王磊，王文君，王東亮

（煙臺市海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報中心，山東 煙臺 264003）

黨的十八大以來，黨中央高度重視生態(tài)文明建設(shè)，將其納入“五位一體”總體布局，提出了“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)文明理念。2022 年1 月，生態(tài)環(huán)境部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)海水養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境監(jiān)管的意見》，對加強(qiáng)陸基海水養(yǎng)殖尾水治理方面提出了明確要求。海水養(yǎng)殖業(yè)由于歷史原因，存在經(jīng)營管理粗放、長期無序發(fā)展、養(yǎng)殖尾水普遍缺乏處理、污染海洋環(huán)境等問題[1]，同時由于養(yǎng)殖品種和方式的不同，尾水排放方式多樣、排放頻次不一、水質(zhì)差別大、整治難度非常高，目前行業(yè)內(nèi)還未出臺明確的海水養(yǎng)殖尾水整治規(guī)范，也缺乏操作簡單、投入較少、效果較好的治理技術(shù)方案。現(xiàn)以山東煙臺某陸域海水工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖場養(yǎng)殖尾水綜合整治示范項目為例，設(shè)計了海水工廠化養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)模塊，通過整合收集養(yǎng)殖尾水，在廠區(qū)范圍內(nèi)建設(shè)沉淀池、微濾機(jī)、蛋白分離器、生物處理池等設(shè)施設(shè)備，實現(xiàn)養(yǎng)殖尾水水質(zhì)提升和規(guī)范化管理。

1 項目概況

該項目位于山東半島東北部，工程區(qū)影響最大的波向為北向和西北向，水深較淺，大部分位于設(shè)計低水位以上，波浪到達(dá)岸邊均已破碎，本工程設(shè)計極波浪要素均采用極限波高，最大波浪高1.5 m；工程區(qū)內(nèi)土層分布較穩(wěn)定，自上而下依次為沖填砂、含黏性土粉砂、粉砂。該水產(chǎn)養(yǎng)殖場共有8 個養(yǎng)殖車間，養(yǎng)殖總水體6 000 m3，主要養(yǎng)殖許式平鲉和海參育苗保苗，其中魚類養(yǎng)殖車間尾水為持續(xù)性排放，海參養(yǎng)殖車間尾水為間歇式排放。養(yǎng)殖尾水在每個車間后端直接排放入海，高峰期每天總排放量2 000 m3。在高密度養(yǎng)殖環(huán)境下，水體中殘餌、糞便形成速度較快，且海參養(yǎng)殖主要投喂海底泥，倒池期間需要沖刷養(yǎng)殖池，導(dǎo)致該水產(chǎn)養(yǎng)殖場養(yǎng)殖尾水中的懸浮物和氮、磷營養(yǎng)鹽濃度較高[2]。

項目在廠區(qū)內(nèi)新建1 個沉淀池，改造已有的1 個蓄水池為生物處理池，將8 個車間的尾水經(jīng)管道整合導(dǎo)流至沉淀池，快速沉淀去除大部分大顆粒、易沉降懸浮物；沉淀池污泥通過污泥泵抽取，用1 臺板式壓濾機(jī)壓制成泥餅，泥餅可回收作為海參飼料，濾液返回沉淀池；沉淀池上清尾水進(jìn)入1 臺微濾機(jī)、1 臺蛋白分離器，逐級過濾從大到小的懸浮物顆粒及膠狀物質(zhì)，過濾后尾水排入生物處理池，通過光合細(xì)菌等微生物和藻類吸收氮、磷營養(yǎng)鹽后，經(jīng)排水溝渠溢流排放入海。實現(xiàn)了將原有的8 個入海排污口合并為1 個入海排污口，每年可以處理養(yǎng)殖尾水40 萬m3，減少24 t 顆粒懸浮物、0.8 t 總氮和0.04 t 總磷排海，并對海水養(yǎng)殖尾水進(jìn)行了有效再利用，增加了經(jīng)濟(jì)效益。

2 工藝設(shè)計

本項目采用模塊化設(shè)計，通過污染物高效沉降、污染物逐級高效過濾、過濾增氧一體化、多層級生物處理等集成創(chuàng)新技術(shù)手段，高效處理海水養(yǎng)殖尾水。具體處理工藝流程為：養(yǎng)殖車間排放養(yǎng)殖尾水—排水渠（管道）—沉淀池—微濾機(jī)—砂濾罐—蛋白分離器—生物處理池—溝渠溢流排放（圖1）。

圖1 海水養(yǎng)殖尾水處理工藝流程

圖2 槽滲排水方式

2.1 沉淀池

本項目魚類養(yǎng)殖車間為持續(xù)排放尾水狀態(tài)，但懸浮物濃度較低；海參養(yǎng)殖車間尾水主要在倒池期間集中排放，水量不大但懸浮物濃度較高，根據(jù)排放特點和廠區(qū)條件，設(shè)計沉淀池長20 m，寬8 m，深3 m，能容納水體積480 m3，平均水體停留時間約6 h，在廠區(qū)內(nèi)沙地上進(jìn)行土方挖掘和平整，整體為平流式嵌入地下的地下池，配備1 臺泥漿泵和1 部高壓水槍，在每日海參養(yǎng)殖倒池?fù)Q水沉淀后抽取底泥，并沖洗沉淀池和排水閥門，防止淤塞。養(yǎng)殖尾水經(jīng)沉淀池停留沉淀后，可去除大部分大顆粒懸浮物和部分高錳酸鹽指數(shù)（IMn），并減輕后續(xù)過濾系統(tǒng)的壓力。其他養(yǎng)殖類型的海水工廠化養(yǎng)殖單位，可以根據(jù)自身養(yǎng)殖規(guī)模和養(yǎng)殖特點，合理設(shè)計沉淀池大小，魚類養(yǎng)殖懸浮物濃度較低，可以根據(jù)養(yǎng)殖尾水排放量，匹配較短水體停留時間的沉淀池，海參和對蝦養(yǎng)殖懸浮物濃度較高，可以延長水體停留時間，有條件的可設(shè)置二級沉淀池，以獲得更好的沉淀處理效果。

2.2 板框壓濾機(jī)

板框壓濾機(jī)具有過濾推動力大、濾餅含固率高、濾液清澈、固體回收率高等優(yōu)點[3]，非常適用于海水養(yǎng)殖尾水污泥的脫水固化處理。該設(shè)備由交替排列的濾板和濾框構(gòu)成一組濾室，濾板表面有溝槽，其突出部位用以支撐濾布，濾框和濾板的邊角上有小孔，濾液在壓力下，通過濾布、沿溝槽與孔道排出濾機(jī)，使污泥脫水。沉淀池的污泥經(jīng)污泥泵抽出后，經(jīng)壓濾機(jī)壓濾成濾餅排出系統(tǒng)，過濾液返回沉淀池，濾餅曬干后可以作為海參飼料進(jìn)行二次利用。

2.3 自動反沖洗微濾機(jī)

自動反沖洗滾筒微濾機(jī)包含了箱體、滾筒、濾網(wǎng)、集污槽、滾筒電機(jī)、反沖洗水泵、噴嘴、密封裝置等配件組成。利用一個可轉(zhuǎn)動的PVC 滾筒來進(jìn)行過濾，滾筒外部有一層致密的316 不銹鋼篩網(wǎng)，滾筒通過齒輪由一臺電機(jī)驅(qū)動，尾水通過進(jìn)水口進(jìn)入滾筒內(nèi)部，水中懸浮物會被濾網(wǎng)過濾，當(dāng)濾網(wǎng)透水性下降時，箱內(nèi)水位下降，啟動反沖洗。通過微濾機(jī)，可以過濾掉粒徑80 μm 以上的懸浮物顆粒[4]。

2.4 砂濾罐

砂濾罐廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)，缸體一般為玻璃纖維增強(qiáng)材料纏繞而成，具有強(qiáng)度高，壽命長，耐腐蝕，耐老化等特點，通過填充石英砂來過濾泥沙懸浮物、膠體有機(jī)物和金屬離子。通過砂濾罐能有效過濾掉粒徑10 μm 以上的懸浮物顆粒[5]。

2.5 蛋白分離器

蛋白分離器是一種通過氣浮分離原理，去除水中固體懸浮物的水處理設(shè)備，通過一定方法，在其反應(yīng)桶內(nèi)制造大量的細(xì)小氣泡后，氣泡在浮力作用下緩慢上升，利用氣泡與液體接觸的表面張力，使氣泡吸附水中的小顆粒懸浮物、黏性膠體等物質(zhì)，并在設(shè)備頂端集中后排出，潔凈水體從設(shè)備底部排出，達(dá)到處理效果[6]。本項目采用PP-PVC材料制造的耐海水腐蝕蛋白分離器，可以去除絕大部分懸浮物顆粒和膠體物質(zhì)，有效降低懸浮物和IMn濃度，同時蛋白分離器可以大幅增加水中的含氧量，有利于后續(xù)生物處理池中微生物活性的增加，有利于微生物通過生化反應(yīng)更高效的去除尾水中的氮、磷等污染物。

2.6 生物處理池

改建廠區(qū)內(nèi)原有的蓄水池為養(yǎng)殖尾水生物處理池，該池長40 m，寬30 m，深3 m，能容納水體體積約3 600 m3，水體停留時間43.2 h。在生物處理池內(nèi)投放光合細(xì)菌等好氧有益菌，養(yǎng)殖硬毛藻（2 000 kg/hm2），增設(shè)以海馬齒、西洋海筍等耐海水陸生植物為主的生態(tài)浮床（1 500 m2/hm2），吸收氮、磷營養(yǎng)鹽。低密度養(yǎng)殖對蝦、海參、貝類和梭魚等水產(chǎn)動物，構(gòu)建多層次綜合生物處理體系，既降低養(yǎng)殖尾水中氮、磷營養(yǎng)鹽，又能做到養(yǎng)殖尾水二次利用，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

部分規(guī)模較大的海水工廠化魚類養(yǎng)殖單位，每日用水量約達(dá)到養(yǎng)殖水體的3 倍左右，能耗較大，由于養(yǎng)殖尾水中各項目污染物濃度較低，在經(jīng)過前幾步處理后，可以通過建設(shè)三級生物過濾池進(jìn)行生物過濾，第一級生物濾料采用比表面積為100 m2/m3的立體彈性濾料；第二級采用比表面積為200 m2/m3的立體彈性濾料；第三級采用比表面積為380 m2/m3的多孔網(wǎng)狀生物濾料。通過構(gòu)建光合細(xì)菌為主的生物過濾體系來消耗氮、磷營養(yǎng)鹽。處理后的尾水，通過負(fù)壓脫氣去除有害氣體，然后進(jìn)行紫外燈殺毒，最后通過納米微孔增氧管對尾水進(jìn)行增氧，再進(jìn)入養(yǎng)殖車間使用，實現(xiàn)了養(yǎng)殖用水的循環(huán)利用，大大降低了能耗。

2.7 溢流槽

為了保護(hù)海灘地貌，避免排放的養(yǎng)殖尾水沖刷沙灘，在養(yǎng)殖排放口構(gòu)筑1 個溢流槽，通過槽滲方式排水。其主要技術(shù)原理是通過構(gòu)建調(diào)節(jié)池、擴(kuò)散孔和滲濾床，將尾水滲漏至沙灘下進(jìn)行排放，從而避免養(yǎng)殖尾水直接沖擊沙灘。其中調(diào)節(jié)池作為采樣點和測流渠，主要起到暫時蓄水、增加水流停留時間的作用，一般應(yīng)建設(shè)在場內(nèi)或場外無沙灘處；擴(kuò)散孔主要連接調(diào)節(jié)池和滲濾床，通過在調(diào)節(jié)池池壁構(gòu)造一系列直徑1~2 cm 的小孔，將尾水導(dǎo)入滲濾床；滲濾床主要由石塊、貝殼等填料組成，圍繞調(diào)節(jié)池而建，貝殼在最底層，中間層為石塊，最上層覆蓋海沙，保持與周圍沙灘的環(huán)境一致，見圖（a）（b）。

本項目建設(shè)調(diào)節(jié)池長20 m，寬5 m，深2 m，容納水體200 m3；外圍建設(shè)滲濾床厚度1 m，總?cè)莘e約100 m3，下底與調(diào)節(jié)池池底齊平。其他類型海水工廠化養(yǎng)殖單位可以根據(jù)自身實際情況，采取鋪設(shè)地下入海管道、構(gòu)建人工潛流濕地等方式，實現(xiàn)尾水排放，做到不破壞當(dāng)?shù)氐孛?，并盡量將建設(shè)設(shè)施設(shè)計與周圍環(huán)境相適宜。

3 結(jié)語

本項目通過模塊化設(shè)計，具有構(gòu)造設(shè)計簡便、投入資金量少、處理效果顯著等特點，并可以根據(jù)不同養(yǎng)殖單位的實際情況，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計單元變化，做到“一口一策”，解決了目前國內(nèi)海水工廠化養(yǎng)殖對近岸海域的海洋環(huán)境壓力難題，應(yīng)用前景十分廣闊，普遍適用于我國北方海水工廠化養(yǎng)殖單位。該項技術(shù)對提升漁業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施質(zhì)量、促進(jìn)傳統(tǒng)漁業(yè)向現(xiàn)代漁業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展、降低海水養(yǎng)殖對海洋環(huán)境的影響和保障水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)健康高質(zhì)量發(fā)展，具有重要意義。