養(yǎng)魚(yú)污水處理中懸浮物的沉淀工藝探討

侯世全，范英宏，黃大鵬，洪蔚

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081)

由于養(yǎng)殖污水中殘餌和魚(yú)類糞便較多，水中懸浮有機(jī)物濃度較高，這些懸浮物不僅氮磷含量高，而且分解時(shí)耗氧量大。有研究表明在人工養(yǎng)魚(yú)池水中懸浮有機(jī)物分解耗氧占到池塘總耗氧的65%左右［1］，故去除懸浮物是養(yǎng)魚(yú)污水的重要內(nèi)容，通過(guò)去除懸浮物即可有效凈化水體。

沉淀是利用重力作用進(jìn)行固液分離去除水中的以懸浮物形態(tài)存在的污染物的污水處理工藝，也是養(yǎng)魚(yú)污水處理中應(yīng)用最廣泛的處理工藝。本文根據(jù)北京某鱘魚(yú)養(yǎng)殖場(chǎng)的具體情況，對(duì)目前應(yīng)用較廣泛的以去除養(yǎng)魚(yú)污水中的懸浮物為目的的沉淀處理技術(shù)進(jìn)行了評(píng)述，分析其優(yōu)劣，提出了適用條件。

1 沉淀機(jī)理

2 原位沉淀處理

依據(jù)是否在養(yǎng)魚(yú)池中沉淀，可分為原位沉淀和沉淀池中沉淀。紫金龍［2］等利用重力沉降原理研制了安裝在養(yǎng)魚(yú)池底部的原位沉淀分離裝置(見(jiàn)圖1)，對(duì)去除大顆粒殘余餌料效率較高。投加的餌料小部分被魚(yú)吞食，大部分自然沉淀至魚(yú)池底部，沿著池底部的斜坡滑向池中央，進(jìn)入沉淀分離裝置底部的集泥斗內(nèi)，排泥時(shí)僅排底部的沉淀物，排出的污泥可直接作為農(nóng)家肥。該裝置能較高效地分離清水與池底沉淀物，降低了后續(xù)水處理的難度，有效提高了水處理質(zhì)量;同時(shí)，具有節(jié)水、節(jié)能、節(jié)地，以及可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供高濃度優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥的特點(diǎn)。為了避免魚(yú)的游動(dòng)對(duì)池底沉淀物的擾動(dòng)，增加了隔污罩與上層水隔離。

該裝置的優(yōu)點(diǎn)是不需要專設(shè)沉淀池對(duì)水顆粒進(jìn)行沉淀，可以直接在養(yǎng)魚(yú)池中安裝，主要作用是通過(guò)排放大顆粒的池底沉淀物以改善水質(zhì)，對(duì)SS有一定的去除效率，但因?yàn)槭艿紧~(yú)游動(dòng)的影響，水體經(jīng)常受到擾動(dòng)，小顆粒的懸浮物沉不下來(lái)，故此法僅可延長(zhǎng)換水周期，減少了污水排放量，但未能徹底解決排放污水的處理問(wèn)題。在具體操作過(guò)程中，也不好掌握排泥周期、排泥時(shí)間和排泥量。

圖1 養(yǎng)魚(yú)污水原位沉淀分離裝置示意圖

3 自然沉淀

依據(jù)是否投加絮凝劑可分為自然沉淀和絮凝沉淀。因?yàn)槭軘_動(dòng)較少，且沉淀?xiàng)l件和時(shí)間是可控制的，故將污水引出后在沉淀池里進(jìn)行自然沉淀較之原位沉淀可提高污染物的去除率。污水通過(guò)自然沉淀可去除的污染物最小顆粒粒徑一般為54 μm，城市生活污水滿足此條件的 COD占全部的30%左右，故通過(guò)自然沉淀后COD的去除率也為30%［3］。中國(guó)鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所曾對(duì)北京某鱘魚(yú)養(yǎng)殖基地的自然沉淀前后的養(yǎng)殖污水水質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明，自然沉淀前后SS去除率為74%，COD去除率為26.8%，僅憑自然沉淀即能達(dá)到這樣高的污染物去除率，為后續(xù)的生物處理工藝如生物濾池和人工濕地等減輕了污染負(fù)荷。目前，幾乎所有的需要對(duì)養(yǎng)魚(yú)污水進(jìn)行深度處理的情況均把沉淀作為前置的處理單元［4］。因?yàn)轲B(yǎng)魚(yú)污水一般污染物濃度不高，COD＜100，SS＜150，在排放標(biāo)準(zhǔn)低且受納水體對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化要求不高時(shí)，也可自然沉淀后直接排放。

自然沉淀有較顯著的污染物去除效果，且較節(jié)能，運(yùn)行成本低，但僅能去除顆粒粒徑大于54 μm以上的懸浮物，對(duì)更小顆粒的懸浮物則難以去除，故污染物去除率仍然有限，在對(duì)污水進(jìn)行深度處理后回用時(shí)，還需要進(jìn)行絮凝沉淀，進(jìn)一步提高懸浮物的去除率。

在進(jìn)行沉淀池的設(shè)計(jì)前，應(yīng)進(jìn)行不同沉淀時(shí)間的上清液污染物去除率對(duì)比試驗(yàn)及檢測(cè)，根據(jù)預(yù)備試驗(yàn)結(jié)果，確定沉淀時(shí)間和預(yù)定去除的顆粒物的最小顆粒粒徑。因?yàn)轲B(yǎng)魚(yú)污水排放量一天內(nèi)變化很大，應(yīng)在沉淀池前設(shè)置流量調(diào)節(jié)池，在處理單個(gè)養(yǎng)魚(yú)大棚的污水時(shí)，因污水量較小，可將調(diào)節(jié)池和沉淀池合建。

4 化學(xué)絮凝沉淀

依據(jù)投加的絮凝劑種類的不同，可分為化學(xué)絮凝沉淀和生物絮凝劑沉淀。對(duì)于顆粒粒徑小于54 μm的污染物，可采用化學(xué)絮凝沉淀的方法提高污染物去除率。文獻(xiàn)［5］認(rèn)為，投加化學(xué)絮凝劑后，可去除的污染物顆粒粒徑最小可降至0.1 μm，甚至低于測(cè)量水中懸浮物0.45 μm濾紙或過(guò)濾器所能濾出的最小尺寸，理論上全部懸浮物都可去除。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用此種方法生活污水的COD去除率能提高到50%以上。中國(guó)鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所對(duì)北京某鱘魚(yú)養(yǎng)殖基地的養(yǎng)魚(yú)污水進(jìn)行的混凝沉淀試驗(yàn)結(jié)果表明，化學(xué)絮凝沉淀前后SS去除率為93.8%，COD去除率為38.2%，均較自然沉淀效果有較大提高。

化學(xué)絮凝沉淀具有反應(yīng)快，沉淀效果好，處理成本也較低等優(yōu)點(diǎn)。但化學(xué)絮凝劑中的有些物質(zhì)在自然界中很難降解，殘留在水中可能會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。如采用聚丙烯酰胺絮凝劑產(chǎn)生的丙烯酰胺單體不僅會(huì)造成神經(jīng)損傷，而且是強(qiáng)致癌物質(zhì);采用鋁鹽絮凝劑產(chǎn)生的鋁則可能導(dǎo)致老年癡呆病［6］。為防止在給水處理中采用鋁鹽絮凝劑對(duì)人體的傷害，GB5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，鋁的最高限值為0.2 mg/L。另外，和自然沉淀形成的污泥不一樣，投加化學(xué)絮凝劑形成的沉淀底泥中也含金屬，用于施肥時(shí)有時(shí)需要考慮鋁或鐵的影響。

采用化學(xué)絮凝沉淀處理養(yǎng)魚(yú)污水前，需要先進(jìn)行混凝沉淀實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，通過(guò)不同的絮凝劑品種和適宜加藥量試驗(yàn)，確定絮凝劑品種、適宜加藥量和沉淀時(shí)間;在處理后回用于養(yǎng)魚(yú)的情況下，需要進(jìn)行鋁、鐵的檢測(cè)，還要對(duì)多次重復(fù)使用的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

5 生物絮凝沉淀

微生物絮凝劑與傳統(tǒng)絮凝劑相比具有安全、無(wú)二次污染、良好的脫色和除濁效果等特點(diǎn)，但目前大多研究工作集中在絮凝劑產(chǎn)生菌的篩選鑒定、培養(yǎng)條件等方面，對(duì)微生物絮凝劑的研究主要還停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，尚未大規(guī)模地投入生產(chǎn)，尚未見(jiàn)到將微生物絮凝劑用于大規(guī)模水產(chǎn)養(yǎng)殖污水處理的報(bào)道。

目前，微生物絮凝劑中得到較廣泛應(yīng)用的是復(fù)合型生物絮凝劑。該類絮凝劑含有化學(xué)絮凝劑的部分成份，可像化學(xué)絮凝劑一樣直接投加，具備反應(yīng)速度快、處理效果好的優(yōu)點(diǎn)。董軍芳等人把微生物與硫酸鋁復(fù)配使用，比單用其中任何一種絮凝劑的絮凝效果都要好［6］。

雖然復(fù)合型生物絮凝劑中金屬的含量較化學(xué)絮凝劑低，但污水在處理后回用于養(yǎng)魚(yú)時(shí)，仍需考慮處理后水中的金屬濃度問(wèn)題。中國(guó)鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所用微生物和鋁鹽復(fù)配的生物絮凝劑對(duì)養(yǎng)魚(yú)污水進(jìn)行了混凝沉淀試驗(yàn)，結(jié)果表明，適量投加生物絮凝劑沉淀后的上清液中鋁濃度滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》;過(guò)量投加生物絮凝劑沉淀后的上清液中鋁濃度遠(yuǎn)高于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。說(shuō)明即使使用生物絮凝劑也不能過(guò)量。和采用化學(xué)絮凝沉淀處理一樣，采用生物絮凝沉淀也需先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，在處理后的水回用于養(yǎng)魚(yú)時(shí)，除了須監(jiān)測(cè)水質(zhì)中的金屬濃度外，還需分析并觀察沉淀底泥用于施肥對(duì)土壤和農(nóng)作物的影響。

6 結(jié)論

(1)原位沉淀可通過(guò)排放大顆粒的池底沉淀物以改善水質(zhì)，可延長(zhǎng)換水周期，減少了污水排放量，但未徹底解決養(yǎng)魚(yú)污水的處理問(wèn)題，也不好掌握排泥周期、排泥時(shí)間和排泥量。

(2)自然沉淀有較顯著的污染物去除效果，且較節(jié)能，運(yùn)行成本低，但僅能去除顆粒粒徑大于54μm以上的懸浮物，在對(duì)污水進(jìn)行深度處理時(shí)，還需要考慮后續(xù)的處理工藝。

(3)化學(xué)絮凝沉淀具有反應(yīng)快，沉淀效果好，處理成本也較低等優(yōu)點(diǎn)。但采用化學(xué)絮凝處理水中的懸浮物時(shí)，應(yīng)考慮固液分離后沉淀底泥用作施肥時(shí)金屬含量對(duì)土壤的影響，以及污水處理后回用于養(yǎng)魚(yú)時(shí)上清液中的金屬濃度對(duì)魚(yú)生長(zhǎng)的影響。

(4)采用復(fù)合型生物絮凝劑進(jìn)行絮凝沉淀時(shí)，上清液和沉淀底泥中金屬含量均較化學(xué)絮凝低，但也應(yīng)適量投加。

［1］宋偉，韓士群，劉海琴，等．池塘養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展［J］．江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008(6):277－280．

［2］柴金龍，羅烽，凌文森，等．工廠化養(yǎng)魚(yú)池底沉淀分離裝置的試驗(yàn)研究［J］．寧夏工程技術(shù)，2009，8(2):137－140．

［3］朱寶霞，李久義，欒兆坤．城市污水混凝強(qiáng)化一級(jí)處理的機(jī)理探討［J］．給水排水，2001，27(7):10－14．

［4］方圣瓊，胡雪峰，巫和昕．水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)及應(yīng)用［J］．環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2004，5(9):51 －55．

［5］邱慎初．化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理(CEPT)技術(shù)［J］．中國(guó)給水排水，2000，16(1):26－29．

［6］董軍芳，林金清，曾穎，等．微生物/硫酸鋁復(fù)合絮凝劑在自來(lái)水原水中的應(yīng)用［J］．應(yīng)用化工，2002，31(2):35 －38．