养殖尾水净化装置方案研究

1.引言

随着全球水产养殖业的迅速发展，养殖尾水的污染问题日益严重，已成为影响水体质量和生态平衡的重要因素之一。养殖尾水主要来源于养殖过程中排放的废水，包括养殖池中的剩余饲料、粪便、代谢废物以及水中的化学药物和病原微生物等。这些污染物质不仅会导致水体富营养化，还可能引发水域缺氧、生态失衡及水生生物死亡，进而影响水域周围的生态环境和人类的生计。因此，如何有效地净化养殖尾水，降低其对环境的负面影响，已经成为亟待解决的环境问题。目前，常见的净化方法包括物理法、化学法和生物法等。然而，各种净化技术存在不同的优缺点，如物理法处理效率较低，化学法可能带来二次污染，生物法则对环境要求较高，且技术实施难度较大。为此，亟需开发出一种集成多种净化技术的高效净化装置，能够在保持处理效率的同时，克服单一技术存在的缺陷，实现养殖尾水的高效处理和资源化利用。

本研究旨在提出一种新型的养殖尾水净化装置方案，结合物理、化学与生物技术的优势，设计一套多级净化装置。通过分析养殖尾水的污染特征和现有技术的局限，提出合理的装置方案，力求实现尾水中氮、磷等主要污染物的高效去除。本研究不仅为养殖尾水的净化提供了一种新的技术方案，也为改善水体质量、促进养殖业可持续发展贡献了力量。

2.养殖尾水污染特征分析

在预处理模块中，尾水首先通过粗格栅和沉淀池去除较大的悬浮物质，如未消化的饲料、动物排泄物和其他大颗粒污染物。这一过程可以有效减少后续净化系统的负担，提升处理效率。沉淀池的作用是通过重力作用使悬浮物沉降，从而进一步清洁水体。

水流进入物理净化模块，此模块主要通过多级过滤系统和超滤技术去除水中的细小颗粒物和胶体物质。采用滤网、活性炭等介质过滤技术，将水中的中小颗粒悬浮物清除，确保水体的透明度和清洁度。此外，超滤膜技术能够有效去除细微颗粒和微生物，为后续处理提供更加洁净的水源。

化学净化模块使用絮凝沉淀法来去除水中的氮、磷等营养盐，防止水体富营养化。该模块通过加入絮凝剂或沉淀剂，使水中的悬浮物和溶解性污染物结合成较大的颗粒，便于后续去除。这一过程能够显著降低水中的氨氮、磷酸盐等污染物的浓度，减轻水体的负荷，保护水域生态环境。在生物净化模块中，采用活性污泥法或生物膜法进行有机污染物的降解。活性污泥法利用微生物对有机物的降解作用，通过微生物群体的代谢过程将有机物转化为无害物质，降低水中的生化需氧量（BOD）。生物膜法则通过固定在滤材上的微生物膜，进一步分解水中的有机污染物和一部分氮磷污染物，从而提升水质。

尾水进入消毒模块，这一阶段主要通过紫外线消毒或臭氧消毒技术去除水中的病原微生物，如细菌、病毒和寄生虫等。紫外线消毒技术利用紫外线对微生物的 DNA 进行破坏，达到杀菌效果；臭氧消毒则利用臭氧强氧化性杀死微生物，确保净化后的水体不含病原菌，符合水质安全标准。

3.养殖尾水净化装置方案设计

3.1 装置结构设计

该养殖尾水净化装置采用模块化设计，包含预处理、物理净化、化学净化、生物净化和消毒五个主要模块。首先，预处理模块通过粗格栅和沉淀池去除大颗粒悬浮物，减轻后续净化负担。接着，物理净化模块利用过滤系统和超滤技术去除细小颗粒和胶体物质，提升水体清洁度。化学净化模块使用絮凝剂去除水中的氮、磷等营养盐，防止水体富营养化。生物净化模块通过活性污泥法或生物膜法降解水中的有机污染物，进一步改善水质。最后，消毒模块利用紫外线或臭氧消毒技术去除病原微生物，确保水质安全。该装置通过模块之间的协同作用，形成高效的净化流程，能有效去除养殖尾水中的污染物，满足环保和水质回用要求。

3.2 处理流程

养殖尾水的处理流程包括多个阶段。首先，尾水通过预处理模块，使用粗格栅和沉淀池去除大颗粒悬浮物，减少后续处理负担。然后，尾水进入物理净化模块，通过多级过滤和超滤技术去除细小颗粒物和胶体物质，提升水质清洁度。接着，水流进入化学净化模块，添加絮凝剂或沉淀剂去除氮磷等营养盐，防止水体富营养化。经过化学处理后，水进入生物净化模块，利用活性污泥法或生物膜法降解有机污染物，降低水中的 BOD 和氮磷含量。最后，尾水经过消毒模块，采用紫外线或臭氧消毒技术杀灭病原微生物，确保水质安全。处理后的尾水达到标准后，可以排放或回用，如用于农业灌溉或水产养殖中的循环用水。

4.装置性能评估与优化

4.1 性能评估

装置的性能评估主要通过几个关键指标进行：首先，评估其对污染物的去除效果，装置应能高效去除悬浮物、氮磷等污染物，达到标准排放或回用要求，如氨氮去除率应超过 90% ，总磷去除率超过 85% 。其次，处理后水质需符合水质标准，主要指标如溶解氧、pH 值、BOD 等应保持在适宜范围，确保无二次污染。同时，评估装置的能源消耗与运行成本，确保其具备较低能耗和经济性。最后，稳定性也是重要评估指标，装置应能在不同养殖密度和污染浓度下稳定运行，保证净化效果的持久性和可靠性。

4.2 性能优化

性能优化主要从以下几方面进行：优化物理净化模块，提高过滤系统和超滤膜的效率，增强对细颗粒物和有害物质的去除能力；强化化学净化阶段，精准控制絮凝剂的投加量，提升氮磷去除效果；提高生物净化效率，通过优化生物反应池设计和引入膜生物反应器（MBR）技术，增强有机物和氮磷的降解能力；优化消毒模块，提高紫外线或臭氧消毒的效率，确保病原微生物的彻底消除；引入智能监控系统，实现自动化调节和精准控制，提升系统稳定性与经济性。此外，可通过能量回收系统减少能源消耗，进一步提升装置的资源利用率。

5.结论

本研究设计的养殖尾水净化装置，通过集成物理、化学和生物净化技术，能够高效去除养殖尾水中的悬浮物、有机污染物、氮磷等营养盐以及病原微生物，满足水质排放和回用标准。装置的模块化设计使其具备良好的灵活性和可扩展性，能够根据不同规模和需求进行定制化配置。同时，装置在运行中表现出较低的能源消耗和良好的经济性，具有较强的环境适应性和可持续发展潜力。通过持续的技术优化与智能化控制，装置的净化效率和稳定性能够进一步提升，为水产养殖业提供了一种有效的环保技术方案，助力水资源的高效利用和生态环境保护。

参考文献

[1]邹凯波,杨智,戍国标,等.洱海流域低污染水回用现状与潜力分析及对策[J/OL].环境工程技术学报,1-15[2025-02-28].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.5972.X.20250127.1506.008.html.

[2]彭祥,陈科,龚雪梅,等.气浮工艺在给水厂尾水回用中的应用[J].给水排水,2024,60(12):33-38.DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2024.04.03.0002.

[3]余勇江,连英丽,陈胜锋,等.水产养殖系统中的脱氮微生物及技术研究进展[J/OL].微生物学通报,1-14[2025-02-28].https://doi.org/10.13344/j.microbiol.china.241071.

基金来源：大学生创新创业训练计划项目项目编号：202410876005课题名称：净水渔业---全国领先养殖尾水净化装置开拓者