來自杭州恒澤生態農業有限公司)
3.生物法
生物處理方法主要是指通過微生物和植物等的吸收代謝作用凈化處理水產養殖尾水,可以有效減少養殖尾水中氨氮、亞硝酸鹽及硝酸鹽等的含量。
利用物理或者化學手段,將游離的微生物固定在一起,限制其運動空間并保持生物活性,是可以反復使用的技術。固定的對象主要是藻類、細菌等,固定化的微生物群具有反應速度快運行穩定可靠和細胞流失少等特點,能夠高效地去除尾水中有機廢物與其他污染物質,提高養殖尾水中廢物轉化率和降解效率[5]。
此外,以生態法原理為核心的多生物綜合尾水生態處理技術,常用的生態技術有人工濕地、生態浮島和生態溝渠。具有綠色環保,節能等優勢。
生態浮床
當前,國內水產養殖尾水處理技術主要是物理技術、化學處理技術和生物處理技術三大類。
在未來發展中,養殖尾水處理技術將會進一步與微生物技術結合起來,既有效凈化尾水,又能提高尾水再利用率,生成的微生物還能用于餌料、生物燃料、肥料等副產品,實現資源化利用,能夠在減少污染物排放的同時提高水產養殖經濟效益。
此外,養殖尾水處理技術還可跟代謝工程、發酵工程及生物技術結合起來,進一步提高養殖尾水處理效率和企業經濟效益,減少養殖尾水處理對環境和人體的危害,實現可持續可循環的養殖尾水處理模式。
參考文獻:
[1] 農業農村部. 2021 年全國漁業經濟統計公報[EB/OL].(2022- 07 -21)[2022 -11 -20]. https://www.farmer.com.cn/2022/07/22/wap_99896971.html.
[2] 孫艷輝. 水產養殖尾水排放危害及其技術處理研究[J]. 河南水產,2019,31(3):3-4.
[3]劉文釗,劉海霞.水產養殖尾水處理研究[J].農業開發與裝備,2021(12):133-134.
[4]黃振東.海水養殖尾水處理技術與展望[J].中國水產,2023(01):72-74.
[5]陳天兄,張日喜,劉建龍,柏宗春,孫建國,倪德綱.水產養殖尾水處理模式及發展建議[J].水產養殖,2023,44(05):64-67+77.
作者:黃瑞頻(大連海洋大學水產設施養殖與裝備工程研究中心研究生)
科學性審核:劉鷹(浙江大學生物系統工程與食品科學學院博士生導師)、張倩(大連海洋大學水產設施養殖與裝備工程研究中心副教授、研究生導師)
策劃:劉雅丹(研究員 中國水產學會原秘書長助理、全國首席科學傳播專家)、劉鷹(浙江大學生物系統工程與食品科學學院博士生導師)
編輯:武玥彤 謝蕓
附1:中國給水排水2025年污水處理廠提標改造(污水處理提質增效)高級研討會(第九屆)邀請函暨征稿啟事
同期召開中國給水排水2025年排水管網大會
(水環境綜合治理)
同期召開中國給水排水 2025年污水資源化利用
(再生水利用)大會/園區污水提標及資源化利用大會
中國給水排水2025年大會技術報告邀請
歡迎來自部委行業管理單位、高校、科研機構、設計院所、工程總承包(EPC)公司、水務集團、水務(排水)管理、污泥處理處置及資源化利用、工業(園區)污水與污泥處理、固廢處理及資源化利用、垃圾滲濾液處理、污水處理廠、水環境綜合治理、黑臭水體治理、智慧水務、低碳水務、綠色水務、水務+AI、工業企業的水處理技術/管理專家等申請發言,作與會議主題相關的優秀報告。(王領全13752275003 主辦、協辦、報告等)
報告題目:工業廢水并入城鎮污水管網的風險及對策建議
報告人:全國政協常委,四川大學制革清潔技術國家工程實驗室主任,中國工程院院士 石碧 教授
報告題目:地下管網科技創新和產業發展
報告人:全國政協委員,中山大學土木工程學院院長,中國工程院院士 王復明 教授
報告題目:加快供排凈治一體化改革
報告人:全國政協委員,中國建筑西南設計研究院有限公司巡視員、總工程師 馮遠 教授級高工
附:2:中國給水排水2025年城鎮污泥處理處置技術與應用高級研討會(第十六屆)征稿啟事暨邀請函 (同期召開固廢大會、工業污泥大會、滲濾液大會、高濃度難降解工業廢水處理大會)
共創、共生、共贏--鼎力打造中國污泥處理處置核心品牌生態圈
中國給水排水2025年大會技術報告邀請
歡迎來自部委行業管理單位、高校、科研機構、設計院所、工程總承包(EPC)公司、水務集團、水務(排水)管理、污泥處理處置及資源化利用、工業(園區)污水與污泥處理、固廢處理及資源化利用、垃圾滲濾液處理、污水處理廠、水環境綜合治理、黑臭水體治理、智慧水務、低碳水務、綠色水務、水務+AI、工業企業的水處理技術/管理專家等申請發言,作與會議主題相關的優秀報告。(王領全13752275003 主辦、協辦、報告等)
(掃碼二維碼,可快速報名 上海水業嘉年華)