1畜禽养殖业废水的预处理
畜禽养殖业废水中的悬浮物浓度很高，悬浮物质是COD的主要来源之一，过高的悬浮物质会影响后续处理的效果。所以无论采用何种工艺对畜禽养殖业废水进行处理，都要采取一定的预处理措施。通过预处理不仅可以有效地降低废水的污染物负荷，同时还可以防止大块的固体或杂物进入后续处理环节，避免设备的堵塞或损坏等。针对畜禽养殖业废水中的大颗粒物质或易沉降的物质，通常采用过滤、离心、沉淀等固液分离技术进行预处理，而沉淀是畜禽养殖业废水预处理最为广泛应用的方法。目前，凡是有废水处理设施的畜禽养殖场基本上都是在舍外串联2至3个沉淀池，通过过滤、沉淀和氧化分解对粪便和废水进行处理。
2畜禽养殖业废水的还田处理
畜禽废水还田作肥料是一种传统、经济有效的处置方法，不仅能有效处理畜禽废弃物，还能将其中有用营养成分循环利用于土壤—植物生态系统，使畜禽废水不排往外环境，达到污染物的零排放，最大程度实现资源化，减少化肥施用量，提高土壤肥力。其次，这种处理技术还具有投资少，不耗能，无需专人管理，运行费用低等优点。但是这种处理方式也有以下明显的不足。（1）需要大量农田来利用畜禽废水，每万头猪场至少需100亩土地消纳粪便污水，故其受条件所限而适应性弱。（2）雨季及非用肥季节必须考虑粪便污水或沼液的出路。（3）不合理的利用方式或连续过量利用会导致硝酸盐、磷及重金属的沉淀，从而对地表水、地下水构成威胁。（4）在生物降解过程中可能有氨及硫化氢等有害气体释放，对大气造成污染。（5）在废水浇灌过程中存在着传播畜禽疾病和人畜共患病的危险。还田处理适用于远离城市、土地宽广且有足够农田消纳粪便污水的经济落后地区，特别是种植常年需施肥作物的地区，要求养殖场规模较小。在发达国家，畜禽废水还田倍受重视，技术上也日益成熟。如美国约有90％的养殖场采用还田的方式处理畜禽废弃物。鉴于畜禽粪尿污染的严重性和处理难度，英国和其他欧洲国家已开始改变饲养工艺，由水冲式清洗粪尿回归到传统的稻草或作物秸秆铺垫吸收粪尿，然后制肥还田。在我国，由于规模化畜禽养殖业的发展，畜禽废水日益集中，量大难存放，且其生产与农业使用存在季节上的差异，再加上我国农业化学工业迅速发展，大量化肥代替了传统农家肥，使得畜禽粪便废水还田效果不佳。据统计，我国畜禽粪尿还田量仅占总生产量的1/3左右［3］。我国一般采用厌氧消化后再还田利用，可避免有机物浓度过高而引起的作物烂根和烧苗，同时经过厌氧发酵可回收能源，减少温室气体排放，且能杀灭部分寄生虫卵和病原微生物。国外对畜禽废水还田的研究主要集中在安全性评估以及减少风险措施方面。Smith［4］对各种畜禽粪便在不同气候、土壤、施用季节及施用方法等条件下的挥发及浸析状况进行了评估。Thyselius［5］等认为畜禽粪便废水撒布后立即耕种是消除异味、减轻空气污染及控制地表溢流、土壤浸析的好方法，但需消耗额外动力。Sutton［6］在对多个试验点进行研究后，确定了影响动物粪便营养成分的因素，并提出了对优化土地利用可行的管理技术。我国对畜禽废水还田的研究侧重于污水厌氧消化液的正面影响，即改良土壤、增产效果以及畜禽废物资源化经济可行性的分析方面，而其长期、高负荷施用的危害尚未引起足够的重视。唐小明［7］在黄土高原连续3年定位试验结果表明，旱地施用畜禽肥分有明显的培肥作用和蓄水保墒效果，在平均每公顷施有机肥112.5吨的条件下，土壤有机质、全氮、速效氮、磷、钾含量比试验前分别提高了36.4％、21.7％、49.7％、16.2％和44.2％，每1mm降水多生产小麦1.83kg，水分利用效率提高22％，小麦增产15.8％。
3畜禽养殖废水的自然处理
自然处理法是利用天然水体、土壤和生物的物理、化学与生物的综合作用来净化污水。其净化机理主要有过滤、截留、沉淀、物理和化学吸附、化学分解、生物氧化及生物吸收等。其原理涉及生态系统中物种共生、物质循环再生原理、结构与功能协调原则，分层多级截留、储藏、利用和转化营养物质机制等。自然处理法主要采用氧化塘、土地处理系统以及人工湿地等自然处理系统对畜禽废水进行处理，适用于距城市较远、气温较高且土地宽广有滩涂、荒地、林地或低洼地可作污水自然处理系统、经济欠发达的地区，要求养殖场规模中等。自然处理法的主要优点缺点比较见表1。表1自然处理法的主要优缺点比较自然处理法在美国、德国、澳大利亚和东南亚一些国家应用较多，且国外一般未经厌氧处理而直接进入氧化塘处理畜禽粪便污水。往往采用多级厌氧塘、兼性塘、好氧塘与水生植物塘等工艺，污水停留时间长（水力停留时间长达600d），占地面积大［8］，多数情况下氧化塘只作为人工湿地的预处理单元。目前，国外对畜禽废水自然处理法的研究主要集中于数据库和设计指南的开发、机理的研究及改良人工湿地技术。美国自然资源保护服务组织（NRCS）编制了养殖废水处理指南，建议人工湿地生化需氧量（BOD5）负荷为73kg/（hm2?d），水力停留时间至少12d［9］。PoachME［10］为了研究有机负荷和去除效果的关系，设计了6个并联的湿地—池塘—湿地处理系统，通过分别进水控制各处理单元的有机负荷。试验研究表明，最佳TSS、COD、TN、TP去除率分别为35％～51％、30％～50％、37％～5l％、13％～26％，夏季处理效果明显优于冬季，处理效果受温度和降雨的影响较大。广州市某养猪场采用高处理级综合稳定塘，养猪场废水的污染物CODCr、BOD5、氨氮、SS去除率分别为99．5％、99．6％、93．5％和98％［11］。植物是人工湿地的核心，我国在利用人工湿地处理畜禽废水方面的研究和应用主要集中于植物筛选和处理效果的考察。JianboLu［12］等人将集约化养鸭场建于面积为688m2，主要由水葫芦组成的湿地上，旨在考察水葫芦对养鸭废水的净化能力及其对鸭子食物摄入量的影响。研究表明，COD的去除率为64.44％，总N的去除率为21.78％，总P的去除率为23.02％，并且废水中的溶解氧和透明度都得以明显改善；研究还发现在此饲养条件下，鸭子的食物摄入量和产蛋量比对照组高出5.86％和9.79％。邓仕槐［13］等选取芦苇及姜花，研究其在处理畜禽废水过程中脱氮除磷效果，结果表明，芦苇、姜花均有较好的脱氮除磷效果。我国南方地区如浙江、福建和广州等省也多应用自然处理法处理畜禽废水，但大多采用厌氧预处理后再进入氧化塘进行处理。如深圳牧业实业公司的养殖废水处理工程采用污水—固液分离—调节池—上流式厌氧消化池—植物塘—鱼塘—排放的工艺流程，处理后废水能达到深圳市废水排放标准［14］。
4畜禽养殖业废水的工业化处理
工业化处理技术包括厌氧处理、好氧处理以及厌氧—好氧处理等不同处理组合系统。对那些地处经济发达的大城市近郊、土地紧张且无足够农田消纳粪便污水或进行自然处理的规模较大养殖场，采用工业化处理模式净化处理畜禽粪便污水为宜。工业化处理模式主要优点一是占地少；二是适应性广，不受地理位置限制；三是受季节温度变化的影响较小。其主要缺点一是投资大，每万头猪场粪便污水处理投资约120万～150万元；二是能耗高，每处理1吨污水约耗电2～4kW?h；三是运转费用高，每处理1吨污水需运转费2.0元左右；四是机械设备多，维护管理量大；五是需专门技术人员管理。韩国、意大利和西班牙等国少部分养殖场应用自然处理技术处理粪便污水，而日本则大量应用该技术，美国亦开始该技术的研究与应用；我国目前已有相当多的养殖场采用该技术处理畜禽粪便污水。对于高浓度有机废水的处理，厌氧技术是必然选择之一。目前较常用也比较有效的处理方法是厌氧或厌氧+好氧后续处理工艺，研制高效厌氧反应器是猪场废水处理的关键。邓良伟［15］等人利用容积为120L的内循环厌氧反应器（IC）处理猪场废水，水力停留时间0.8～2.0d，COD负荷3～7kg／(m3?d)，经过半年的运行，结果表明，COD平均去除率为80.3％，耐冲击负荷好，BOD平均去除率为95.8％，SS去除率为78.5％，总P平均去除率达53.8%，沼气的产率1．5～3m3/（m?d）。厌氧反应器中，部分有机氮转化为氨态氮，使得出水氨氮浓度比进水高2.82％，反应器对总氮的去除还需进一步的试验研究。有研究资料指出，在厌氧工程的装置选型上，一般SS稳定低于8000mg/L的有机废水选UBF或UASB较好；而SS控制较困难或SS含量不稳定和较高的选ABR较好。一般而言，单纯使用厌氧工艺，出水有机污染物还很高，必须采用后续处理才能达到排放标准。好氧生化法主要有活性污泥法和生物接触氧化法。成文［16］采用接触氧化水解（酸化）—两段接触氧化—混凝工艺处理猪场废水，水解对CODCr有较高的去除率，稳定在60％～70％；接触氧化对COD的去除效果在50％左右。整个工艺对氨氮去除效果较好，出水氨氮在13～15mg/L，CODCr在200～250mg/L，经过聚合氯化铝混凝沉淀后，最终出水CODCr稳定在100mg/L以下，出水达到污水综合排放一级标准。但该工艺程序复杂，占地面积大，对氨氮的去除效果还有待进一步研究。邓良伟［17］研究水解—SBR处理猪场废水，大大简化了处理工艺，水解去除了大部分COD，TP去除率达到55％，但对氨氮去除效果不好；SBR对氨氮有较好的去除效果，TN的去除率为74．1％，氨氮的去除率在97％以上。
关键词：水产养殖废水废水处理技术综合利用
引言
随着我国水产养殖业的迅猛发展，养殖废水任意排放造成的环境问题已成为国家和业界十分关注的问题。在高密度的水产养殖水体中，鱼虾排泄物和食饵的残渣在细菌的分解作用下会是随之迅速恶化，若不及时处理养殖过程中产生的废水，不但会影响养殖生物的数量和质量，随意排放还会造成严重的环境污染[。
因此，综合相关资料，对水产养殖废水处理技术的现状作一总结，并对今后发展动向作一展望。
1.物理法
物理法是根据用水和废水的物理特性，通过机械、物理的方法除去水中悬浮物质或有害气体，常用的方法有：沉淀、过滤、泡沫分离、逆渗透、吸附等。
2.化学法
2.1氧化处理
即用臭氧、高锰酸钾、次氯酸等氧化剂对废水中的有机物质加以氧化的方法。有效氯不仅能杀菌，也能与存在于水中的其它还原性物质如Fe2+、Mn2+、NO-2、S2-等发生氧化还原作用。而针对水体定物质的去除,利用添加不同的化学物质。从而达到净水效果也是一种常用的化学处理法。
2.2混凝
在水域中利用电子中和产生混凝效果，是水域中胶状例子凝集在一起，因重力作用下沉，达到固液分离的目的。常用的絮凝剂有铝盐、铁盐、石灰及有机絮凝剂等。10-20ml碱式氯化铝水溶液(固液比1∶50)可澄清1吨浑水,5分钟内水中泥沙含量减少90%以上,而且防止了鱼病的暴发,促进鱼类的生长。
2.3离子交换
其原理是设计填充强碱性阴离子交换树脂以及强酸性阳离子交换树脂，当水流经过时水中阳离子和阴离子分别被交换树脂上的阴阳离子吸附，从而降低水中离子浓度。此方法主要应用于科研和水族馆。
3.生物处理法
3.1生物过滤
生物过滤是指任何采用活体生物去除水中杂质的废水处理技术，主要包括植物过滤、微生物过滤、动物过滤等。
生物过滤器的主要影响因素：（1）氨氮浓度；（2）溶解氧浓度；生物过滤器工作中需要大量溶解氧。因此,溶解氧常常成为过滤器氨态氮去除率的一个限制因素（3）有机物含量；（4）pH与碱度；（5）水温；(6)水体的对流混合作用
目前集约化水产养殖水处理中使用最广泛的是微生物过滤，即各种类型的生物膜滤器。但生物膜滤器存在生物膜熟化时间长，需要定期反冲洗,容易造成硝态氮积累等缺点，又植物滤器单独使用对养殖废水中有机物去除效率较低，因此通过大型海藻过滤、生物膜过滤和动物过滤复合处理养殖循环水技术，优势互补,达到水质净化和废物综合利用的目的。我国在该领域的研究还欠缺。
3.2好氧处理
目前好氧处理在污水处理厂中是最常用的一种处理方法。它是由活性污泥中的好氧菌在好氧条件下，分解污水中的有机物，在不影响养殖物生长的情况下，使水中的BOD和COD得到降低。
3.3特定生物处理
实践证明，光合细菌等微生物，水浮莲等高等水生植物，高羊茅、黑麦草等陆生植物，螺、贝类，以及适当放养量的鲢、鳙、鲫、罗非鱼等鱼类都有一定的净水作用。
光合细菌是一类以光为能源，以CO2或有机碳化物为碳源进行生长繁殖的特殊生理类群。光合细菌能够提高溶解氧浓度、降低氨氮、消除硫化氢和有机物，从而达到有效改善养殖水质的目的。光合细菌包括两大类群，即不产氧型和产氧型光合细菌。不产氧型光合细菌-紫色非硫细菌(红螺菌科)在72h内可去除高达90%的氨氮，对有机质COD的去除，净化水产养殖水域及增加溶解氧的作用也十分明显。
水培高等陆生植物修复富营养化水体是一种新型的，具有经济、社会、生态等多种效益的新技术，具有广阔的发展前景，但在工程的实际应用和生产上，还需要做深入细致的工作。例如工程的最优设计参数和水力学参数，黑麦草、高羊茅等在不同季节和生长期对养殖废水的适应性方面，都需要做进一步的深入研究。
4.消毒杀菌
目前，采用杀菌方法主要有两种：臭氧和紫外线。臭氧杀菌有以下优点：（1）增加溶氧、脱色、氧化可溶性污物。（2）不受水中氨氮含量及pH值的影响。（3）高效、快速、消毒时间短。（4）不增加水体中的固形物，有利于循环用水。但还存在设备费用高，维护较困难，对人体和生物有害等不足。紫外消毒的优点：(1)无需化学药品。(2)杀菌作用快，效果好。(3)无臭味，无噪声，不影响水的口感。(4)容易操作，管理简单，运行和维修费用低。
显然两种方法各有优缺点，从费用和操作维护方便性考虑，有使用紫外线方法的趋势。进入21世纪后，随着对污水消毒的日益重视和运行经验的积累，尤其是在循环水产养殖废水处理中，紫外线消毒技术定将得到发展。
展望
随着世界性水资源短缺和环境污染的日趋严重，今后各国将采用封闭式循环水养殖方式。单一处理已经不能适应水产养殖废水处理的需要。因此，集合多种处理方法设计低耗高效的水产养殖水处理工艺，达到养殖废水的回复利用和对环境的无污染，是今后的水产养殖废水处理的发展方向。
参考文献：
[1]魏海峰,代智能,刘长发.复合生物过滤技术在水产养殖废水处理中的应用研究进展[J].渔业现代化，2008,35(1):28~31
[2]杨丹菁,靖元孝.植物在水产养殖废水处理中的研究进展[J].生态科学,2008,27(6):522~526
[3]曹涵.循环水养殖生物滤池滤料挂膜及其水处理效果研究[D].山东:中国海洋大学2008
[4]孟范平,宫艳艳,马冬冬.基于微藻的水产养殖废水处理技术研究进展[J].微生物学报,2009,49(6):691-696
关键词：海水养殖；废水处理技术；海洋污染
中图分类号：S967文献标识码：ADOI：10.11974/nyyjs.20170533215
现今，全世界范围内重要的蛋白质来源之一就是海水养殖。由于海水养殖的规模和难度的增加，使得它的发展越来越规模化和工业化。而它产生废水的排放量增加又使得海水养殖具有了水量大、强度高以及难处理的这些特性。当许多的养殖废水排入大海后进入了大海的水体，就会进一步导致海水中的营养盐成分的增加，使得藻类等发生异常的繁殖现象，还会带来赤潮频发的现象，更进一步地带来水中生物多样性的破坏，从而产生严重的海洋污染问题。
现今，在我国许多的沿海地区都存在着海水养殖，在这些地区也因此出现了不同程度的水质变化，由此规模化海水养殖产生的环境问题也不断地显现出来。所以，保护海洋环境，探讨规模化海水养殖废水处理技术刻不容缓。文章讲述了我国现今海水养殖产业的发展状况并对其进行分析，接着分析了海水养殖产业产生废水的特点和目前国内外是如何处理海水养殖废水，在之前分析的基础上，展望下未来的海水养殖产业的发展状况，以希望为今后我国海水养殖产业的健康稳定发展提供有效的建议和意见。
1分析目前我国海水养殖产业的发展情况
我国作为海水养殖产业的大国，其海水水产养殖代替了传统的渔业资源。在20世纪80年代，海水养殖进行了飞速的发展，慢慢地发展成规模化和工业化，2012年的时候全社会渔业经济的发展都已经达到了总产值12321.88亿元。在最近几年以来，我国的水产总产量更是占据了世界总产量30%以上，跃居世界的首位。世界上最大的水产品生产国和出口国产生，即中国。海水养殖能够保障我国粮食的安全，还能够满足人民的对于自身身体营养的需求，能够在人们的膳食结构上得到一定的改变，进一步使得人们生活水平的不断提升，因此国家将海洋渔业资源的开发利用上升到了一定的战略地位。但是，海水养殖业不断的规模化和工业化发展，使得产生大量的废水排放，从而也产生了处理废水排放和废水处理的问题，大量的废水排放也会进一步对养殖水体和邻近海域的污染带来更加严重的效果，甚至对海洋环境质量和海洋渔业资源开发利用的可持续性发展带来严重的威胁。因为现今经济的不断发展以及以往历史的欠缺，使得我国关于这方面的研究技术相对地滞后，在其废水处理技术上几乎是空白，由于缺乏相应的管理对策使得海水养殖的海域甚至是整个近海海域的水体都发生了严重的水质恶化现象，以及还会频繁地发生赤潮、病害等严重的污染事件，也会导致养殖所需的用水资源的缺乏，进一步导致渔业的产量下降以及渔业的质量下降，从而给我国的经济发展带来巨大的损失。在2009年时我国就有因为海洋污染等的渔业灾情而造成严重的经济损失。所以，探讨海水养殖废水处理技术，发展环境友好的养殖技术成为了现今海水养殖产业发展要解决的重大问题。
2海水养殖产生废水的水质与水量的特性
剩余的饵料、生物的代谢产物以及化学药品和治疗剂等这些都是海水养殖废水产生的主要污染物。其中在养殖的过程中所投放的过量的饵料则是污染产生的重要因素，因为投放的过量使得饵料不能够完全被水体中的养殖生物所利用，那么剩余的饵料就会以溶于水或渐渐沉于海底的形式存在，最终通过以少胜多的积累使得海洋水体不断地污染。
海水养殖产生的废水的水质和水量一般都具有4个特点，具体分析如下：具有排放量很大但是所造成的种类污染就比较少。海水养殖废水的污染物浓度比工业废水和生活废水的都低，但是它的溶解氧气的能力比工业废水和生活污水的高，而碳氧的能力比微生物的最优碳氧比还低。在海水循环养殖系统的过程中，因为养殖所产生的废水的碳氧比低，还有它的溶解氧的浓度高的因素能够将养殖的固体废弃物作为自己的碳源，利用废水水解与反硝化从而使脱氧和有机碳源得到补充，最后使得废水的净化能力得到增强。海水养殖废水中污染物的组成和海水的盐度效应以及离子强度效应与经常见到的陆源污水比较，那么它的处理技术的难度和复杂度都会得到增加。由于废水处理技术要求高的原因使得要全面考虑到处理后的废水可以回收利用，所以一定要将污染物的指标和溶解氧的浓度等都控制到位。
3目前国内外的研究状况
3.1国外
一些外国学者渐渐地意识到海水养殖废水处理的重要性，于是率先开始了对它的研究。目前的处理技术主要是运用国际上的循环水养殖系统来对其进行废水处理。这个系统是通过沉淀、过滤及生物处理技术等来将过程中的废水产生进行有效地处理，进一步使得废水中的污染物去掉，从而达到水质的循环与利用。这个系统能够使养殖废水所造成的污染排放得到避免，还能够较好的控制养殖的所需水质，这个是我国目前所需的，也是必需的。除了这个，还开发了一种光反应器，它能够在海洋水产养殖废水中得到有效地处理。还有一些在大型藻类和浮游藻类来净化海水达到效果的研究也有很多。通过养殖大型的海藻使得海藻与养殖对象能够产生共养的效果，用海藻生物量的控制来帮助降低水中营养物质的浓度。在处理养殖废水中一些耐盐的植物和水生的蕨类植物也能够帮助达到所要的结果。通过在集约化或者封闭式的养殖系统中种养这些植物可以帮助吸收和过滤掉营养盐，进一步净化水质而这些植物的所具有的经济价值也能够使养殖者的收入得到进一步的增加。
3.2国内
我国国内的海水养殖废水处理的研究还处于初级阶段，仅仅是对一些具体治理工程开展相关的研究应用。因为海水盐度效应使得养殖废水处理技术的难度得到增加，所以我国仅仅针对海水养殖废水处理技术的专有技术很少。现在常规的物理和化学和生化工艺处理都是最主要的处理方法，这些都是为了帮助养殖废水中COD的降低，以及悬浮物和氨氮浓度的降低，最后的部分实现可循环。人工的湿地在除去废水中悬浮物、氮、磷酸盐及其他微量元素等方面有着很大的功效，它能够对海水养殖废水产生环境、生态和经济这些的效益。人工湿地除去污染物是通过系统内的基质和利用植物的根系的拦截系统作用忆系统内微生物代谢等来实现目的。所以，面对国外的一些处理海水养殖废水的相关经验与技术，我们要积极的学习利用到自己身上来使得我国的海水养殖废水处理得到更好的完善与发展。
4结尾
由于我国经济的不断发展，人口的不断增加，以及人民生活质量的不断提高，使得国家越来越重视食品的安全，人民的身体健康和国家的生态建设，因此，国家在海水养殖业发展的要求也渐渐变高，要求海水养殖业的发展渐渐由单一的规模变为环境友好和生态可持续性的发展。但是，现实中我国的海水养殖废水处理及其排放控制面临的现状非常的残酷，尤其是处理技术的严重落后已经是制约海洋资源开发的一个重要难题。
在以后我国的海水养殖废水处理技术可以包含以下方面：政策性保险要包含海水养殖。通过推进政策性农业保险来使得海水养殖具有相应的保费财政的补贴；要学习借鉴国外的经验，以此结合我国的实际状况发展成为属于我国的海水养殖废水处理技术。
参考文献
[1]陈进斌，苗英霞，邱金泉，任华峰，王静，张雨山.海水养殖废水处理技术研究进展[J].盐业与化工，2016（05）：1-5.
[2]刘盼盼，邱立平.规模化海水养殖废水处理技术研究进展[J].工业用水与废水，2016（02）：1-4.