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文檔簡介
養(yǎng)殖用水的處理方法第一頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
設(shè)施漁業(yè)養(yǎng)殖裝備的核心是水處理設(shè)施。水處理設(shè)施的優(yōu)劣往往是決定養(yǎng)殖效果和經(jīng)濟效益的關(guān)鍵。
但水處理設(shè)施成本高,養(yǎng)殖對象、養(yǎng)殖技術(shù)及營銷如不適應(yīng)高效漁業(yè)要求,則往往虧本。如北京小湯山工業(yè)化養(yǎng)鱘,設(shè)計院能力是:
80噸水,可生產(chǎn)50噸鱘魚,但動力設(shè)施需55千瓦。
此外,國外的養(yǎng)殖裝備均有專門化生產(chǎn),成本低。而我國全靠1~2個單位生產(chǎn)。在材料、設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)化等方面差距很大。造成成本高。第二頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
目前我國還未形成符合中國特點的裝體系和技術(shù)體系。而國外引進的先進養(yǎng)魚設(shè)備不符合我國國情,至今沒有一個單位能自負(fù)盈虧。因此,要不要學(xué)?怎么學(xué)?回答是要學(xué)!但不能照搬!要學(xué)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的處理原理,消化吸收后,搞低成本的或簡化的水處理設(shè)施。要在養(yǎng)殖對象、技術(shù)體系上較大變革,以便與現(xiàn)代化水處理設(shè)施相配套。第三頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
一、養(yǎng)殖用水和廢水處理方法
第四頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二二、養(yǎng)殖用水的物理處理
在養(yǎng)殖用水和廢水中往往含有較多的懸浮物(如糞便、殘餌等)或其它水生生物(如魚、蝦、浮游動物、水草等),為了凈化或保護后續(xù)水處理設(shè)施的正常運轉(zhuǎn),降低其它設(shè)施的處理負(fù)荷,都要將這些懸浮或浮游有機物盡可能用簡單的物理方法除去。物理方法主要是利用物理作用,其處理過程中不改變污染物的化學(xué)性質(zhì)。養(yǎng)殖用水的物理處理方法包括:柵欄、篩網(wǎng)、沉淀、氣浮、過濾等。第五頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(一)柵欄通常用在養(yǎng)魚水源進水口,目的是為了防止水中個體較大的魚、蝦類、漂浮物和懸浮物進入進水口。否則,容易使水泵、管道堵塞或?qū)澈ι飵腽B(yǎng)魚水體。柵欄通常是用竹箔、網(wǎng)片組成,也有用金屬結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格組成。(二)篩網(wǎng)篩網(wǎng)材料通常為尼龍篩絹。篩網(wǎng)可去除浮游動物(小蝦、枝角類、橈足類等)和尺寸較小的有機物(如糞便、殘餌、及懸浮物等)。第六頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
生產(chǎn)上,作為幼體孵化用水,往往在水源進水口,在柵欄的內(nèi)側(cè)再安置篩網(wǎng),以防小型浮游動物進入孵化容器中殘害幼體。為便于清除,往往將部分篩網(wǎng)做成漏斗形口袋狀。在工業(yè)化養(yǎng)魚的水處理設(shè)施上,養(yǎng)殖廢水的循環(huán)使用,第一步就是用篩網(wǎng)將糞便、殘餌、懸浮物等有機物清除。為有利于清除,往往將篩網(wǎng)設(shè)計成轉(zhuǎn)鼓式、旋轉(zhuǎn)式、轉(zhuǎn)盤式。由于篩絹網(wǎng)在不停地旋轉(zhuǎn),篩絹主要起攔集有機物的作用,篩絹孔隙不易變形,也不易損壞,而且也有利于篩絹的清洗和臟物的收集。第七頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二(三)沉淀
1.沉淀類型
沉淀是借助水中懸浮固體本身重力,使其與水分離。按沉淀物質(zhì)的性質(zhì)和濃度主要分為二種類型:
(1)自由沉淀
水中懸浮固體物物質(zhì)的濃度不高,顆粒無凝聚性。在沉淀過程中顆粒間不相互粘合,形狀和尺寸均不變,其沉降速度也不變,這種沉淀稱自由沉淀。
(2)絮凝沉淀
水中懸浮固體雖濃度不高,但固體顆粒有凝聚性能,在沉淀過程中顆粒能互相粘合,成為較大的絮凝體,且沉降速度在沉淀過程中逐漸增大,稱為絮凝沉淀。第八頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(1)平流式
沉淀池為一長方形水池,磚混結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)簡單,造價低,適用于水量和溫度變化大的養(yǎng)殖用水。
(2)輻流式
沉淀池為一漏斗形圓形池,池中間進水,由不同高度的進水孔進水。其排污管在沉淀池在漏斗最深處。
(3)豎流式形狀同輻流式,但池水由池的中底部進入。
(4)暗沉淀
在養(yǎng)殖上應(yīng)用得較多的是沉淀池上加蓋,以便使水中浮游藻類在黑暗中沉淀下來,這種方法稱暗沉淀。通常需靜止沉淀48h后,方能澄清。第九頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(四)氣?。ǜ∵x)沉淀法只能分離顆粒較大、自由沉降較快的固體污染物,對于顆粒較小、比重較輕(比重接近1)的固體則往往不能奏效。此時可借助氣浮法。氣浮法是靠通入空氣,以微小氣泡作為載體,使水中的懸浮物微粒粘附于氣泡上,借助氣泡的浮力帶動上浮,從而使雜物與水分離。采用氣浮法可大大提高水中微粒上浮的速度。
例如微小的油珠,自由上浮速度僅1μm/s左右,而粘附于氣泡后,其速度可以上升到1mm/s,上浮速度提高1千倍。氣浮法的布氣方式有:射流布氣、擴散板布氣、葉輪布氣、加壓溶氣(即加壓下強制空氣溶解于水中,然后突然減壓,便產(chǎn)生眾多微小氣泡)等方法。第十頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
氣浮法的優(yōu)點是:
1.氣浮設(shè)備的運行能力比沉淀池高。一般只需15~20分鐘,即可完成固液分離,其占地面積小,效率高。
2.采用氣浮法可以消除污泥膨脹問題。這對后續(xù)水處理裝置——過濾曝氣池的正常運轉(zhuǎn)十分有利。
3.氣浮時向水中曝氣,增加了水中的溶解氧,同時又去除了水中的表面活性物質(zhì)及臭味,為后處理,特別是好氧性微生物的處理創(chuàng)造了良好條件。
4.對低溫、低濁、含有藻類較多的水源,采用氣浮法比沉淀法可取得更好的凈化效果。第十一頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
氣浮法的缺點是:
1.設(shè)備的電耗較大,每噸水需耗電0.02度~0.04度。
2.設(shè)備維修管理工作量增加,特別是釋放器或減壓閥容易被堵塞。
3.氣水分離出的浮渣怕大風(fēng)、大雨襲擊,因此氣浮設(shè)施必須安置在室內(nèi)。
4.氣浮法只適用于去除水中疏水性固體物質(zhì)(即與水的潤濕度較小,如油珠等),而對親水性固體微粒則需要加投浮選劑、混凝劑。第十二頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(五)過濾
過濾是養(yǎng)殖用水和廢水處理中比較經(jīng)濟有效的方法之一。它既可以作為養(yǎng)殖用水的預(yù)處理,也可作為養(yǎng)殖用水的最終處理,如工廠化育苗循環(huán)用水的處理等。
過濾是使水通過具有孔隙的粒狀濾層(如石英砂等),使微量殘留的懸浮物(如膠體絮狀物、藻類、細菌等)被截留,從而使水獲得澄清。
1.過濾的工作原理
養(yǎng)殖用水中殘留的細小懸浮物質(zhì),其粒徑一般比濾料間的孔隙小,為什么能被濾料截留?目前認(rèn)為濾料能使雜物與水分離,同時存在以下三種作用:第十三頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
①機械篩濾作用:將濾料看作篩子,粒徑大于孔隙的首先被截留,于是孔隙度變小,后續(xù)的細粒徑懸浮顆粒則相繼地被截留。
②沉淀作用:將濾料看作類似層層疊起的多層沉淀池,利用其巨大的沉淀面積截留水中的微小顆粒。
③接觸、絮凝作用:將濾料看作接觸吸附介質(zhì)。當(dāng)水在濾料孔隙中曲折流動時,使微粒雜質(zhì)與濾料顆粒有很多的接觸吸附機會。由于濾料顆粒表面對雜質(zhì)具粘著吸附作用,就能截留雜質(zhì)。雖然由于水流的沖刷,會使雜質(zhì)從濾料表層脫落,但脫落下來的雜質(zhì)又會被下層濾料所截留。第十四頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
2.影響過濾水質(zhì)的主要因子
水產(chǎn)養(yǎng)殖對過濾水的要求是:水量大、濾速快、出水量大,水質(zhì)符合養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)。因此,養(yǎng)殖用水的過濾池都是快濾池類型。影響過濾水質(zhì)的主要因子有穿透深度、濾速、濾料種類、粒徑與級配、濾層厚度、孔隙率、墊層等因子組成,此外,上述因子還與水源或廢水的本身的污染程度有關(guān)。
(1)穿透深度當(dāng)養(yǎng)殖用水穿過濾層,自表層向下層過濾,至某一深度,其水質(zhì)已符合要求,該深度即為穿透深度。濾速越大,穿透深度越大,濾層中雜質(zhì)分布越均勻,下層濾料發(fā)揮的作用也越大。
(2)濾速單位時間內(nèi)單位濾面上的過濾水量稱為濾速(m3/m2·h)。對于養(yǎng)殖用水,過濾池的一般濾速為5~12m3/m2·h為宜。第十五頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二(3)濾料種類、粒徑與級配
濾料是完成過濾作用的基本介質(zhì)。良好的濾料應(yīng)滿足以下要求:
①具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性
濾料不能溶于水,與水中的污染物質(zhì)不起化學(xué)反應(yīng),不產(chǎn)生有害或有毒的新污染物。
②具有足夠的機械強度機械強度不夠的濾料會在過濾池反沖洗時因濾料顆粒不斷碰撞和摩擦而生成粉末(如活性炭等),隨水流失,造成濾料損耗。而在過濾時又會聚積于濾料表層,堵塞濾料孔隙,增加水頭損失。而且濾速過大,也容易穿透濾層,惡化出水水質(zhì)。
③濾料要有適當(dāng)?shù)募壟浜妥銐虻目紫堵仕^級配就是各類濾料的粒徑范圍以及在此范圍內(nèi)各種粒徑數(shù)量的比例。第十六頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
所謂孔隙率是指濾料孔隙體積與整個濾層體積(包括孔隙體積與濾料體積)的比值。孔隙體積就是濾層的蓄水能力。濾料粒徑越大、顆粒越均勻,其孔隙率越大。在一定范圍內(nèi),孔隙率大,水頭損失小,其濾層的含污能力大。
第十七頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
上表中如果石英砂改為粒徑為0.5mm~1mm的黃砂。
那么其過濾速度變慢,出水水質(zhì)較好。但水頭損失大,水的穿透深度小,下層濾料就不容易發(fā)揮作用,而且黃砂濾料的孔隙容易堵塞,濾池的工作周期短。
上表中如果表層不用石英砂,全部改為煤渣。那么其濾速加快,水頭損失少,出水量大,水的穿透深度深,下層濾料發(fā)揮作用也大,濾池工作周期長。但出水水質(zhì)較差。
上表中如果將四種濾料混合在一起。
那么不同大小的顆粒就互相填充,類似“三合土”,濾料的孔隙率就大大減小,就不成為其濾層。因此濾料必須分層,必須有適當(dāng)?shù)募壟浜涂紫堵省5谑隧摚惨话偃豁?,編輯?023年,星期二
④濾料層必須保持一定的厚度濾料層的厚度與濾料的種類有關(guān)。粒徑較大的濾料,孔隙率大,其濾料層需厚一些。相反,粒徑較小的濾料,孔隙率小,則濾料層可薄一些,但通常最低不能少于0.5m~0.6m。
3.濾料層的結(jié)構(gòu)
(1)濾料層要求
①含污能力大
在保證出水水質(zhì)達到養(yǎng)殖用水標(biāo)準(zhǔn)的前題下,當(dāng)過濾周期結(jié)束后,單位體積的濾料所截留的污染物數(shù)量高。
②濾速快水頭損失少,產(chǎn)水能力高。
③有一定重力在濾池反沖、清洗濾料時可防止濾料浮起。第十九頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二(2)級配按排
各類濾料的級配按排通常分為上細下粗和上粗下細兩種,各有利弊:
①上細下粗這種結(jié)構(gòu),濾層穩(wěn)定,在反沖清洗時濾層不會打亂。濾料的孔隙上小下大,污染物多被截留于表層。但其穿透深度淺,底層濾料的過濾作用難以發(fā)揮,整個濾池的含污能力低,水頭損失大,過濾周期較短。
②上粗下細這種結(jié)構(gòu),濾料的孔隙上大下小,其穿透深度深,整個濾池含污能力高。但反沖清洗時,低層粒徑小的濾料容易漏到承托板下,使濾料層變薄,也容易將粒徑小的濾料充至表層。第二十頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二因此在生產(chǎn)上往往首先保持濾層穩(wěn)定,用不同的水流流向來提高其穿透深度。比如,同樣是上細下粗的級配,可通過先反濾、后正濾的方法,并通過增加濾池面積和個數(shù)來彌補。
過濾池的總面積(F)可根據(jù)養(yǎng)殖用水需要的流量(Q)和濾速(V)確定。其計算公式為:F=Q/V
然后根據(jù)濾池面積決定濾池個數(shù)。通常濾池個數(shù)與濾池總面積之間的關(guān)系見下表。第二十一頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
濾池個數(shù)與濾池面積之間的關(guān)系
第二十二頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
4.承托層為了在過濾時防止濾料進入配水系統(tǒng)以及在反沖時均勻布水,在濾料層和配水系統(tǒng)之間還應(yīng)安置承托層或稱墊層。承托層由承托板和承托支柱組成。承托板為鋼筋水泥板,上設(shè)若干小孔,安置在過濾池底層。這種結(jié)構(gòu)的過濾池其承托板以下的空間實際上是暗沉淀池,其安置平穩(wěn),排污、沖洗極為方便,但造價較貴。也可采用多孔磚作承托層或者用大的鵝卵石作為墊層,但排污清洗不便。第二十三頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(六)紫外線消毒法
紫外線消毒技術(shù)早在60年代就應(yīng)用于水處理。但由于耗電、透光強度、紫外線光管壽命和設(shè)施等原因,無法在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。近年來,紫外線水處理技術(shù)在國際上有了突破性進展,解決了上述問題,已成為大規(guī)模用于水消毒的最新一代技術(shù)。新一代紫外線水消毒設(shè)施,具高效率、高強度、高壽命為特點,在我國特種水產(chǎn)育苗用水的處理方面已初見成效。第二十四頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
紫外線消毒技術(shù)的優(yōu)點:
1、破壞水體中各種細菌、病原體、寄生蟲和藻類中的DNA的結(jié)構(gòu),達到殺滅微生物和藻類,水體消毒凈化的目的,滅菌率達99.99%。
2、不添加任何化學(xué)物質(zhì),不產(chǎn)生或在水體中留下任何有害物質(zhì)。
3、操作簡便,使用安全,運作成本低。
4、消毒時間短(一般僅0.5~1秒),效果好。
5、燈管使用壽命長,一般在12000小時以上。
第二十五頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
福建省寧德地區(qū)海洋與水產(chǎn)局利用紫外線消毒養(yǎng)殖用水,與未安裝前相比,效果極為明顯:
1、經(jīng)紫外線處理之后的育苗用水,水質(zhì)穩(wěn)定,對預(yù)防水產(chǎn)苗種疾病有好的效果。
2、在育苗全過程未使用任何抗生素等藥物,不僅減少了藥物開支,而且避免了因過度使用抗生素引起苗種的抗藥性,提高了苗種的質(zhì)量。
3、由于水質(zhì)的改善,減少了疾病的發(fā)生,從而明顯地提高了育苗的成活率。
4、據(jù)福建省水產(chǎn)技術(shù)推廣總站良種繁育中心介紹,使用紫外線水處理技術(shù)育苗,海水魚的成活率由多年來15~20%上升至50%左右。
第二十六頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二第二十七頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二紫外線消毒設(shè)施的缺點:
1、投資價格高。1套紫外線消毒裝置每小時消毒水量80噸,功率650瓦,內(nèi)裝6支65瓦紫外線燈管,約需人民幣10~12萬元。
2、紫外線燈管12000小時后(連續(xù)用500天)需更換。第二十八頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二三、養(yǎng)殖用水的化學(xué)處理
養(yǎng)殖用水的化學(xué)處理是利用化學(xué)作用,以除去水中的污染物。這時通常加以化學(xué)藥劑,促使污染物混凝、沉淀、氧化還原和絡(luò)合。養(yǎng)殖用水的化學(xué)處理主要有經(jīng)下幾種:(一)重金屬的去除(二)硬水的軟化(三)氧化還原法(四)混凝法(五)消毒法(六)脫氮法第二十九頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(一)重金屬的去除
養(yǎng)殖用水中不能含有超量的重金屬存在。否則輕則引起養(yǎng)殖對象畸形,重則危及其生存。
養(yǎng)殖生產(chǎn)上采用EDTA鈉鹽(EDTA-Na2),其化學(xué)名稱為:乙二胺四乙酸二鈉。它是EDTA與鈉離子的螯合物,產(chǎn)品為白色粉末狀結(jié)晶,易溶于熱水,其分子式為:C10H14O8N2Na2·2H2O。由于EDTA不能直接溶解于水,只能溶于濃度較高的氫氧化鈉、碳酸鈉及氨等堿性溶液中,因此通常都采用EDTA鈉鹽來代替。第三十頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
EDTA-Na2的作用原理是EDTA與鈉離子螯合的穩(wěn)定常數(shù)很低(見下表),一旦與水中其它金屬離子,如汞、鉛、鋅、銅等相遇,鈉離子位置立刻會被其它重金屬離子所取代而形成新的穩(wěn)定的螯合物(如EDTA銅鹽等),從而大大降低了水體內(nèi)的重金屬離子濃度和對幼體的毒害作用。
通常根據(jù)水源中重金屬離子的多少,施用2~10ppm的EDTA-Na2。
第三十一頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(二)硬水的軟化
硬水對養(yǎng)魚生產(chǎn)并無害處,但在溫室育苗中,硬水中含有大量鈣、鎂離子,它們加熱后則形成鈣鹽和鎂鹽沉淀,在鍋爐內(nèi)形成鍋垢,輕則降低鍋爐的導(dǎo)熱性,重則因受熱不勻?qū)е铃仩t爆炸。在加熱管道中,它們也會沉積下來,堵塞管道。
在沿海,硬水大多是碳酸鹽型(蘇打型)的水,它含有大量的HCO3-,加熱后,則形成碳酸鹽沉淀。現(xiàn)以鈣離子為代表,其化學(xué)方程式為:Ca2++2HCO3-=Δ=CaCO3↓+CO2↑+H2O第三十二頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二在內(nèi)陸,硬水有不少屬于硫酸鹽型(石膏型)的水,含有大量的SO42-,它們加熱后主生硫酸鹽沉淀。該沉淀物形成的鍋垢十分緊密,附著力很強,而且溫度越高,其溶解度越低。因此硫酸鹽形成的鍋垢比碳酸鹽更為嚴(yán)重。其化學(xué)方程式為:Ca2++SO42-=△=CaSO4↓
水的軟化方法有石灰蘇打法和陽離子交替法。養(yǎng)殖生產(chǎn)上通常采用石灰蘇打法。即在硬水中加入熟石灰[Ca(OH)2]和蘇打(Na2CO3)。加入熟石灰的作用是清除水中的HCO3-使其轉(zhuǎn)為CO32-。即:Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3↓+2H2O第三十三頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二必須強調(diào)指出,熟石灰不能加過量,過量的Ca(OH)2反而會使水變得更硬。因此,上述方法應(yīng)事先測定水中的硬度,根據(jù)水的硬度,確定熟石灰合適的投加量。水中加入Na2CO3
的作用是提供CO32-,使其與水中的鈣、鎂離子結(jié)合,將它們沉淀下來。即:
Ca2++CO32-=CaCO3↓;Mg2++CO32-=MgCO3↓
硬水加入熟石灰和蘇打液攪拌沉淀,上清液則為軟水,過濾后即可用于鍋爐用水。第三十四頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二(三)氧化還原法
水中的無機物和溶解有機物可通過氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)或轉(zhuǎn)化為易于從水中分離的氣體或固體,從而達到處理要求。
在養(yǎng)殖生產(chǎn)上最常用的是空氣氧化法。該方法對消除因缺氧而產(chǎn)生的還原態(tài)的有毒或有害物質(zhì)簡單有效。
比如池塘淤泥中的有機物在缺氧環(huán)境下(在微生物的作用下)產(chǎn)生大量H2S、NH3等有毒物質(zhì),采用水質(zhì)改良機械(翻動淤泥或?qū)⑵湮霰┞对诳諝庵校┗蚋沙仄貢瘢笻2S氧化成SO42-、NH3氧化為NO2-、并進一步氧化為NO3-。它們不僅無毒,而且是植物良好的營養(yǎng)。第三十五頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二又如不少地區(qū)采用地下水作為養(yǎng)殖用水,地下水的溶氧均很低,特別是深井水,其溶氧幾乎等于零。而某些地區(qū)土壤的含鐵量較高,在缺氧狀水中的鐵以還原態(tài)形式(Fe2+)存在,二價鐵乃水溶性,因此剛從深井中抽出的水無雜質(zhì)、無色透明。但它們一旦遇到空氣中的氧氣,水中的Fe2+即氧化為Fe3+,F(xiàn)e3+則為固態(tài)物質(zhì),水即呈Fe3+則現(xiàn)鐵銹色。為此,可將深井水先用增氧機曝氧、增氧,利用空氣中的氧氣,一方面向水中增氧以供養(yǎng)殖用水本身需要,另一方面,使水中Fe2+氧化為Fe3+,同時Fe3+則與水中的OH2形成呈絮狀沉淀的Fe(OH)3而加以除去。其化學(xué)方程式為:4Fe2++O2+2H2O+8HCO3-=4Fe(OH)3↓+8CO2第三十六頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(四)混凝法
水中的懸浮物質(zhì)大多可通過自然沉淀法去除,而膠體顆粒(大小為1mμ~0.1μm)則不能依靠自然沉淀法去除,在這種情況下可投加無機或有機混凝劑,促使膠體凝聚成大顆粒而自然沉淀。使用混凝技術(shù),其BOD5的去除率可達30%~60%,懸浮物和濁度的去除率可提高30%~95%。
1.作用原理
混凝按原理包括二種方式:一是凝聚,二是絮凝。
(1)凝聚
天然水中粘土膠粒帶負(fù)電荷,另入帶正電荷的混凝劑(如鋁鹽),使膠體的電位降低并接近于等電狀態(tài),此時膠體的靜止排斥力消失,使膠粒失去穩(wěn)定性而互相聚集在一起稱為凝聚。第三十七頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二(2)絮凝
投放的三價鐵鹽或鋁鹽以及高分子混凝劑經(jīng)水解和縮聚反應(yīng),生成線狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物。這種高分子聚合物可被膠體顆粒吸附,它又可與另一個表面有空位的膠粒吸附,這樣聚合物就起了架橋作用。本來是微小顆粒,由于混凝劑的架橋作用,使水中懸浮的小顆粒相互結(jié)合,形成一個非常松散的三維結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀物,該網(wǎng)狀物即稱為絮凝體(俗稱礬花)。其個體大,很容易通過過濾和沉淀法加以除去。第三十八頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
2.混凝劑種類(1)鋁鹽
如明礬[Al2(SO4)3K2SO4·24H2O]、硫酸鋁[Al2(SO4)3·18H2O]等,屬無機混凝劑。應(yīng)用的適溫范圍為20~40℃,pH=4~8,pH=4~7時去除有機物效率高,而當(dāng)pH=5~7.8時清除懸浮物較好。
上述二類混凝劑的優(yōu)點是:凝聚作用快,腐蝕性小,使用方便,衛(wèi)生條件好。
其缺點是:混凝劑呈酸性往往需加堿性助凝劑,其作用溫度要求在20℃~40℃,低溫環(huán)境效果差,而且除色效果也差。第三十九頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
為克服上述缺點,目前生產(chǎn)上推廣一種無機高分子混凝劑,工業(yè)上稱堿式氯化鋁(BAC),化學(xué)上稱聚三氯化鋁(PAC),俗稱聚合鋁或堿式鋁。其優(yōu)點是:用量少,僅為硫酸鋁用量1/2~1/4;反應(yīng)迅速,水溫低時也能很好反應(yīng);絮體沉淀快,容易過濾;其pH的適宜范圍為5~9,最佳pH為6~6.8;加藥后,pH降低值小,一般不必加堿性助凝劑,可以單獨使用;其腐蝕性小,具除濁度、除色度、除重金屬、除藻類、除細菌、病毒等功能。
因此,PAC已成為當(dāng)前主要的無機混凝劑。第四十頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(2)鐵鹽
主要有三氯化鐵(FeCl3·6H2O)和硫酸亞鐵(FeSO4·6H2O)等。其中以三氯化鐵最為常用。
優(yōu)點是:純度高,渣量少,易溶解,產(chǎn)生的絮凝體大,沉降快,脫色效果好,而且不受水溫影響,pH=6~11均可。對于pH較高、水溫較低的海水,用三氯化鐵作為混凝劑效果往往比硫酸鋁好。
缺點是:在溶解時會產(chǎn)生一定量的氯化氫氣體,會剌激人的鼻粘膜(溶解時人應(yīng)帶口罩),高濃度情況下對金屬有一定的腐蝕性(溶解的容器應(yīng)為塑料桶)。第四十一頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(3)聚丙烯酰胺(PAM)
屬有機合成高分子混凝劑。目前市售產(chǎn)品分陽離子型和陰離子型兩種,均呈白色粉劑。
對于含泥量較多的養(yǎng)殖用水,應(yīng)當(dāng)用陽離子型還是陰離子型???
使用時將該混凝劑溶于水中,全池潑灑。
PAM對于高濁度水、低濁度水、廢水、污泥蛻水均有明顯效果。但價格較貴。
必須強調(diào)指出,聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺聚合而成,其中還有少量未聚合的單體,這種單體是的有毒的。因此其投加量必須適當(dāng)限制。如用作飲用水,PAM最大投加量為1mg/L。第四十二頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(五)消毒法
1、氯化物消毒
氯化物消毒劑有漂白粉、漂粉精、二氯異氰尿酸鈉、二氯異氰尿酸、三氯異氰尿酸、二氧化氯等。
(1)作用原理
氯化物消毒劑水解均產(chǎn)生次氯酸(HOCl),次氯酸放出原子態(tài)氧,其氧化能力比氯高10倍。比如漂白粉,當(dāng)水中無氨氮存在的情況下,水中加入漂白粉后,即產(chǎn)生如下反應(yīng):
Cl
CaOCl2+H2O=HOCl+CaHOCl=H+Cl+[O]OH第四十三頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
養(yǎng)殖用水中往往含一定數(shù)量的氨(特別是育苗廢水)。水中加入漂白粉后,其水解產(chǎn)生的次氯酸即會與氨作用生成氯胺,氯胺也有消毒作用。
氯胺的結(jié)構(gòu)視水的pH值和NH3的含量而定,并產(chǎn)生如下反應(yīng):
NH3+HOCl=H2O+NH2Cl(一氯胺)NH3+2HOCl=2H2O+NHCl2
(二氯胺)NH3+3HOCl=3H2O+NCl3
(三氯胺)水中的HOCl與OCl-中所含的氯總量稱為游離性氯,而氯胺所含的總量稱為化合性氯。第四十四頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
當(dāng)水的pH在5~8.5之間時,NH2Cl與NHCl2同時存在。
當(dāng)pH值較低時,NHCl2的殺菌能力比NH2Cl強,因此pH值稍低些有利于消毒作用。
NCl3要在pH值低于4.4時才會產(chǎn)生,一般養(yǎng)殖水源中不大可能形成。
(2)有效氯含量及使用方法
氯化物的氧化能力可用有效氯來表示,其含義是氯化物所含的Cl中可起氧化作用的比例。
第四十五頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二第四十六頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
2.二氧化氯消毒
二氧化氯(ClO2)在常溫下為淡黃色氣體。在室溫30mmHg壓力下,它能溶解于水中2.9g/L,制成無色、無味、無臭、不揮發(fā)的穩(wěn)定性液體。這種液體在-5℃~95℃具有良好的穩(wěn)定性。
二氧化氯是一種廣譜殺菌消毒劑和水質(zhì)凈化劑。它有活性自由基。具高度的氧化能力,可使微生物蛋白質(zhì)中的氨基酸氧化分解,從而使微生物死亡??蓺缂毦?、病毒、芽孢、原生動物和藻類。生產(chǎn)上往往用作池塘水體、魚體消毒,如市售的強力殺菌消毒劑等。第四十七頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二特點是:
①二氧化氯只起氧化作用,不起氯化作用。②二氧化氯不與氨作用。③在pH為6~10的范圍內(nèi)的殺菌效率幾乎不受pH變化的影響。④消毒能力高于氯化物僅次于臭氧,但與臭氧比較,它的優(yōu)點在于它仍有剩余消毒效果。⑤二氧化氯還有很強的除酚能力。
作為消毒劑其用量通常為5mg/L~10mg/L。使用前先將原液10份與檸檬酸或白醋1份充分混和并加蓋于暗處活化3min~5min后,再全池潑灑。第四十八頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二注意事項:
①原液應(yīng)保存在通風(fēng)、陰涼、避光處。②盛裝和稀釋的容器應(yīng)采用塑料、玻璃或陶瓷制品,忌用金屬類。③原液不得入口。④不可與其它消毒劑混用。⑤因其水溶液能被光分解,故戶外消毒時不宜在陽光下進行。⑥其殺菌效果隨溫度的降低而減弱。第四十九頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
3.臭氧
臭氧(O3)是O2的三價同素異構(gòu)體,在常溫下是一種不穩(wěn)定的淡藍色氣體,有特殊的剌激味,故顧名思義稱為臭氧。
(1)臭氧的特點
①臭氧在水中的氧化能力高于氯化物。其滅菌速度比氯化物快300倍~600倍。②臭氧在水中分解的中間產(chǎn)物—羥基(OH-)具有很強的氧化性,不僅有很強的殺菌消毒能力,而且還可以分解一般氧化劑難以破壞的有機物,如可對水中污染物:氨、硫化氫、氰化物等進行降解。
第五十頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
③臭氧的沸點為-11℃,故對臭氧可進行低溫液化。在標(biāo)準(zhǔn)壓力和溫度(STP)下,其水中的溶解度比氧氣大13倍。在蒸餾水中,水溫20℃時其半衰期為20min,但在有雜質(zhì)的水中臭氧即迅速分解。故經(jīng)臭氧處理后的水,就含有飽和的溶解氧。④臭氧在水中極易分解,故處理后,水中沒有殘留量,可隨即使用。⑤臭氧具毒性。
第五十一頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(2)臭氧在養(yǎng)殖上的應(yīng)用
由于臭氧具上述特點,它既可迅速及時地殺滅水中的病原微生物,又可以降低氨氮,增加溶氧;而且省去像用氯化物處理后要去除余氯的麻煩,可隨即應(yīng)用。因此在養(yǎng)殖上可用于工廠化育苗的循環(huán)水處理、大型水族館的循環(huán)水消毒等。第五十二頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二(3)臭氧處理養(yǎng)殖用水的優(yōu)點:①臭氧氧化能力強。即使在低濃度的條件下也能在短期內(nèi)迅速反應(yīng),處理后的水幾乎不含顏色和臭味。②臭氧是一種高效殺菌劑。在低于氯的劑量下,對任何病菌都有強烈的殺菌能力,而且作用迅速可靠。
③臭氧的氧化產(chǎn)物往往是無毒或生物可降解的物質(zhì)。不象用氯化物消毒后,產(chǎn)有一定毒性的氯氨和余氯。④臭氧氧化后,不生成污泥,可減少有機物的沉積。⑤處理設(shè)備占地面積小,易于控制并實現(xiàn)自動化。第五十三頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(4)臭氧處理養(yǎng)殖用水的技術(shù)關(guān)鍵與問題
①臭氧是有毒的,對人體有害。通常臭氧由臭氧發(fā)生器生成,生產(chǎn)出的臭氧必須在密封的反應(yīng)室內(nèi),與水充分混合,防止臭氧因混合時間短而逸出。
②必須確定臭氧的最佳使用量和接觸時間。不同的水質(zhì),其有機物含量不同。不同的用水要求,消毒的標(biāo)準(zhǔn)也不同。比如游泳池水的消毒,其最佳用量為1mg/L~1.7mg/L,接觸時間為1min~2min;飲用水消毒殺菌,臭氧的最佳用量為1mg/L~4mg/L,接觸時間為10min~12min。各類水產(chǎn)養(yǎng)殖用水的水質(zhì)不同,因此,應(yīng)用時必須先進行試驗,確定最佳用量和接觸時間。
③用臭氧發(fā)生器的電耗較大,處理成本較高。
第五十四頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二(六)脫氮法
在工業(yè)化育苗和養(yǎng)殖過程中,水中氨氮過高是水質(zhì)惡化的主要原因。常用的化學(xué)脫氮,有二種方法:
1.折點氯化法
(1)原理
折點加氯法系通過投加足量的漂白粉至水中,使NH3氧化成氮氣。該過程是在前述漂白粉遇水生成次氯酸(HOCl),次氯酸與NH3分別生成一氯胺(NH2Cl)與二氯胺(NHCl2)后,再與次氯酸反應(yīng),最生成氮氣。該過程可用以下其反應(yīng)表達:
第五十五頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
其反應(yīng)過程可用圖表示。
圖中第一區(qū)中,主要反應(yīng)是形成一氯胺。
NH3+HOCl=H2O+NH2Cl(一氯胺)由游離的氨轉(zhuǎn)為化合態(tài)的氯胺。NH3—N數(shù)量沒有下降。一氯胺的峰值出現(xiàn)在加投漂白粉的(以Cl2計算)與初始NH3分子當(dāng)量比為1:1,重量比為5:1時。第五十六頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
第二區(qū)中氧化結(jié)果生成二氯胺并使氨氧化,它既減少了余氯,又減少了總銨。
NH3+2HOCl=2H2O+NHCl2
(二氯胺)
NH2Cl+NHCl2+HOCl=NO+4HCl2NH2Cl+HOCl=N2↑+3HCl+H2O
NH3—N與余氯數(shù)量明顯下降。當(dāng)氨達到最低值時,即余氯達折點接近于零時,Cl2與NH3折點上的分子當(dāng)量比為1.5:1,重量比為7.6:1。第五十七頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
在折點后,即到達第三區(qū),游離氯(余氯)又開始上升,其消毒能力最強。第五十八頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
當(dāng)養(yǎng)殖用水需要消毒,并要維持一段消毒時間,則投加漂白粉等氯化物的數(shù)量(以Cl2計算)應(yīng)超過余氯的折點值以上。
通常地面水經(jīng)沉淀、混凝過濾處理后或一些清潔的地面水,加氯量為1mg/L~1.5mg/L,相當(dāng)于加漂白粉2.06mg/L~3.09mg/L;
而對未經(jīng)過濾的地面水,加氯量為1.5mg/L~2.5mg/L,相當(dāng)于漂白粉3.1mg/L~5.1mg/L。
第五十九頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
當(dāng)養(yǎng)殖用水需要脫氮時,其目的是使水中的總銨降至最低點,而且不產(chǎn)生余氯。因此,其投加漂白粉等氯化物的數(shù)量(以Cl2計算)應(yīng)達到或接近余氯的折點值。具體的加氯量應(yīng)根據(jù)水中的COD及氨氮含量,用漂白粉(或其它含氯消毒劑)進行試驗,求算出余氯的折點。第六十頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
2.吹脫法
(1)原理
水中總銨包括NH3與NH4+,它們有含量分別受水溫和pH兩個因素的制約處在動態(tài)平衡,其中受pH的影響最大。當(dāng)水溫20℃時,pH=11.5,水中的總銨則全部以NH3形式存在。
根據(jù)這一原理,只需用堿性藥物將水中的pH提高到10.5~11.5,水中的總銨幾乎全部以分子氨的形式存在,然后提供足夠數(shù)量的氣體,使氨從水中逸出、吹脫,然后再用酸性藥物來中和,調(diào)節(jié)至原來的pH值即可。第六十一頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(2)方法
在生產(chǎn)上往往對含氨量高的養(yǎng)殖廢水(如工廠化養(yǎng)鱉溫室廢熱水)進行脫氨后再利用。先將養(yǎng)殖廢水排入脫氨池(水泥池)內(nèi),用生石灰(也可以用苛性堿)將廢水的pH調(diào)節(jié)至10.5以上。由此同時,運轉(zhuǎn)葉輪式增氧機,通過增氧機的曝氣作用,可吹脫水中大部分分子氨。通常增氧機的負(fù)荷為每100m2/kw,運轉(zhuǎn)時間為9h~16h。然后用鹽酸(稀釋后用)將水的pH調(diào)回原值。此法廢水中加入生石灰,對水也具消毒作用。第六十二頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二四、養(yǎng)殖用水的生物處理
(一)生物處理的原理
自然界存在大量以有機物為食物的微生物。它們具有將有機物氧化分解成無機物的巨大能力。養(yǎng)殖用水和廢水的生物處理就是利用微生物的這種能力來處理水中的有機物。因此必須為微生物在水中創(chuàng)造一個良好的生活環(huán)境,使微生物在這個環(huán)境中將水中有機污染物氧化分解,從而使水得以凈化。
微生物的種類繁多,其中以細菌降解有機物的能力為最強。細菌又分好氧菌、厭氧菌與兼氧菌。根據(jù)不同的細菌種類,可分為好氧生物處理與厭氧生物處理二種。第六十三頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
1.好氧生物處理借助好氧菌與兼氧菌在有氧的條件下氧化分解有機物的方法稱為好氧生物處理。為此,必須為它們創(chuàng)造以下生活條件:
①必須向水中提供充足的溶解氧,以保證好氧細菌氧化有機物的需要。②必須保證水中有足夠的營養(yǎng)物質(zhì),才能培養(yǎng)出大量的有益細菌,達到降解有機物的預(yù)期效果。③在生物處理完畢后,出水時要除去細菌。由于細菌是膠體具有凝聚性能,此時絮凝成較大的絮凝體,可借助二次沉淀池加以去除。第六十四頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
2.厭氧生物處理
在無溶解氧的條件下借助厭氧菌使有機物分解的水方法即稱厭氧生物處理。需要強調(diào)指出的是厭氧細菌對有機物的降解并不是不需要氧氣,而是不需要游離態(tài)的氧氣。厭氧細菌可利用有機物中結(jié)合態(tài)的氧。有機物的厭氧分解過程可分成以下兩個階段進行:(1)酸性發(fā)酵階段水中復(fù)雜有機物在產(chǎn)酸細菌的作用下分解成較簡單的有機物,如有機酸、醇類以及CO2、NH3、H2S等。由于有機酸的積累使水的pH值下降,有機物的厭氧分解則在酸性條件下進行。(2)堿性發(fā)酵階段酸性發(fā)酵階段后,由于產(chǎn)生的NH3對有機物的中和作用,水中的pH值又上升,甲烷菌開始活動,把第一階段的分解產(chǎn)物有機酸和醇類分解成甲烷和CO2。隨著有機酸的迅速分解,pH值上升較快,所以此種厭氧分解的第二階段是在堿性條件下進行的。第六十五頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
3.二種生物處理的特點
(1)好氧生物處理
采用好氧生物進行水處理,其有機物分解快,需時短,有機物分解較徹底,分解過程中不產(chǎn)生有臭味物質(zhì)。出水口的水質(zhì)好。但它需要提供大量氧氣。通常對有機物濃度低的水,如養(yǎng)殖用水和廢水的處理均采用此法。
(2)厭氧生物處理
采用厭氧生物進行水處理,其有機物分解緩慢,需時長,有機物分解不徹底,分解過程中會產(chǎn)生有臭味物質(zhì),如NH3、H2S等。但它不需要氧氣,而且可獲得沼氣——甲烷。通常對高濃度的污水(如制革廠污水、印染廠污水、人畜糞尿等)采用此法。第六十六頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二關(guān)于生物處理法,按處理條件和處理設(shè)施不同,可區(qū)分如下:
水體自凈——氧化塘、天然水體。
天然條件
好氧生物
土壤自凈——污水灌溉。
處理
生物膜法——包括生物濾池、生物
人工條件
轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化。
活性污泥法——曝氣池。
天然水體、池塘底泥分解。
天然條件
厭氧生物高溫堆肥、漚肥。
處理消化池、雙層沉淀池。
人工條件
化糞池。第六十七頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
4.影響生物學(xué)處理的幾個主要因子(1)溫度
(2)溶氧(3)pH值(4)營養(yǎng)物質(zhì)(5)有毒物質(zhì)
自學(xué)第六十八頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(二)生物膜法(生物過濾法)
生物膜法是通過生長在填料(或濾料)表面的生物膜來處理廢水。生物膜就是填料表層長滿各種微生物的粘膜,依靠粘膜上大量微生物攝取廢水中的有機污染物作為營養(yǎng),從而使廢水得到凈化。處理的機理見下圖:
第六十九頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
在生物膜外附著一層薄薄的水層,稱附著水層。附著水流動很慢,其中有機物大多已被生物膜中的微生物攝取,其濃度要比流動水層中的有機物濃度低得多。因此,廢水在濾料表面流動時,有機物就會從流動水層中轉(zhuǎn)移到附著水層中,進一步被生物膜所攝取。由此同時空氣中的氧氣也將通過水層而進入生物膜。生物膜上的微生物在有充足氧的條件下對有機物進行分解,將其轉(zhuǎn)為無機鹽和二氧化碳,二氧化碳沿著相反方向從生物膜經(jīng)過水層排到空氣中。
第七十頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二從開始進水到生物膜成熟要經(jīng)歷潛伏期和生長期兩個階段。
當(dāng)水溫20℃,而且有機物含量適當(dāng)時,濾床的掛膜只需一周時間,但達到完全成熟悉約需20d~30d時間。下圖是濾床內(nèi)生物膜的成長過程中三態(tài)氮的變化過程。
該圖表明,在運轉(zhuǎn)初期,氨化微生物首先生長繁殖,有機氮通過氨化作用轉(zhuǎn)化成NH3-N,因此,出水口的總氨氮反而比處理前高。但數(shù)天后,由于硝化細菌的不斷繁殖,使NH3-N逐步氧化為NO2-N,然后進一步氧化為NO3-N,致使總氨氮逐步下降,而NO2-N和NO3-N則迅速上升。第七十一頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二濾床運轉(zhuǎn)一段時間后,廢水通過的生物膜后,總氨氮迅速下降,NO3-N明顯上升,但往往NO2-N舉高不下,此時濾床還不能稱作成熟。因為即使低劑量的NO2-N也會對生物的生長甚至生存產(chǎn)生很大影響。因此只有當(dāng)出水中的水中NO2-N開始下降,才能稱為濾床成熟了。故NO2-N下降是濾床成熟的主要標(biāo)標(biāo)志。此時微生物代謝旺盛,水的凈化能力強,出水水質(zhì)良好。第七十二頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
當(dāng)生物膜成熟后,微生物繼續(xù)增殖,使生物膜不斷增厚,特別是廢水中有機物較多時,空氣中的氧將很快地被表層生物膜所消耗,靠近濾料的一層生物膜因得不到充足的氧氣而使厭氧微生物生長起來,并產(chǎn)生有機酸、甲烷及硫化氫等厭氧分解產(chǎn)物,致使濾料帶有臭味將大大影響出水水質(zhì)。
第七十三頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
當(dāng)生物膜過厚時,由于代謝產(chǎn)物過多,好氧生物膜與厭氧生物膜之間就失去平衡,致使好氧性生物膜的生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞,生物膜則呈現(xiàn)老化脫落,有機物降解效果就差。故生物膜不宜太厚或太薄,一般以0.5mm~1.5mm為佳。在廢水處理過程中,生物膜經(jīng)歷著不斷生長、不斷剝落更新的演變過程。第七十四頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
生物膜法主要有以下幾種類型:
1.生物濾池
生物濾池就是在池內(nèi)設(shè)置填料(或濾料),經(jīng)充氧曝氣后的廢水以一定流速不斷地通過填料,使填料上長滿生物膜,以降解廢水中的有機污染物。
第七十五頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
生物濾池的濾料早先與物理過濾的濾料相同,但一旦生物膜老化脫落后,其濾縫很容易堵塞,給沖洗帶來了困難。故目前生物濾池實際上大多均用填料代替。常用的填料有粒徑3cm~5cm的煤渣和石礫(以多微孔的煤渣最佳,其表面積大,掛膜能力強)。近年來塑料工業(yè)發(fā)達后,已大量使用聚乙烯、聚酰胺材料制造的波形板式、蜂窩式、生物球式的填料。其特點是質(zhì)輕、強度高、耐腐蝕,大小一致,其表面積達100m2/m3~200m2/m3。第七十六頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
生物濾池法有以下優(yōu)缺點:
優(yōu)點:
①水流較通暢,過濾前后水頭差小,水中溶氧供應(yīng)充足,適于好氧性微生物的生長和繁殖。②填料上布滿微生物,其生物量大。據(jù)測定,1m3的填料表面的活性生物量達125g,故其降解有機物的能力強。BOD5負(fù)荷為0.1kg/m3·d~0.3kg/m3·d,最高達0.5kg/m3·d~1.5kg/m3·d。③脫氮、除磷效果明顯。④沉淀污泥少,易于管理,不散發(fā)臭氣。
第七十七頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
缺點:
①占地面積較大。②為防止老化的生物膜脫落后堵塞濾縫,污染環(huán)境,填料在運轉(zhuǎn)過程中需經(jīng)常反沖、及時排污。第七十八頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二特點:
1、采用氣提法提水(具有一定壓力的氣泡在上浮過程中體積膨脹,帶出一定數(shù)量的水),耗電省,處理1噸水平均耗電10W。
2、廢水充氣、曝氣后,進入過濾室。為生物凈化創(chuàng)造了良好條件。
3、為園錐形排污設(shè)施,排污好,進入過濾層的布水均勻,反沖方便。
4、過濾池面積與養(yǎng)魚池面積=1:1。過濾效果較好。有效載魚量達70kg/m3。
5、具增氧室,進水均露裸在表層,其溶氧接近飽和。
第七十九頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
2.生物轉(zhuǎn)盤
生物轉(zhuǎn)盤(見圖)由塑料盤片或小格組成圓形滾筒,代替固定的濾料或填料。盤格上掛有生物膜。其微生物的生長及降解有機物的機理同生物濾池。轉(zhuǎn)盤一半浸入廢物水中,一半露在空中。當(dāng)轉(zhuǎn)動時,盤面依次通過廢水并使空氣中的氧氣溶入水中,并使生物膜中的微生物吸收和降解水中的有機物。第八十頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
生物轉(zhuǎn)盤的優(yōu)點:
①轉(zhuǎn)盤本身可向水中增氧(近年來,轉(zhuǎn)盤內(nèi)增添了曝氣管,增氧效果更佳),故水中溶氧充足。生物膜絕大部分為好氧性微生物,很少形成厭氧層。②有機物的負(fù)荷高,通常,盤片上BOD5負(fù)荷高達10g/m2~20g/m2。③占地面積小。
生物轉(zhuǎn)盤的缺點:
①造價較高。②技術(shù)要求較高,如不符合要求,則處理效果差。③需要另加動力以驅(qū)動轉(zhuǎn)盤,其運轉(zhuǎn)成本較高。第八十一頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(三)活性污泥法
活性污泥是由多種菌體、原生動物和懸浮狀膠體混合組成的一種菌膠團。實際上它是一種絮凝狀細菌體的總稱。它能對廢水中的污染物進行吸附、分解、吸收、降解或沉淀等作用。一般能除去BOD5的95%、懸浮物95%、細菌98%、總氮25%~55%、總磷10%~30%、重金屬30%~70%。但該法工藝流程較復(fù)雜,設(shè)備投資大,通常處理高濃度的污水,且有大量污泥需分離,故養(yǎng)殖上不采用。第八十二頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二(四)微生物凈化劑
目前利用某些微生物將水體或底質(zhì)沉淀物中的有機物、氨氮、亞硝態(tài)氮分解吸收,轉(zhuǎn)化為有益或無害物質(zhì),而達到水質(zhì)(底質(zhì))環(huán)境改良、凈化的目的。這種微生物凈化劑具有安全、可靠和高效率的特點。目前這一類微生物種類很多,通稱有益細菌(EffectiveMicrobes,簡稱“EM”菌)。常用的有光合細菌、“海可發(fā)”(Aqua-fine)、東江菌(玉壘菌)、蠟狀芽孢桿菌(SOD菌)、硝化細菌等。第八十三頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
消費者——水產(chǎn)苗種是整個生態(tài)系統(tǒng)的核心,其數(shù)量多,投餌量大,產(chǎn)生大量的排泄物和殘餌;
分解者——微生物的數(shù)量和種類少,經(jīng)常處于超負(fù)荷狀態(tài),大量的有機污染物無法及時分解,造成水質(zhì)惡化,使池底產(chǎn)生大量氧債;
生產(chǎn)者——藻類數(shù)量少,無法充分利用有機污染物的降解產(chǎn)生的營養(yǎng)鹽類,導(dǎo)致NH3-N和N02--N等有害物質(zhì)積累,對養(yǎng)殖生物產(chǎn)生危害。因此,這種片面強調(diào)消費者,忽視分解者和生產(chǎn)者的生態(tài)系統(tǒng)是極為不平衡的。其物質(zhì)循環(huán)途徑存在兩處“瓶頸”。第八十四頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
因此,改善育苗池的水環(huán)境,必須從打破傳統(tǒng)育苗工藝的生態(tài)系統(tǒng)存在的“瓶頸效應(yīng)”。
只有改善育苗池的水環(huán)境,水中和池底溶氧高,有益微生物生長繁殖迅速,有機物分解快,營養(yǎng)鹽類的利用率高,N02--N和NH3-N和就不易大量積累,池水中有害細菌就不易滋生。由于水質(zhì)好,幼體新陳代謝快,對不良環(huán)境的抵抗力強,也不易患病。這才是從根本上解決育苗池病害的有效途徑。第八十五頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二在使用這些有益菌時,應(yīng)注意以下事項:
①嚴(yán)禁將它們與抗生素或消毒劑同時使用。②為使水體中保持一定的濃度,最好在封閉式循環(huán)水體中應(yīng)用?;蚴┯煤?天內(nèi)不換水或減少其換水量。③為盡早形成生物膜,必須縮短潛伏期,故應(yīng)提早使用。④液體保存的有益細菌,其本身培養(yǎng)液中所含氨氮較高,也應(yīng)提前使用。第八十六頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
1.光合細菌(PSB)
光合細菌種類較多,在分類學(xué)上包括4個科,即紅螺菌科(Rhodospirillaleae)、著色菌科(Chromatiaceae)、綠色菌科(Cholorobiacae)和曲綠菌科(Chloroflexaceae)。常用的為紅螺菌科的細菌。
(1)作用
光合細菌的共同特點是:它的生長對溶氧是嫌性的,但必須要有光。利用光能將有機物作為氫的供體,固定CO2或低脂類有機物作為碳源而生長發(fā)育,其生長過程不產(chǎn)生氧氣。
光合細菌有以下作用:第八十七頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
①降解水中有機物和總氨氮,消除它們對養(yǎng)殖水體的危害,凈化水質(zhì)
如:河蟹育苗池使用光合細菌后,水中泡沫量明顯下降,加菌3d后,育苗池透明度提高20cm以上,總氨開始明顯下降。
②抑制有害細菌生長,防止疾病發(fā)生
光合細菌大量繁殖,其繁殖時在水中釋放大量抗病性酵素,可抑制病原微生物的生長繁殖,減少病害的發(fā)生。第八十八頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
③作為幼體的優(yōu)質(zhì)餌料
光合細菌的粗蛋白含量在50%以上,本身含有豐富的氨基酸、維生素B12、維生素H、類胡蘿卜素、輔酶等,它不僅是極好的飼料添加劑,而且對于濾食性的蝦蟹幼體則可直接濾食。尤其是其體內(nèi)含有活性物質(zhì),能促進動物生長發(fā)育。在甲殼類則可促進幼體蛻皮,加速變態(tài)。據(jù)河蟹育苗池試驗(王武1998),從一期蚤狀幼體逐期變態(tài)為大眼幼體,使用光合細菌后,其所需時間要比對照池縮短1.5d~2d。
第八十九頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(2)用法
光合細菌的效價(細菌含量)應(yīng)為3×109/ml活菌。使用時可潑灑于水體。用量視不同養(yǎng)殖對象而定。其中:育苗池,首次使用使全池呈10mg/L的濃度,5天后用10mg/L的濃度,以后每隔5天使全池呈2mg/L的濃度。養(yǎng)鰻池,首次使用使全池呈15mg/L的濃度,3天后用7mg/L的濃度,以后每隔7~10天使全池呈2mg/L的濃度。魚池,首次使用使全池呈15mg/L的濃度,以后每隔15天使全池呈2mg/L的濃度。光合細菌的缺點:(1)動輸不便;(2)貨架期太短,一般僅15天。第九十頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
2.東江菌(玉壘菌)
東江菌是以放線菌為主體的由許多有益細菌組成的復(fù)合菌。由日本學(xué)者東江信之研制成功,具降解水底沉積的有機物、脫氨、除臭等功能,是良好的底質(zhì)改良劑。該菌在我國稱玉壘菌,市售為固體菌曲。第九十一頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(1)作用
①降解池底有機物,減少池底有機物的沉積。②可使水中的NH3—N氧化為NO2—N和NO3—N。③可使水中的腐殖質(zhì)進一步分解,并形成新的細胞物質(zhì),有利于系統(tǒng)內(nèi)生物膜的生長,從而加速有機物的礦化作用。在河蟹育苗池試用后(王武,1998),其池底礦化作用好,沉淀物呈灰黃色,無黑臭,無氧債。④在繁殖生長過程中會釋放大量天然抗生素,它們具有很強的殺滅致病菌的效果,從而減少疾病的發(fā)生。
第九十二頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(2)用法
通常采用黃砂作為吸附放線菌的基質(zhì)。黃砂必須過篩,沖洗或日曬消毒。先將菌曲用水浸泡,以激活其孢子。加水量以浸沒菌曲為度。浸泡6h~8h后,將其倒入過濾袋中,擠出菌液(最好采用脫水機)。將干黃砂放入擠出的菌液中,黃砂的數(shù)量以吸收完菌液為度。放置(敝光)24h后,讓放線菌菌絲體附著在黃砂上。然后將黃砂均勻灑布于池底。通常每80m2用菌曲1kg,加水3kg~4kg。剩余的菌渣再按上述操作,重復(fù)一次。
第九十三頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
3.“??砂l(fā)”(AquaFine)
“海可發(fā)”是由美國生產(chǎn)的一種微生物制劑(也是EM菌的一種)。80年代以前用于美國航天,90年代開始轉(zhuǎn)為民用?!昂?砂l(fā)”已在美國養(yǎng)殖水域廣泛使用。
目前許多國家的EM菌多由美國引進,我國臺灣省的工廠化養(yǎng)殖,絕大多數(shù)就用美國的菌種。它是由放線菌、蠟狀芽孢桿菌等眾多有益細菌組成的復(fù)合菌。為淺棕黃色粉沫狀細顆粒,含3×107/g以上的活菌。pH為6.8~7.2。第九十四頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(1)作用與特點
①使用面廣,海水、淡水、咸淡水都可以使用。
既能降解水中有機物,又能降水底有機物。
②降氨能力強,亞硝態(tài)氮下降速度快。
總氨態(tài)的日平均去除率達90%左右,亞硝態(tài)氮的最大去除率達66.1%。降氨氮時間短,僅需3~4天;濾床成熟時間為14d(水溫25℃~27℃)。凈化水質(zhì)效果明顯。第九十五頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
③微生物菌群數(shù)量穩(wěn)定,并可抑制有害微生物生長。
在試驗過程中,一般在8.8×107~6×109/ml。育苗水體施用“海可發(fā)”后,有益微生物大量繁殖后,它們能分泌體外抗生素,這些抗生素能抑制有害微生物的生長。因此,施用“??砂l(fā)”濾床成熟后,水體中的弧菌數(shù)量明顯減少,從而減少疾病的發(fā)生。第九十六頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
④運輸、保存方便,使用簡單。
在30℃以下的環(huán)境下,不打開原包裝,其微生物的活性和有效性可維持3年。使用時,不必像固體菌曲培養(yǎng)需微生物與培養(yǎng)基煩瑣的分離手續(xù)。
⑤對養(yǎng)殖對象不僅無害,而且能促進生長。
在養(yǎng)魚槽中飼養(yǎng)同樣大小、相同密度的羅非魚魚種,在17天內(nèi),體重增長了2.4倍,比不加菌水槽的魚重一倍以上;體長增長了35%,比不加菌水槽的魚長30%。而且日常觀察也表明魚類活動正常,攝食旺盛,搶食兇。第九十七頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(2)使用方法
“??砂l(fā)”使用十分簡單,只需計算好水的體積,每噸水用1克“海可發(fā)”(使水呈百萬分之一的濃度,即1ppm)。將該微生物制劑稱重后,放入塑料桶中,加入20倍的潔凈水,再加入5毫升“水大4號”培養(yǎng)液,(也可用熟豆?jié){代替,濃度為水體的3%)充氣24小時(或定期攪拌6~8次),以激活微生物孢子,形成乳白色的懸濁液,然后再將該懸濁液全池潑灑。5~7天再用同樣方法強化一次。補加“??砂l(fā)”的劑量相同。第九十八頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(3)效果
在美國已廣泛應(yīng)用于小水體(水泥池、池塘、水族館)的水質(zhì)凈化,并對較大的水體進行凈化試驗,均取得良好效果。如位于美國佛羅里達蘇格羅夫基旅游勝地有一個182畝(30英畝)的咸水湖,由于附近的一個化糞池的處理系統(tǒng)發(fā)生故障,使大量污物從地下水滲入湖中,造成綠藻和紅藻迅速繁殖,湖水變渾濁,并有異味。其透明度僅15.5cm,大腸桿菌數(shù)量達340個/mL。為改善該湖水質(zhì),在湖中分2次投放90.8公斤(200磅)”??砂l(fā)”微生物制劑,40天后,湖水得到顯著改善。透明度由15.5cm增加到365cm,大腸桿菌僅0.02個/mL。湖水又變得清澈、透明,又重新適合于游泳。第九十九頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
國內(nèi)在同樣的密度和餌料條件下,對中國對蝦仔蝦進行生長試驗表明,使用“??砂l(fā)”組仔蝦成活率平均為63.4%,比對照池(平均僅4.6%)增長58.8個百分點。室外池塘飼養(yǎng)中國對蝦,在同樣的水體、放養(yǎng)密度和相同的餌料條件下,使用“??砂l(fā)”池塘平均成活率為60.6%(5口池平均數(shù)),比對照池(39.35%,2口池平均數(shù))增長21.25個百分點。
第一百頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
(五)水生植物種植法
養(yǎng)殖水體種植高等水生植物和高等藻類是改善水質(zhì)的行之有效的措施。在自然界,水體中脫氮和脫磷,主要依靠植物,如水體中沒有高等植物或高等藻類,那么脫氮、脫磷的任務(wù)就由低等藻類來完成。在淡水中就是藍綠藻大量繁殖,在海水中就形成赤潮。因此,種植水生植物就相當(dāng)于陸地上植樹綠化同樣重要,它的功能與陸生植物相同。這一點又往往被大多數(shù)人所忽視。第一百零一頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
當(dāng)前要改善養(yǎng)殖水體的水質(zhì),最有效的措施就是:
水體“綠化”:大搞水底森林、海底森林。養(yǎng)殖水域中種植水草、海藻,不僅可脫氮、脫磷,降低混濁度,而且其初級生產(chǎn)力比單細胞藻類的水體高得多。這就為提高養(yǎng)殖水體的魚產(chǎn)力創(chuàng)造了良好條件。
目前各地已開始在湖泊、池塘中人為地種植沉水維管束植物,在海水池塘、海灣中栽培海藻,其改善水質(zhì),防止病害、提高水產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量具明顯的效果(特別是在甲殼類的養(yǎng)殖中)。第一百零二頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
例如南京莫愁湖從1980年開始在湖內(nèi)栽藕之后,年產(chǎn)鮮藕250t左右。藕中的氮、磷分別占鮮重2.5%和0.4%計,每年可從湖中取出氮6250kg、磷1000kg,既美化了環(huán)境,又改善了湖水水色、透明度、懸浮物等感官性狀。
第一百零三頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二為什么養(yǎng)蟹、養(yǎng)蝦水體的水質(zhì)會嚴(yán)重惡化?
因為水生動物的排泄物、殘餌等有機物分解后,水體中的營養(yǎng)物質(zhì)(氮、磷、鉀)大大增加。
怎么清除這些營養(yǎng)成物質(zhì)呢?只有依靠綠色植物。才能脫氮、脫磷、脫鉀。在水體凈化中,其中起主要作用的是水草,特別是沉水植物。
如水體中沒有高等植物(水草),那么脫氮、脫磷的任務(wù)就由低等藻類來完成。
在淡水中就是藍綠藻大量繁殖,水質(zhì)就轉(zhuǎn)肥,就造成富營養(yǎng)化。第一百零四頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
慘痛教訓(xùn):安徽當(dāng)涂石臼湖邊的湖陽鄉(xiāng),2001圍攔養(yǎng)蟹3000畝,效益很好。2002年沿湖淺灘全部用于圍攔養(yǎng)蟹,共1.4萬畝。二個圍網(wǎng)之間的間距很小。
結(jié)果是“三光政策”(水草吃光、河蟹跑光,錢用光),而且病害嚴(yán)重。不僅造成養(yǎng)蟹戶70%虧本,而且?guī)淼暮蠊菄鷶r養(yǎng)蟹區(qū)的水質(zhì)嚴(yán)重惡化!連鎮(zhèn)上的吃飲用水都成問題,湖陽鎮(zhèn)上礦泉水成為當(dāng)?shù)責(zé)衢T暢銷商品??僧?dāng)?shù)仡I(lǐng)導(dǎo)還在研究如何進一步開發(fā)網(wǎng)圍養(yǎng)蟹。第一百零五頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
養(yǎng)蟹、養(yǎng)蝦水體種植沉水草的優(yōu)點是:
(1)降低混濁度,增加透明。(2)降低水中營養(yǎng)鹽類,從根本上改善水質(zhì),防止和減輕蟹病發(fā)生。(3)水體溶氧增加,有機物分解快,水底湖(塘)泥不會黑臭。(4)餌料生物多,初級生產(chǎn)力高。(5)河蟹、青蝦棲息(隱居)、蛻殼的場所,也是主要的餌料供應(yīng)者。第一百零六頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
因此,當(dāng)前要改善養(yǎng)蟹、養(yǎng)蝦水體的水質(zhì),最有效的措施就是:水體“綠化”:建造水底森林。大搞水體“生態(tài)林”和“經(jīng)濟林”建設(shè)。只有建造一大批“水底森林”,才能防止水體富營養(yǎng)化,才能養(yǎng)出規(guī)格大、品質(zhì)好的“青背、白臍、金腳、黃毛清水大閘蟹”來。第一百零七頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二種植水生植物應(yīng)注意:
1、以沉水植物為主。挺水植物、漂浮植物要限制發(fā)展,以防止水體沼澤化。
2、定向改造水生植物的群落。改聚草、黃絲草群落為伊樂藻、輪葉黑藻、苦草、菹草群落,以便魚類能利用。
3、在萌芽、生長期要保護,在高峰期要及時采收,以便從水體中移出氮、磷。
4、最好能篩選市場所需要的經(jīng)濟水生植物。例如:在淡水中種植水蕹菜、菱、蓮藕、茭白、芡實、慈姑等。第一百零八頁,共一百三十一頁,編輯于2023年,星期二
種什么樣的水草最好?
(1)春秋兩季種伊樂藻!其優(yōu)點是:
沉水植物——不會造成水體沼澤化。
可以“成林
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