想让养殖更环保？试试陆基集装箱式循环水养殖！

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陆基集装箱式循环水养殖技术的一个核心特点就是将养殖箱中的养殖尾水排出箱外进行异位处理，循外回用。由于是异位处理，尾水中没有养殖对象，可以不用再顾及尾水处理方法对养殖对象可能带来的即时直接危害，并大大增加了单独或组合应用各种污水处理技术方法的可行性；另一方面，由于尾水处理后要循环用于养殖箱，处理后的水质必须满足优质水产品养殖所需的水优质要求。

一、循环水养殖对水质的要求

作为基本要求，处理后的尾水必须达到《渔业水质标准》 （GB 11607-1989)中所列的璽金属、农药以及硫化物、氟化物、挥发性酚、黄磷、内烯腈、丙烯醛等物质的浓度限值要求，在从水源抽取水体作为集装箱养殖的循环水时，就应通过检测保证得到满足。石油类的浓度限值（包括水面油膜控制）虽然在取用原水时就应已得到满足，但在养殖过程中也要严格控制任何可能的示范基地内源排放，这对集装箱养殖并不难做到，因为绝大多数设备使用的是电能。如此一来，集装箱养殖尾水处理循环使用需要关注的水质指标主要是以BOD5为代表的有机物、凯氏氮和与氨氮相关的非离子氨、悬浮物、溶解氧、pH，以大肠菌群为指标的细菌和病毒以及水体的色、臭、味等8项。

养殖尾水中污染物主要是饵料残渣和养殖生物的排泄物，主要成分是有机碳、有机氮和氨氮以及少量的含磷化合物等。污染物的相当部分是以固体形式存在的，一般在50%左右，比例随着养殖品种的不同而有所不同，更精确的数据还有待进一步细致的研究；其余则以溶解态存在于水体中。养殖生物单位产量的排污量与饲料的构成和饲料系数有关，饲料系数越高，单位产量排污负荷越高。

在氮污染物中，凯氏氮如果没有被以固体形式移出水体，则一般会氧化变成氨氮，而对鱼类生长容易产生危害的主要是与氨氮成比例存在的非离子氨(NH3)，这个比例与水体的温度和pH密切相关。实际水质检测中根据标准方法检测总氮或氨氮相对容易，故《渔业水质标准》（GB 1160 7-1989）给出了总氮和非离子氨的换算关系，当然，并不是氨氮一达到表中的浓度限值就立即灯乔殖生物有害，这里的限但与乔俎艰伶甲氮氮浓度的安全阈值还有很大的距离。与温度升高比较，非离子氨在氨氮中的比例随pH的增加而增加得更快，因此，在养殖实践中应尽量把水体的pH控制在7.5以下。存在于水体中的氨氮，在氧气供应充足或缺氧的条件下，在好氧或厌氧硝化细菌的作用下会转化成硝态氮或亚硝态氮。浓度过高的硝态氮和亚硝态氮对鱼奕的生长同样有危吾，一些研究给出了硝态氮、亚硝态氮、氨氮、非离子氨、氯离子等物质对不同养殖生物在不同生长期及不同温度条件下的半致死浓度，或对鱼类健康或肉质造成小不利影响。

综上，除某些其他物质外，集装箱养殖尾水处理的主要任务是去除水体中的有机物和氮污染物，为了循环利用，还必须保证水体中氧气的含量足够高、pH在合适的范围，并进行必要的消毒灭菌以保证水体的色、臭、味满足鱼类养殖要求。如果能创造比渔业水质标准更好的水质，那么就可为养殖生物创造更好的生长环境，从而取得更高的产量和更好的产品品质，这正是集装箱式水产养殖模式所追求的目标。

二、尾水处理基本原理与工艺比较

既然集装箱式养殖为尾水异位处理提供了便利，理论上说，大多数用于污水处理的原理与方法都是可以应用的。从原理上讲，不外乎物理、化学和生物方法。物理方法通常用于预处理，是去除尾水中残饵、粪污等固形物的相对低耗高效的方法，能去除尾水中30%左右的新增氮污染物和50%的新增总有机负荷。物理方法包括机械过滤、沉淀、沙滤、泡沫分离乃至膜分离技术。由于养殖尾水中的固形物相对密度比水大不了多少， 自然沉淀是一个很缓慢的过程，耗时很长，为此常常不得不投入絮凝剂以加速沉降，这实际上就变成了一种物理与化学方法的结合，同时将增加运行的成本，并在一定程度上改变了分离出来的固形物的组分，可能对回收的固形物的再利用产生不利影响。采用沙滤滤床则很容易被堵塞，水产养殖尾水往往量大，反复清洗滤床十分费工费时。泡沫分离的技术原理类似于某些工业污水处理中的气浮技术，通过向含有活性物质的液体中鼓泡，将活性物质聚集在气泡上，再分离气泡和液体达到去除养殖尾水中悬浮物的目的。因为循环水海水养殖系统中海水更易产生泡沫，因此泡沫分离技术更适宜应用于海水养殖中。膜分离技术是借用工业水处理中的微滤和超滤工艺，虽然其效果明显优于机械过滤，但膜材料的成本往往很高，且迈仃过程耗能也较大，并不适宜在养殖尾水处理中大规模推广。因此，相较而言，机械过滤是分离和收集水产养殖尾水中的固形物的一种更经济可行的方法。通过适当的设计，它可以利用水流的能量以减少甚至避免能耗。养殖尾水中的固形物是一种很有利用价值的生物质资源，机械过滤不改变所收集的固形物的成分，不会对后续的固形物多途径利用造成不利影响。

能用于水产养殖尾水处理的化学方法也有若干种。如前所述，施用絮凝剂就是化学方法之一。常见投放化学药剂给养殖尾水消毒，以杀灭尾水中的致病生物，如有害细菌和病毒、有害藻类及其孢子等。这种方法早期使用较多也比较有效，但对有保护层的孢子和虫卵并不奏效，长期连续使用还容易使某些有害菌株产生耐药性，特别是某些药剂会彤成有害残留，对水产乔殖外境造成二次污染，因此不宜频繁使用。一种较好的水产养殖尾水化学处理方法是臭氧处理技术。臭氧处理不仅是一种有效的消毒手段，而且对养殖尾水中积累的氨氮、亚硝酸盐有氧化作用，并能降低有机碳含量和COD，去除水产养殖尾水中多种还原性污染物。臭氧具有高效、无二次污染等特点，目前在水产养殖尾水处理中被广泛应用。其他化学方法还有电化字技术，可以用来去除水产养殖尾水中的总氨氮(TAN)、亚硝酸盐、总有机碳(TOC)，具有高效、适宜水产养殖环境条件、设备较小、产生污泥较少、启停快速等优点。

生物方法是最具潛力、最复杂、最具多样性的水处理方法，可利用的生物涵盖微生物、藻类、水生植物祁水生动物等各种生命形式。微生物本来就是大自然的“清洁工人“，其功能在污水处理领域得到强化后开发出了数十种不同的污水生化处理工艺技术，先拋开经济性和对水产养殖环境条件的适宜性不论，仅从技术上来说，这些污水生化处理技术都可以用于水产养殖尾水的异位处理或至少可供借鉴。同时，由对水产养殖尾水进行原位处理而特别发展出来的微生物处理技术显然也是叫以用卞乔殖尾水的异位处理的。这包括向水体里投放专门培养出来的硝化细菌、光合细菌、枯草芽孢杆菌及多种复合微生物制剂等有益微生物，帮助调节水体的困相和藻相平衡，或直接作用于有机物、氨氮、亚硝氮、硫化物等，降低其浓度。当然，持续使用这些生物制剂显然小具备经济性，也容易导致微生态不能稳定地白平衡。对于大宗的养殖尾水的异位处理，这类投放微生物的方法不应成为首选，最好的方法还是在尾水处理设施中建立起自平衡的、高效的微生态系统。

把植物用于水质净化是污染生态治理的一个重要手段或环节，是污水净化技术开发的另一个热门领域，可用于此目的植物从潜水植物、浮叶植物、漂浮植物到挺水植物多达数十种。植物的最大作用是为水体里的微生物、各种水生动物提供更好的生境，如更多的微生物和某些水生动物可以附着在植物的根茎叶上，提高单位水体内的生物量，从而提高水体的生物净化能力。其次，植物自身可以吸收同化部分污染物，并通过光合作用或传输作用为水体乃至底泥增加氧气。植物的利用在水产养殖尾水异位或原位处理中都是一个值得高度重视的方向。

微型藻类具有植物的基本功能，而由于可以密集地分布于水体中，比起大型植物，微藻吸收同化水体中的碳、氮、磷等营养物质的效率更高，故近年微藻处理高含氮的工业污水得到应用，甚至还有利用微藻处理城市污水的工程案例。对于水产养殖尾水处理而言，更看重的是微漂的高效产氧功能，这对养殖尾水的自然复氧极其关键。然而，微藻有对养殖生物有毒性的有害藻和可作为某些水生动物饵料的有益漂，在利用微藻处理养殖尾水过程中，如何抑制有害藻而培植有益澡，并且把澡的浓度控制在一个有益无害的范围，从某种意义上说是一个系统工程。

水生动物包括微小的水生动物和看得见的鱼虾贝等大型水生动物，各种小型水生动物是自然和健康的水体生态系统食物链中应有的环节，有的会直接摄食水体中的有机物或细菌，有的会摄食藻类或更小的动物，对水体净化起着直接或间接的作用。利用大型水生动物净化水质的做法也不乏实例。例如，利用某些贝类或耐污鱼类摄食上级养殖尾水中所含的残饵、粪便，再通过收获这些贝类和鱼类移除水体中的部分污染负荷。又如，利用食草鱼类或滤食性鱼类消费水体中的部分植物或藻类的生物量，可以作为构造平衡的水生态系统的一个可选手段。

基于以上的基本原理及其组合可以构造出多种多样的水产养殖尾水处理工艺和设施，从工艺方法的角度可粗略划分为原位处理、半异位处理和异位处理。在一个池塘养殖，又在同一个池塘里采取措施进行水质净化和控制就是典型的原位处理，还有其他的类似情况，在此不赘述。从工艺形式的角度可划分为工业化处理设施和自然生态处理设施两大类，其中后者又有生态池塘和人工湿地两个代表性工艺形式。一种典型的工业化设施是置于工业化养殖池中的生物膜过滤器，该过滤器与养殖生物活动区之间做了适当的隔离，养殖水体被驱动流过该过滤器从而得到一定程度的净化，以满足养殖对水质的要求。另一种“分区养殖”技术是把养殖池划分为养殖区和水质净化区，养殖区的尾水循环到水质净化区经过沉淀过滤后又循环回到养殖区。以上两种模式大致属于半异位处理。再进一步就是在养殖池、箱之外或池塘岸边上安装固液分离器或生物过滤器，抽取养殖池、箱或池塘的水体进行处理后循环回到养殖池、箱或池塘。这种方法已经演化到了异位处理的范畴。上述工厂化处理设施因水质净化总体效果受限，设备的使用寿命、故障率及高能耗等问题而时有被人诟病。

近年来受到青睐的异位处理工艺形式是生态池塘和人工湿地系统，两者可以单独使用也可组合使用，可用于池塘养殖尾水的异位处理循环回用或排放，也可用于集约化养殖如集装箱式水产养殖尾水的异位处理循环回用。显而易见，生态池塘和人工湿地是一种复合的生物水质净化系统，其全面利用微生物、藻类、水生植物和水生动物的水质净化功能及其协同作用，同时利用自然的光、热和风为系统提供能源。池塘和湿地系统具有多种水质净化功能，包括物理过滤、吸附、沉淀、植物过滤及微生物作用等，能有效去除水产养殖尾水中的氮、磷等营养元素，也能去除一定的生物需氧量( BOD)、化学需氧量(C()D)、悬浮物含量(SS)，并有自然复氧功能。这种生态处理工艺特别适宜水产养殖的环境条件，具有投资少、运行费用低、管理方便等突出优点。人工湿地还有潜流湿地和表面流湿地之分，潜流湿地又分为水平潜流和垂直潜流。潜流湿地比表面流湿地一般效果更好，但工程投入也相应增大，且会给管理带来新的工作量。特别是潜流湿地需要采用碎石等作为基质，会影响农用地的属性，不推荐作为水产养殖尾水的处理设施。

三、生态池塘尾水处理系统

在近年的陆基集装箱式水产养殖实践中，配套的养殖尾水处理设施是被称为“三级塘”的系统。顾名思义，这是一个由三级生态池塘串联组成的尾水处理塘，它们实际上是传统上称为氧化塘的技术应用，包括好氧塘、厌氧塘、兼性塘、稳定塘等，如果在塘里种上各种植物，就与表面流人工湿地有类似之处，因其中形成了从微生物、藻类到水生植物和动物的生态系统，故可笼统地称为生态池塘。这种处理设施较好地适应了水产养殖的环境条件，全面地利用了污水处理的物理、化学和生物处理技术，特别是全面利用了生物处理的微生物、藻类、植物与动物处理机制，试图最大限度地发挥生物净化的作用。

典型的生态池塘系统由三级塘组成，一般按3-5个集装箱配1/15公顷池塘水面的额度规划池塘总面积，一个“三级塘”系统中的三个塘的面积比推荐为1:1:8。

从集装箱排出的养殖尾水在进人生态池塘之前，首先经过固液分离器过滤出尾水中的残饵、粪污等固体，残饵、粪污收集浓缩后作为生物质资源进行再利用。如果选取固液分离器网眼的大小为120微米左右，则可收集固体颗粒物达90％以上，减少进入生态池塘的有机负荷50%左右、氮污染负荷30％左右。经过三级生态池塘处理的尾水被抽取送人集装箱回用的过程中，根据水体中的总大肠菌数超标与否，决定是否在进水管中加入臭氧进行杀菌消毒，在这一过程中也可以氧化部分有机污染物和氨氮、亚硝氮等。