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水处理技术在水产养殖中的应用

出处:《水产科技情报》 作者:潘厚军 中国水产养殖网 2019-01-18 00:09:00

近年来,随着经济的发展,工业废水、生活污水的排放量大增,造成环境污染,养殖池塘因水源水质恶化而造成死鱼的事故时有发生; 大规模高密度集约化养殖,水体中微生物大量繁殖,病害越来越多,而鱼药滥用对鱼和其食用者人都易造成药害和药物残留。水产养殖与水密切相关,水资源的有限性制约着水产养殖业的发展。因此,养殖水体的净化处理与重复利用已成为研究热点,是内陆渔业持续发展的关键技术。

物理方法
    
依据水体及水体中污染物的理化性质,采取曝气、过滤、沉淀、吸附、气浮等方法净化水质。

1. 曝气

给水体增氧,清除氨气、氯气等有害气体。一般有两种方法,一是静置48 h,二是机械搅水(如叶轮式增氧机增氧)。如用自来水养鱼,先要静置一段时间,以使有害气体(如Cl2)逸出。增氧机能使池塘水体上下水层对流,增加溶解氧,同时使水中有毒气体逸出,起到改良水质的作用。通常池塘养鱼多使用叶轮式增氧机,水车式增氧机主要用于养鳗池。这属于机械增氧方式。用水质改良机翻喷池底的淤泥,搅动池塘水体,使池水上下循环,尤其在夏季晴天中午,浮游植物光合作用释放大量氧气,上层水体溶氧饱和,水体的有序翻动使整塘水体得到了充分的溶解氧。

2. 过滤

过滤的目的是清除水中固态废弃物、悬浮物及大型水生生物等。常用的过滤器有: 机械过滤器、压力过滤器、砂滤器等。

3. 沉淀

水中的悬浮物容易吸附在鱼鳃上,使其呼吸受阻,同时使水体的混浊度和粘滞性增大,对鱼苗孵化不利,故常设置蓄水池先进行沉淀处理。

4. 吸附

多孔性的固相物质, 如活性炭、硅胶、浮石粉等,能吸附水体中的有毒物质(如氨氮)。用高分子重金属吸附剂吸附水体中的重金属离子,是目前正在研究的水体净化新技术。吸附剂的粒径在0. 3~1. 2 mm,用于吸附水体中的Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+ ,而并不产生水的二次污染。

5. 泡沫分离技术

向水中通气,水中的表面活性物质被微小的气泡吸附,浮于水面形成泡沫,可去除水中溶解物和悬浮物。但此技术不适用于淡水,只能在盐度大于5‰的半咸水和海水中使用。以此原理设计的泡沫浮选分离器市场上已有售。

6. 磁分离法

利用电磁原理对水中重金属离子等污染物进行电磁分离,是目前较新颖的水处理方法。

化学方法

利用化学反应来处理水中的污染物或悬浮胶粒。包括凝絮、中和、络合、氧化还原、消毒等。

1. 凝絮

用无机或有机化学试剂,使水中的微小颗粒及胶体凝聚成大絮凝体,加速沉淀。常用的凝絮剂有铝盐(硫酸铝、铝酸钠、碱式氯化铝等) ,以及高分子絮凝剂等。

2. 中和

改善水的pH值。常用生石灰或石灰水使水呈中性或弱碱性,还能增加水体中钙的含量,改良底质,并杀灭病原体。pH值过高时,可采用草酸、醋酸等弱酸中和。

3. 络合

最常用的是EDTA,主要用于清除水中过高的重金属离子(如Cu2+ ) ,特别是那些鱼贝类敏感的重金属离子。

4. 氧化还原

一些含氯消毒剂、臭氧、双氧水、高锰酸钾等可以与水中的有毒物质(如氰离子、硫离子)发生氧化还原反应,降低或消除毒性,还可以杀灭水中的病原菌。常用的含氯消毒剂有漂白粉、二氧化氯、二氯异氰尿酸钠、三氯异氰尿酸等。臭氧通过强烈的氧化作用除去水中有机物、铁、锰、臭味及色度等,但因它对细菌具有极强的杀灭效果,以致水中的有益菌也被杀死,故只用于较特殊的地方。育苗水经臭氧处理后,水中的细菌得到了有效抑制,亚硝酸盐大幅度降解,能减少换水量;臭氧在水族馆水处理中的应用,认为臭氧消毒在大型海洋水族馆中已得到普遍应用,而目前在水产养殖中应用较少,主要用于河蟹育苗、刺海参育苗、鲍鱼育苗等。

5. 用其它消毒杀菌剂

常用的有抗生素类、磺胺类、呋喃类、硫酸铜、敌百虫、甲醛、有机染料、双链季铵盐、中草药等。以杀灭水体中的致病生物为主要目标。

生物方法

利用微生物和自养性植物(如绿色藻类、高等水生植物)改良水质。其原理是这些微生物和植物可以吸收利用水体中的营养物质(残饵及水产养殖动物的代谢产物) ,有助于防止残饵与代谢产物积累所引起的水质败坏。

1. 光合细菌

光合细菌是一种以光作能源、以二氧化碳或小分子有机物作碳源、以硫化氢等作供氢体,行完全自养性或光能异养性的一类微生物的总称。只要有水和光存在,不论环境中有氧或无氧,均能生存繁殖。光合细菌能降低水中氨氮、硫化氢等有害物质,水中投入光合细菌后,有益菌大量增加,形成优势种群,抑制了病原的繁殖。光合细菌的研究和应用在日本及东南亚等国已相当普及。在国内也有报道,罗氏沼虾、中华鳖、加州鲈、对虾的养殖中应用光合细菌,具有改善水质、减少病害、提高养殖经济效益的作用。光合细菌亦可用作饲料添加剂,它对鱼类有较好的助长作用。

2. 芽胞菌

在养殖水体中加入不同浓度的芽胞菌,待其生长繁殖后测量各项水质指标,结果显示芽胞菌能够降低水中的亚硝酸盐浓度。

3. 放线菌

日本一种高科技微生物产品,称“玉垒菌” ( S30 )。这是一种放线菌。用S30对温室养鳖池净化水质的效果进行了试验。在鳖的饲养前期使用效果很好。把S30与光合细菌结合起来使用,并采用无砂养鳖模式, 认为S30主要集中于底质,而光合细菌多分散于水中,故能维持养鳖的良好水环境。

4. 多细菌复合微生物制剂

能消耗有机物,起水质净化作用的微生物不少,有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、乳酸杆菌、乳链球菌、酵母菌、假单胞菌等,它们是一类非致病的有益细菌。目前在水产养殖中应用的多数是多菌株组成的复合产品,能发挥各个菌株的不同功能,起到协同作用,克服单一品种适应性差、应用面狭窄的不足。较有代表性的是兼有好氧与厌氧代谢机制的多菌株复合制剂,常用的有“利生素”,有效微生物制剂EM等。

5. 水生植物

水生植物能通过光合作用,利用水中的二氧化碳、氮元素等合成自身有机物质,因而能净化水质。在中华鳖稚鳖培育池中进行了栽培和不栽培水葫芦的对比试验,结果是栽培水葫芦能增加池中溶氧,降低有机物和氨氮,使氮以氧化状态为主,改善了水质,加速了稚鳖的生长,提高了存活率,对虾池中混养的石花菜、石莼、江篱等海藻能吸收池中的氨氮等无机盐,增加水体溶解氧,净化水质。

6. 蔬菜、花卉等的种植

水产养殖中产生的一些废物因含有大量有机或无机的营养物质,恰恰是种植蔬菜或花卉等所需要的,因而可以利用。研究及应用这项技术,使养殖废水和污泥得到合理利用,既有生态效益又有经济效益。用人工养鳖的废水栽培茄子,茄子生长良好; 而废水经茄子栽培系统大量吸收营养元素后,水质得到很大改善,经适当调整后可供养鳖场再次使用。

综合处理方法

以节省水资源消费为特征的养殖模式是形势的需要,从效益出发,综合物理、化学和生物的水处理方法引人关注。封闭循环式工厂化水产养殖系统和利用生态原理设计的综合养殖模式就是这种思考的工程技术结晶。

1. 封闭循环式工厂化水产养殖系统

封闭循环式工厂化水产养殖属于“设施渔业”范畴,其关键技术是水质净化处理, 它融入了生物学、微生物学、微生物工程学、水处理装备、信息与计算机等学科,高科技含量大。目前在技术研究上主要有: 固液分离技术,以生物滤器为主要设备的生物过滤技术,泡沫分离技术,臭氧消毒技术等。

2. 利用生态原理的综合养殖模式

整个养殖系统大体上由蓄水池、养鱼池、沉淀池、生物净化池等组成。养鱼池的废水流到沉淀池,沉淀池利用物理或化学方法进行水处理;生物净化池内种植水生植物,培养藻类或加入轮虫等,起到净化水质的作用。再将经过净化的水抽到蓄水池供养鱼用。设计的河蟹人工育苗用水的净化循环流程为:
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苗用过的水排入沉淀池,沉淀12 h以上。沉淀后的上层水经过滤后用高压潜水泵抽入净化池(抽水时让水自然喷射、跌落,以便与空气充分接触) ,生物净化池中有单胞藻、轮虫,并施加少量肥料(不施氮肥)。单胞藻能利用河蟹幼体排泄物中的氮盐和其它小分子有机物。轮虫摄食单胞藻后数量增加,可作为河蟹幼体的优质饵料。经生物净化后的水抽入蓄水池备用。另外,在育苗池中加入光合细菌,能有效控制氨氮和亚硝酸氮,减少换水量。综上所述,水处理技术的发展表明,这类技术在水产养殖中已受到广泛的重视。未来社会对养殖业的要求越来越高,“生态型健康养殖模式”和“绿色食品”的提出,要求对养殖用水水处理技术的研究必须跟上生产发展的步伐。

作者:潘厚军

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