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“高位池废水治理技术”交流报告
2005/01/25

    近年来,海南省高位池养殖业迅猛发展,目前养殖面积已经达到约6万多亩。但在其养殖发展过程中,由于养殖废水大都未经任何处理而排放,养殖区域近岸海域面临着极大的环境压力。

目前国内尚未有成熟的高位池养殖废水处理技术,有些地区在立体养殖和循环水养殖及废水处理系统作了尝试,但由于经济、技术等因素的限制而未能成功推广。为了配合“高位池废水治理技术筛选和示范工程”项目的顺利进行,了解和借鉴国际海水养虾的先进养殖方式和治理技术,国家外国专家局、海南省国际人才交流协会及海南省环境科学研究院共同邀请澳大利亚养虾废水处理专家M.A.Buford1024日至111日来到我省,就高位池养殖废水处理问题与我省环境保护工作者进行了交流.并邀请了海南省华福环保公司、海南省晟科生物技术有限公司、海南绿神生物技术公司、海南锐博科技有限公司、海南经典生物科技有限公司、海南省好士敦海洋生物有限公司等环保技术人员和养殖专家共 36人。在研讨会上,海南省环境科学研究院的专家详细介绍了我省高位池养殖情况和面临的环境问题。M.A.Buford女士主要介绍了目前研究得比较多的养虾全程的水质调控工艺――循环水养殖,并详细探讨了澳大利亚和中美州国家伯利兹循环养殖技术及环保情况的案例。与会代表对国际有关养殖水质监测和排放标准、养殖过程的水质调控、养殖水处理系统和淤泥的处置、以及养殖铒料和投食器的研究表现出很大的关注。研讨会结束后,国际交流协会和环境科学研究院人员陪同专家考察了高隆湾高位池养殖、冯家湾虾苗谷和好士敦高科技养殖系统及水处理工程。

本次交流给我们以很大的收获,它再次向我们展示了全过程的水质调控系统。使全程水质调控,避免养殖过程的“大排大放”成为大家的共识;同时,从铒料的组成到投放方式的研究来提高铒料的利用率给我们以很大的启示。因此,养殖模式与水处理工程的结合成为我们研究的重要思路。本文对这次技术交流作一总结。

1.国外养殖概况

椐统计,世界上从事对虾养殖的国家目前已经达到60多个,目前生产大国基本集中在亚洲。如中国、泰国、印尼等。但日本、欧美及泰国起步要早于中国,其中有些国家由于其面临的环境压力等因素而使养殖规模萎缩。值得一提的是,一些国家对海水养虾业的行业规范制定比我国更加迅速。澳大利亚、泰国等国家对养虾废水的排放有严格的标准。而且,相关的研究也比较深入。泰国是较早的养虾大国,他们针对减少白斑病、充分利用土地以及减少水资源的消耗进行了循环养殖的研究,但在国内没有大范围推广。

2.澳大利亚的对虾养殖

基于物种安全和环境风险的考虑,我省大规模养殖的南美白对虾在澳大利亚实施了禁养,其养殖品种主要为斑节对虾。澳大利亚的对虾养殖始于80年代,现在热带沿海地区养殖规模仍在发展。据统计,2000-2001年昆士兰的产量为2525t 2002至今仍在继续增长,80%分布在昆士兰的东海岸,他们基本沿袭了东南亚一带的养殖方式。但是近年来,澳大利亚在虾的健康、营养、水质和环境治理上有很多新的研究与进展。目前,大多的养殖场虾密度不高,为20-45/m2 ,产量为3-8t/公顷。饲料一般为球状,每天喂养3-5次,养殖过程中有鼓风换气和定期的换水。

因为虾池的水质污染主要来源于饵料,因此饵料中的CN素的组成是他们研究的一个重点。研究表明,减少5%的蛋白质能减少总氮的20%。在P.monodon虾的养殖过程中70-75%铒料中的总氮被流失,而铒料对企业来说仍是很大的成本,因此这种流失不仅造成很大的环境压力而且也是很大的浪费。

2.1澳大利亚的循环养殖系统

  该养殖场位于澳大利亚的ponderosa对虾养殖场,离Cairns  约10公里,虾场共有17个池 (照片见附图1) 从旁侧出水,有水传输系统、电力通风系统以及地膜覆盖

以防止对河岸的侵蚀。该虾场地处泥质海岸,临近海湾,虾场的水受季节变动的影响,包括水质变化、雨季盐分的减少和泥土的流失(养殖池及水处理工程见图1) 生物处理采用生物膜方式,面积为170m×70m1.19公顷)。从图中可以看到生物池的栅栏,中间有聚乙烯膜和600m暗黑的布围成的浸没式栅栏,总浸没面积为900m2, 鼓风通气设备创造了慢速的涌流,中间的隔离物为微生物的附着和生长提供了基质。循环养殖及水处理设施有:虹吸管、沉淀池、生物处理池、循环泵。虹吸装置为双排,用150mmPVC管制成。第三个实验池塘安装水传输管,与水处理池相临且与之水面同高,共有6150mm PVC管使虾池水能排到水处理池。个池塘的取水口在出水口处,沉淀渠70×15m h=2m0.105公顷), 在海湾末端。池底铺有聚乙烯膜以防止渗漏。池的两端有塑料隔离物,沉淀渠没有鼓风设备。

2.2循环养殖系统与直排养殖对照

  研究者在虾场选择了7个虾池进行研究,4个池(包括1个水处理池)做实验,为循环养殖方式;3个作对照,为直排式养殖。3个虾池的水在循环系统中排到旁边一个普通处理池塘,经过沉淀和生物处理流回养殖塘,其生物处理塘与沉淀塘相邻。其他三个对照塘则直接将废水通过沟渠排

放,但排放必须在国家标准范围内进行。

1  两种养殖方式产品比较

方式

养殖密度(只/m2

成活率(%

平均体重(g

产量(kg/ha)

养殖时间(d)

循环养殖

40

91.7±5.4

14.0±0.7 

5207.4±294.9

   

131

养殖水直排

40

79.8±6.4

13.5±1.5

4305.1±525.5

 

129

该实验系统的养殖密度不大,为40/ m2。研究表明,该循环系统产出的成虾的品质与直排式的相当。而且,在相同的养殖期内还增加了虾的产量。实验还表明,这两种养殖方式产出的虾在口感和品质方面没有差异。但在较高密度的养殖过程中,对循环系统的负荷会提出更高要求,也将面临着更多的总氮和淤泥的积累,甚至引起藻类的过度增长。从对水资源的消耗和环境水质的影响来看,循环养殖具有明显的优势,其用水量仅为直排的19.5%。对动力要求略高。

2 水质的比较

方式

换水率(%/d

曝气(HP/ha

水消耗量(m3/kg)

干淤泥(kg/ha)

循环养殖

3.82± 1.1

18.9

2.9±0.2

96.9±9.7

直排

2.59± 0.27

14.4

14.8±1.9

47.4±12.7

 

3.伯利兹的循环养殖模式

M.A.Buford对伯利兹循环系统养殖期间水质进行了较为深入的研究,主要包括氧的消耗、初级生产量、硝化作用和氨氮的变化,而对结合在一起的水处理设施没有太多提及。

  伯利兹养殖品种为南美白对虾,养殖密度高,为120/m2,养殖池铺有防渗地膜,池中有高速曝气装置。其养殖铒料以谷物为主,全过程中使用有3种铒料,一种是谷物铒料,玉米、豆类和小麦制成,另两种则以鱼粉为主。在幼虾时期使用的铒料含蛋白质31%,当虾长到4-5g 时改用含蛋白质24%的铒料,谷物料占整个时期的25-90%

  该虾场有26个池,还有一个约0.5公顷的集水池。研究者选择了5个池进行实验,编号为5.7.9.18的四个池开始加入海水,3号池的起始水为循环水。与上面介绍方式不一样的是该虾场水是通过中间的虹吸管排出的。养殖期间还向其中加入石灰调节酸碱度、硅酸盐和糖蜜促进微生物的生长。在生物沉淀池的停留时间为7d。沉淀池有如下特点:土池、7天的停留时间、能去除99%NO2-NO3-98%的总悬浮物、23%的可溶氮、9%的氨氮、5%的磷酸盐,但氯的浓度却增加了4倍。

  由于氨的毒性,研究者认为水的pH偏低是有利的。而且控制N,使低N/P的淤泥会促使浮游生物的生长,在一定程度上有利于虾池的稳定。养殖期较短时DON/DN较高,其中硝化用掉22%,伯利兹的污泥更有利于硝化。实验还表明其NP高于普通池。总的来看,伯利兹的养殖为高密度、零交换、高曝气量、具有多的细菌和浮游植物及微生物等,因此对氮的去除效率更高。其优点在于:气体的交换率高、以谷物为基础的饲料,加入了糖蜜促进微生物生长,规则的有地膜覆盖的池。而普通池则有如下特点:低密度、低通风、土池、进行周期性的换水且换水量较大。

4.评价与分析

首先,通过对水质和淤泥的分析,可以发现大部分的氨氮来自于淤泥。而且不论在泥中还是水体中,随着养殖密度的增大氨氮都有升高的趋势,从下图中可看出,在养殖密度较低时,去除淤泥能有效的去除氨氮(图2略)。

而养殖密度过高(约大于80)则仅靠去除淤泥不能降低水体中的浓度。研究还表明:淤泥中有大于90%的土壤颗粒、2%的有机碳、0.3%的氮和0.01%的磷。因此,在循环水的高密度养殖过程中,既要处理淤泥又要处理养殖水。也可以在生物处理前通过过滤、沉淀、消化的方式减少可能形成淤泥量。伯利兹的循环系统中采用的方法是定期移走淤泥。其二,循环养殖模式与直排养殖方式相比较,前者是更有利于环境的。因为它使用水量明显减少,大大减少了水资源的环境消耗。而且通过管理,不会造成产量和品质的下降。相反更能抵御病毒的风险。但在高密度养殖时可能面临着一定的总氮升高的风险,因此目前采取的幼虾和成虾分塘养殖,或者缩短养殖期限等方法,应能在一定程度上避免这些风险。这给我们对养殖方式的深入探究也是一点启示。其三,比较伯利兹与澳大利亚两种循环养殖模式,澳大利亚循环养殖系统对污染物的去除具有较明显的效果,减少了60%的悬浮物,30%的总磷和20%的总氮。但处理成本较高,单考察其治理工程占地面积占养殖面积的60%,不仅需要大量的土建工程费用,配套设施也是不小的成本。但从其整体设计思路看,具有一定的可取性。实验过程中进行了严格的对照,对淤泥中C、N、P、的分析和水样中N的严格监测也为循环养殖方式提供了具体的数据,并为理论研究提供了第一手资料。总的来看,该循环系统具有高氮负荷、高淤泥量和微藻吸收氮,但反硝化很少,这可能是由于水力停留时间较短所至。循环系统具有较高产量,单体大小相当。最高5吨/公顷,而如果产量达到7-9吨/公顷则会要求更高的处理系统。相比澳大利亚,伯利兹具有地膜的池塘、4倍的通风装置、只有约25%的淤泥量、淤泥也被定期的清理出去,溶解氧的浓度降低到2mg/l。根据数据,伯利兹沉淀池对污染物的去除有较好的作用,而且该池具有一定程度的反硝化。在沉淀过程中,不仅通过添加营养素并提供一定的基质促进了微生物的生长,其成本也比较低。因此是比较可取的一种养殖模式。同时,它的全程水质调控方式:包括铒料、养殖系统及水处理工艺及微藻的研究等都是我们所不及的。其四,与我省的高位池养殖相比,我省现有的养殖似乎更着重高密度和经济效益。对健康、营养和环境的关注有待加强。尤其是有关养殖模式和水处理的同步研究显得很重要。

3  海南省、澳大利亚和伯利兹养殖模式的比较

 

海南省

澳大利亚

伯利兹

养殖方式

散养和工厂化养殖、大都非循环养殖

工厂化循环养殖

工厂化循环养殖

养殖密度

100-200

40

120

养殖品种

南美白对虾

草虾

南美白对虾

成活率%

50%

80%

70%

铒料及喂食方式

根据经验投食

/

严格投食并控制铒料中的蛋白质含量

水处理及调控方式

微生物直投法,大都没有水处理设施

生物膜及沉淀池

生物处理塘

水质目标

没有专门的海水养殖排放标准


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