1、第四章第四章 养殖废水成分与性质养殖废水成分与性质4.1 养殖废水的成分养殖废水的成分 养殖废水的成分较为复杂，概括起来主要包括：无机无毒物、无机有毒物、有机无毒物、有机有毒物、病原微生物、寄生虫等。在水产养殖环境中，养殖废水中的主要污染物包括粪便、残饵、微生物聚合体等形成的有机固体颗粒，水体中溶解的氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐以及其它无机物等,其它包括重金属以及寄生虫和病原微生物等等。无机无毒物无机无毒物：如砂、土等颗粒状的污染物，和有机颗粒性污染物混合在一起，统称为悬如砂、土等颗粒状的污染物，和有机颗粒性污染物混合在一起，统称为悬浮固体，使水变浑浊。还有酸、碱、无机盐类物质，特别是含有较为丰富的
2、氮、浮固体，使水变浑浊。还有酸、碱、无机盐类物质，特别是含有较为丰富的氮、磷等营养物质。磷等营养物质。无机有毒物：无机有毒物：非金属非金属无机毒性物质如氰化物（无机毒性物质如氰化物（CN）、砷（）、砷（As）;金属金属毒性物质如汞（毒性物质如汞（Hg）、铅（）、铅（Pb）、铬（）、铬（Cr）、镉（）、镉（Cd）、铜（）、铜（Cu）、）、镍（镍（Ni）等。）等。有机无毒物：有机无毒物：各种含有蛋白质、脂肪和碳水化合物等有机物质。各种含有蛋白质、脂肪和碳水化合物等有机物质。有机有毒物：有机有毒物：多属人工合成的有机物质，如一些水产药品，有机含氯化合物、醛、酮和多属人工合成的有机物质，如一些水产药品
3、，有机含氯化合物、醛、酮和芳香族氨基化合物等。芳香族氨基化合物等。在水产养殖环境中，对养殖对象具有较大危害，同时也是对环境产生较大在水产养殖环境中，对养殖对象具有较大危害，同时也是对环境产生较大污染的养殖废水成分主要包括污染的养殖废水成分主要包括氨氮，亚硝酸盐，硝酸盐，固体颗粒和磷氨氮，亚硝酸盐，硝酸盐，固体颗粒和磷等。等。4.1.1毒性参数毒性参数 半数致死剂量半数致死剂量(median lethal dose，LD50)是指引起一群受试对象引起一群受试对象50%个体死亡所需的剂量个体死亡所需的剂量。与LD50概念相同的剂量单位还有半致死浓度（LC50)和半数抑制浓度或半数失能浓度（IC50
4、)。LC50 是指能引起一群受试对象是指能引起一群受试对象50%个体死亡所需的浓度个体死亡所需的浓度。IC50是指一种毒物能将某种酶活力抑制50%所需的浓度。绝对致死剂量（绝对致死剂量（absolute lethal dose，LD100）指某试验总体中引起一组受试动物全部死亡的最低剂量。最小致死剂量（最小致死剂量（minimal lethal dose，MLD或或MLC或或LD01）指某试验总体的一组受试动物中仅引起个别动物死亡的剂量，其低一档的剂量即不再引起动物死亡。亚慢性毒性：亚慢性毒性：指机体在相当于1/20左右生命期间，少量反复接触某种有害化学和生物因素所引起的损害作用。慢性毒性慢性
5、毒性：指外源化学物质长时间少量反复作用于机体后所引起的损害作用。4.1.2 影响毒物毒性的因素影响毒物毒性的因素（1）温度）温度 一般认为，水温升高，有毒物质的毒性增强。当毒物的浓度一定时，温度每升高10，受害生物的存活时间减少一半。（2）溶解氧）溶解氧 温度及毒物浓度一定时，溶解氧减少，有毒物质的毒性往往增强。其原因是：溶氧不足时，生物为了获得足够氧气，呼吸及循环系统加速运行，流过鳃丝的水量增加，进入体内的毒物增多，并被血液迅速带至各敏感部位，产生毒害。（3）pH值值 pH值超出5-10的范围时，其本身就对水生生物不利。即使pH在适宜范围内变动，也会改变某些毒物的毒性。如pH升高，氨的毒性增
6、强，而氰化物、硫化物的毒性降低，多数金属盐类也会由于析出氢氧化物或碳酸盐等的沉淀或络合物，导致金属离子浓度的降低，从而使毒性降低。（4）硬度）硬度 许多金属离子的毒性，在软水中要比硬水中强得多。（5）联合作用）联合作用 当一种或数种物质同时存在于养殖水体中时，其中的某些成分之间可能发生相加、拮抗、协同等联合作用，从而影响各自的毒性。金属离子钛铬铁镍铜锌镉铅毒性比14.6157724155003675.533部分金属离子在软水与硬水中的毒性比部分金属离子在软水与硬水中的毒性比4.2 养殖废水的性质养殖废水的性质4.2.1氨氮的毒性氨氮的毒性 氨氮来源：氨氮来源：外源；内源：外源；内源：尿液和粪便
7、、残饵、动物尸体尿液和粪便、残饵、动物尸体养殖对象氮的排泄途径：养殖对象氮的排泄途径：主要是通过鳃的渗透和离子交换作用等。影响养殖对象氨氮排泄率的主要因素：影响养殖对象氨氮排泄率的主要因素：饲料的组成、投喂措施、养殖对象对饲料的消化吸收率、水温、溶解氧以及一些其它因素。养殖对象的氨氮排泄量可以表示为：养殖对象的氨氮排泄量可以表示为：Kg TAN=WTRFNDNMNE 其中：其中：WT，鱼体重，鱼体重 RF，每日投喂量，每日投喂量 ND，饲料中氮的含量，饲料中氮的含量 NM，蛋白质的代谢率，蛋白质的代谢率 NE，代谢的氮中氨氮的比例，代谢的氮中氨氮的比例0 02 2 0 04 4 0 06 6
8、0 08 8 0 00 02 24 46 68 81 1 0 0T T i i m m e e a a f f t t e e r r f f e e e e d d i i n n g g(h h）m m g g-N N/k k g g f f i i s s h h/h h摄食后鱼类的氨氮代谢变化规律摄食后鱼类的氨氮代谢变化规律 鱼类一般在摄食鱼类一般在摄食4小时小时后，氨氮代谢达到高峰，大概在后，氨氮代谢达到高峰，大概在8个个小时后小时后，代谢量逐步下降。不同的鱼类氨氮的排泄率相差很，代谢量逐步下降。不同的鱼类氨氮的排泄率相差很大，约为大，约为鱼类摄食量的鱼类摄食量的30%左右。左右。鱼
9、类的氨氮排泄率鱼类的氨氮排泄率种类种类氨氮排泄率氨氮排泄率（g TAN-N/kg diet/day)g TAN-N/kg diet/day)备注备注虹鳟虹鳟60.4-78.560.4-78.5Fycon(1977)Fycon(1977)虹鳟虹鳟20-3020-30Wester(1981)Wester(1981)虹鳟虹鳟3838Gunther(1981)Gunther(1981)马哈鱼马哈鱼3232Speece(1973)Speece(1973)总结总结20-78.520-78.5 关于氨氮对鱼类的慢性和急性毒性浓度问题，迄今为止还存在着很多争议，特别是各种毒性试验数据报道，即使是对同种鱼类，也
10、可能相差几倍。但是不管怎样，较高浓度的氨氮会对养殖对象产生一定的毒性，还是一个共识。氨氮的毒性表现主要包括：引起渗透压失衡；肾脏坏死；内源性氨氮代谢困难引起的生理和神经问题；鳃丝损伤；生长缓慢和引起死亡。氨氮的96h-LC50致死浓度报道范围为：0.32-3.10 mg/L NH3-N。影响氨氮毒性的因素：影响氨氮毒性的因素：1、pH的影响的影响 通常认为NH3的毒性大，所以pH越高，NH3的比例越高，TAN的毒性越大。2、溶解氧的影响、溶解氧的影响 氨氮的毒性与溶解氧的浓度成反比。3、温度、温度 一般认为，温度越高氨氮的毒性越强。4、二氧化碳、二氧化碳 二氧化碳浓度越高，引起窒息的概率越大。
11、5、盐度、钙，钠粒子等（海水、硬水毒性小）、盐度、钙，钠粒子等（海水、硬水毒性小）6、鱼类自身的影响、鱼类自身的影响 幼鱼对氨氮浓度更加敏感，大鱼对氨氮的抵抗力更强。水生环境中氨氮的安全标准水生环境中氨氮的安全标准u欧洲内陆渔业咨询委员会：在欧洲内陆渔业咨询委员会：在0.021mgL；u 美国环境保护署：美国环境保护署：0.016mgL。u 我国渔业水质标准我国渔业水质标准0.02mg/L不同氨氮浓度的影响和安全浓度不同氨氮浓度的影响和安全浓度类型类型氨氮浓度氨氮浓度（mg NHmg NH3 3-N/L)-N/L)备注备注鳟鱼鳟鱼0.0060.006鳃损伤鳃损伤虹鳟虹鳟0.01250.0125
12、生理组织变化，生长生理组织变化，生长缓慢缓慢EIFACEIFAC0.0210.021慢性毒性慢性毒性EPAEPA0.0160.016安全安全4.2.2亚硝酸盐的毒性亚硝酸盐的毒性 亚硝酸盐通常被养殖对象以以NO2-形式透过鳃吸收到血形式透过鳃吸收到血液中液中，血液中亚硝酸盐的浓度可以达到周围环境的10倍以上，或者直接以或者直接以HNO2的形式的形式，溶解于脂类中进入鱼体。亚硝酸毒性原理：亚硝酸毒性原理：亚硝酸从血浆进入血红细胞血浆进入血红细胞，氧化铁到三价铁氧化铁到三价铁，形成形成氧化血红素氧化血红素，氧化血红素不能运输氧，从而引起缺氧和机理损伤等一系列反应。亚硝酸毒性表现：亚硝酸毒性表现：引
13、起组织机理的改变，肝功能损伤；引起组织机理的改变，肝功能损伤；增加血液中氧化血红素含量，引起氧运输困难；增加血液中氧化血红素含量，引起氧运输困难；使鱼类生长速度减慢和引起窒息死亡等。使鱼类生长速度减慢和引起窒息死亡等。亚硝酸盐的96h-LC50致死浓度类型类型浓度（浓度（mg/lmg/l）虹鳟虹鳟0.24-3.90.24-3.9鲶鱼鲶鱼7.57.5团头鲂团头鲂4545罗非鱼罗非鱼1616鲈鱼鲈鱼140140总范围总范围0.24-1400.24-140影响亚硝酸毒性的因素影响亚硝酸毒性的因素1）氯离子：）氯离子：氯离子的浓度越高，亚硝酸的毒性越低。1 mg/L的氯离子可以补偿0.37 mg/L的
14、NO2-N.2）其它阴离子：）其它阴离子：溴粒子，碳酸氢根离子，硝酸根离子等两价和三价离子的影响较小。3）阳离子：）阳离子：钙、钾、钠和镁离子等可以降低毒性，它们 可以阻止氯离子的流失，从而阻止吸收亚硝酸。4）酸度：）酸度：在正常pH 范围，酸度对亚硝酸毒性的影响很小。5）溶解氧：）溶解氧：低溶解氧浓度可以增加毒性。6）温度：）温度：一般来讲，低温可以降低毒性。7）鱼的规格：）鱼的规格：鱼的规格越小，抵抗力越强，但是差异不明显。8）鱼种差异：）鱼种差异：不同鱼种对亚硝酸的抵抗力差异很大。4.2.3 硝酸盐的毒性硝酸盐的毒性 硝酸盐的主要来源：硝酸盐的主要来源：硝化反应的产物；其它水生生物的代谢
15、产物。主要毒性表现：主要毒性表现：降低免疫功能、引起生化和病理反应以及可能引起死亡等。对硝酸盐毒性方面的研究比较少。有报道称，鲈鱼在低于38 mg/L的养殖水中的生长速度大于在高硝酸盐的水体中的生长速度，也有报道称硝酸盐的影响浓度为200 mg/L。一般认为，几百个PPM浓度硝酸盐的影响甚微。4.2.4 固体颗粒的危害固体颗粒的危害o 直接损害鱼鳃；直接损害鱼鳃；o 对生物过滤器的堵塞；对生物过滤器的堵塞；o 腐化产生氨、腐烂而增加氧的需求；腐化产生氨、腐烂而增加氧的需求；o 限制循环水系统的容量限制循环水系统的容量等等。第五章第五章 养殖污水处理的基本原则和方法养殖污水处理的基本原则和方法5
16、.1 养殖污水处理的基本原则养殖污水处理的基本原则(1)系统适用性：系统适用性：满足养殖对象的生物学要求，包括池体、水质、光照、增氧等。v最大限度地满足养殖生物的最佳生长条件；v工艺要求简单，操作方便；v立足国情，适应从业者的管理水平和知识结构；v适应多品种及养殖品种不同生产阶段的要求；v易损设备和器件更换方便、容易购置。(2)系统的可靠性：系统的可靠性：v 系统应满足长期、稳定、不间断运行，少用易损部件并准备备用件，确保养殖物的正常生长；v系统设备能够耐潮、耐腐蚀、耐低温；v对生产有重要影响的装置应安装报警和自动控制装置。如紧急增氧装置、水泵报警装置、水质水位自动检测报警装置等。(3)系统的
17、经济性：系统的经济性：v 设备造价低、投资小，适应不同养殖生产者的需要；v系统运行费用低；v尽量一水多用，采用重复用水和循环用水系统。(4)养殖废水的后处理养殖废水的后处理:养殖废水中的污染物质，都是在生产过程中进入水中的残饵以及粪便等固体有机物和氮磷等。如果能将这些物质加以回收，便可变废为宝，化害为利，既防止了污染危害，又创造了财富，同样有广阔的前景。如利用养殖废水灌溉农田，可以降低肥料的用量，目前发展起来的鱼、藻（菜）、贝共生系统鱼、藻（菜）、贝共生系统等，都可以降低成本，减少污染。(5)处理后的水质符合渔业水质标准。处理后的水质符合渔业水质标准。(6)采用新技术。采用新技术。5.2 处理
18、程度的确定处理程度的确定 废水排放之前需要处理到何种程度，是选择废水处理方法的重要依据。在确定处理程度时，首先应考虑如何防止水体受到污染，保障水环境质量，同时也要适当考虑水体的自净能力。循环水养殖水处理程度直接关系到成本投入和经济效益。通常采用有害物质、悬浮固体、溶解氧和生化需氧量有害物质、悬浮固体、溶解氧和生化需氧量这几个水质指标来确定水体的容许负荷，或废水排入水体时的容许浓度，然后再确定废水排放前所需要处理的程度，并选择必要的处理方法。(1)按水体的水质要求：按水体的水质要求：根据根据水环境质量标准或其他用水标准水环境质量标准或其他用水标准对水体水质目标的对水体水质目标的要求，将废水处理到
19、出水符合要求的程度。要求，将废水处理到出水符合要求的程度。(2)按处理厂所能达到的处理程度：按处理厂所能达到的处理程度：对于城市污水来说，目前发达国家多普及以沉淀和生对于城市污水来说，目前发达国家多普及以沉淀和生物处理为主的二级处理。我国要求各地城镇污水处理厂出水物处理为主的二级处理。我国要求各地城镇污水处理厂出水悬浮固体和悬浮固体和BOD，均不超过，均不超过30 mg/L(即所谓即所谓“双双30“标准标准)、甚至甚至20 mg/L(双双“20”标准标准)，以此来确定应有的处理程度。，以此来确定应有的处理程度。对于工厂化养殖污水的处理要求达到二类水质指标。对于工厂化养殖污水的处理要求达到二类水
20、质指标。(3)考虑水体的稀释和自净能力：考虑水体的稀释和自净能力：当水体的环境容量潜力很大时，利用水体的稀释和自净当水体的环境容量潜力很大时，利用水体的稀释和自净能力，能减少处理程度，取得一定的经济利益，但需慎重考能力，能减少处理程度，取得一定的经济利益，但需慎重考虑。虑。养殖水处理的最基本过程养殖水处理的最基本过程 循环水养殖最关注的是氮循环氮循环。在多种微生物作用下，经过一系列的反应，氮元素从有机到无机，以氨氮的形式存在，然后氧化成为NO2-N，进一步氧化成为NO3-N。其中氨氮和氨氮和NO2-N对鱼类的毒性很大，我国渔业水质标准中对此有严格的规定。水产养殖的日常水质控制也主要是针对溶解氧
21、、温度、溶解氧、温度、pH、氨氮和、氨氮和NO2-N等指标。在自然界中，一旦局部水域氨氮和NO2-N浓度偏高，鱼类就会逃离该水域，降低局部的生物密度，保持生物链的结构合理。但对工厂化高密度水产养殖，由于水体的限制必须通过人为调控措施来控制水体中氨氮和NO2-N的浓度。完整的脱氮过程如下：含氮有机物质含氮有机物质 NH4+-N NO2-N NO3-N 氮气氮气氮的转化过程氮的转化过程1.含氮有机物质含氮有机物质 NH4+-N）转化）转化 氨化过程微生物特别多，不需要人为控制就可以完成。2.（NH4+-N NO2-N NO3-N）的转化）的转化 亚硝化细菌、硝化细菌。养殖水体中亚硝化细菌的最大浓度
22、为2.50106 个个/L,硝化细菌为2.00106 个个/L。理论，能够完全转化的NH4+-N浓度在0.2mg/L以内。以目前的养殖密度和投饲量，如果不进行水处理，NH4+-N浓度很快会上升到1.0mg/L，单依靠水体中自有微生物，不能完全将NH4+-N、NO2-N转化为NO3-N。3.NO3-N 氮气的转化氮气的转化 需要严格的厌氧环境，循环水养殖条件下，很难在水体中形成厌氧环境，如果不换水，NO3-N浓度会持续增高。NO3-N对于鱼类的毒性作用不是特别大，但长期积累，达到6070mg/L以上时，也会对于鱼类造成危害。在从NH4+-N转化为NO2-N，再转化为NO3-N的过程，需要消耗氧气
23、，pH也相应产生变化。因此养殖水处理实际上是利用生物滤池聚集亚硝化细菌、硝化细菌，促进水体中NH4+-N转化为NO2-N，再转化为NO3-N的过程。在这个过程中，需要调节pH和溶解氧，使之同时适合养殖需要和氮的转化。工业污水处理过程中，污水中的COD，常高出溶解氧饱和值的几倍、十几倍。所以污水处理的整个流程，始终伴随厌氧环境，可以实现完全的脱氮。5.3.2养殖水处理的方法养殖水处理的方法 养殖水处理和工业污水处理、泳池水处理之间的差别：1.污水成分不同污水成分不同养殖水污物种类少，污物含量变化小，生化过程耗氧量低。养殖水污物种类少，污物含量变化小，生化过程耗氧量低。工业污水氨工业污水氨-氮、亚
24、硝酸氮含量氮、亚硝酸氮含量3070mgL；泳池污水氨泳池污水氨-氮、亚硝酸氮、亚硝酸-氮含量均在氮含量均在1020mgL；养殖污水，氨养殖污水，氨-氮、亚硝酸氮含量约在氮、亚硝酸氮含量约在0.010.20mgL。2.处理水质的要求不同处理水质的要求不同 养殖处理的污水属微污染水，水质范围、标准，要细致、养殖处理的污水属微污染水，水质范围、标准，要细致、狭窄的多。狭窄的多。3.处理目的不同处理目的不同v 工业污水处理是把工业、农业等各个行业的废水，经过处理，变成可排放水的过程；v 泳池水处理最重要的是对人体不产生危害，主要是水体的消毒、清洁，强调物理过滤、消毒作用；v 养殖水处理中更重视生化过滤
25、，必须通过微生物作用将氨氮、NO2-N转化。工业污水水质处理目标氨工业污水水质处理目标氨-氮含量氮含量15mg/L；泳池污水处理目标氨泳池污水处理目标氨-氮含量氮含量2mg/；养殖污水氨养殖污水氨-氮含量氮含量0.02mg/L，亚硝酸，亚硝酸-氮氮0.02mg/L。循环水养殖的特殊性循环水养殖的特殊性 伴随着微生物对于氨氮、伴随着微生物对于氨氮、NO2-N的降解转化，出现循环水养殖与的降解转化，出现循环水养殖与大水面养殖完全不同的变化规律，导致鱼类生长出现一些不适状况：大水面养殖完全不同的变化规律，导致鱼类生长出现一些不适状况：1.pH降低降低 采用循环水养殖后，采用循环水养殖后，pH会下降，
26、并且不稳定。这对会下降，并且不稳定。这对于海水鱼类来说，十分有害。天然海水稳定性极强，导于海水鱼类来说，十分有害。天然海水稳定性极强，导致牙鲆、大菱鲆、石斑鱼等海洋鱼类对于致牙鲆、大菱鲆、石斑鱼等海洋鱼类对于pH变化的适应变化的适应力很低。力很低。2.鱼病治疗时，施药量不同鱼病治疗时，施药量不同 循环水养殖由于使用滤床，水体中导入大量亚硝化循环水养殖由于使用滤床，水体中导入大量亚硝化细菌和硝化细菌以及其它各种微生物，产生新的用药禁细菌和硝化细菌以及其它各种微生物，产生新的用药禁忌、用药量也和以往不同。忌、用药量也和以往不同。3.长期使用循环水养鱼，长期使用循环水养鱼，NO3-N积累，鱼类出现罕
27、见的情况。积累，鱼类出现罕见的情况。设计适合我国情况的，造价低、运行成本设计适合我国情况的，造价低、运行成本低的养殖水处理模式低的养殖水处理模式 1、养殖动物的代谢规律、生物膜的附着规律研究；2、对养殖水处理的原理进行有针对性的深入研究;3、突破技术，而不是照搬技术，因地制宜地采用养殖单 位能够承受的设备、材料，土洋结合;4、重视后期的水质管理 认识到循环水养鱼不是装备设备就可以睡觉了，许多规律需要所有的生产、科研人员一起共同探索和完善。第六章第六章 养殖环境中固体颗粒的控制养殖环境中固体颗粒的控制6.1 综述综述 固体颗粒对循环水养殖系统的影响：（1）直接损害鱼鳃（2）对生物过滤器的堵塞（3
28、）腐化产生氨（4）腐烂而增加氧的需求等。（5）固体颗粒的累积会限制循环水系统的容量。在鳟鱼循环水养殖系统中发现，限制容量和生产的一个主要因素是悬浮颗粒。即便在一个放养密度适度的循环系统中，固体颗粒的浓度也经常超过推荐的上限15mg/L。6.1.1循环水系统中的固体颗粒主要来源：循环水系统中的固体颗粒主要来源：残饵，粪便和微生物聚合体。6.1.2水体中的固体颗粒的分类：水体中的固体颗粒的分类：总悬浮固体颗粒（TSS）和总溶解固体颗粒（TDS）。总悬浮固体颗粒浓度是指在一定容积水中直径超过1微米以上的固体颗粒数量。从化学角度分：从化学角度分：有机和无机成分。有机成分：即挥发性悬浮固体颗粒，可导致耗
29、氧增加和生物污染。无机成分：可以形成沉积的淤泥，对生存环境有不利影响。从物理角度分：从物理角度分：沉淀的固体颗粒（100m）不沉淀固体颗粒（100m）。TSS在养殖系统中的有害影响研究很少，但是悬浮固体颗粒在养殖循环系统中对鱼的死亡有影响。有研究发现5-10m的微小固体颗粒在养殖系统中的累积对鱼类有着致命的影响。6.2 固体颗粒的特征固体颗粒的特征 在水产养殖系统中，悬浮固体颗粒的组成主要是鱼的排泄粪便，残饵和微生物聚合体。粪便：粪便：粪便的产生又取决于摄食率。鲑鳟鱼的粪便排泄率大约为摄食的25%30%。鲶鱼粪便排泄率为摄食的18%43%。甲壳类的粪便排泄率相比较低一些。残饵：残饵：循环水系统
30、中，残饵的成分决定了它可以直接导致固体悬浮物的产生。例如：在鲶鱼池中投放三种不同规格的配合饲料，在轻微搅拌的情况下，经过四个小时的分解，仅有15%25%的配合饲料被溶解，其它的仍以固体的形式存在。研究表明：研究表明：在鲑鳟鱼养殖环境下，在鲑鳟鱼养殖环境下，干饲料、潮湿和鲜饵干饲料、潮湿和鲜饵的残饵的残饵比例各分别为比例各分别为1%5%，5%10%，10%30%。微生物聚合体：微生物聚合体：由于残饵和鱼类粪便中有大量的由于残饵和鱼类粪便中有大量的有机物和养料有机物和养料，使，使得一个系统中产生了不同种类的得一个系统中产生了不同种类的细菌群体细菌群体，这些群体长，这些群体长在水体中、池壁上、水管中
31、和过滤器中，微生物聚合体在水体中、池壁上、水管中和过滤器中，微生物聚合体也是循环水系统中悬浮物的一个重要来源。也是循环水系统中悬浮物的一个重要来源。6.2.1 固体颗粒的物理特征固体颗粒的物理特征悬浮固体的两个最主要的物理特征：密度和颗粒大小组成。密度和颗粒大小组成。悬浮固体在水中的悬浮行为悬浮行为主要是由于它自身的密度密度比水稍高。而固体颗粒的大小组成比例大小组成比例主要取决于固体颗粒的来源、固体颗粒的来源、鱼的规格、温度和水流鱼的规格、温度和水流等。饵料是水环境中固体颗粒产生的主要来源，它的颗粒组成和水体中固体颗粒的大小区别很大。一定量的饲料颗粒被置于蒸馏水中，轻微搅动4小时到饲料破碎。这
32、些饲料悬浮物经过不同的过滤器，干燥并称重得到TSS。图中的数据显示，大部分固体颗粒的直径大于1000m。溶解饲料的固体颗粒重量分配图溶解饲料的固体颗粒重量分配图 5.3%50.9%0.6%1.6%19.7%21.9%6.2.2 水中固体颗粒的去除方法水中固体颗粒的去除方法 小的固体颗粒，需几个小时才可能下降0.5 m，沉淀方法不可行。随着固体颗粒变小，需要使用更为细密的格栅或者筛网等物理过滤装置。又存在频繁的清洗和压头损失的问题。大于100m的固体颗粒采用沉淀法沉淀法大于60m的固体颗粒采用机械筛网机械筛网等过滤器大于20m小于60m的固体颗粒采用多孔介质物理过多孔介质物理过滤装置滤装置 研究
33、结果表明，微细颗粒在水产养殖系统中占主导地位。在鲑鳟鱼养殖水体中，固形物颗粒的大小主要在6-20m之间。因为长时间的沉淀过程中除去了较大的固体颗粒，但对小的固体颗粒几乎没有什么效果。不同水处理方法系统中颗粒组成不同水处理方法系统中颗粒组成 系统1：圆形池+一系列筛网 系统2：圆形池+生物转盘 系统3：圆形池+过滤筛网+砂滤装置+臭氧 系统1：鲑鱼的平均重量是500 g，系统2：鲑鱼的平均重量是50 g，系统3：鲑鱼的平均重量是100 g。每天投喂量为体重的0.7%-0.8%，每天换水率低于养殖池容量的5%。测量的结果：1、三个系统中有相似的固体颗粒尺寸相似的固体颗粒尺寸组成（550m）。2、微
34、细固体颗粒占主导地位微细固体颗粒占主导地位。3、固体颗粒的数量比例随着固体颗粒大小的增大而降低。4、系统2中的固体颗粒数量比例非常高，但固体颗粒直径要小于另两个。直径小于直径小于10m的固体颗粒。系统的固体颗粒。系统1：85%，系统，系统2：95%，系，系统统3：60%。三个系统中。三个系统中95%的固体颗粒的直径小于的固体颗粒的直径小于20m。系统2中的微细固体颗粒所占的容积比最高，小于10微米的固体颗粒系统2占了48%，系统1和3中，分别只占20%和10%。小于20m的固体颗粒：系统1，2和3中分别占总容积的48%，72%和58%。三个养殖系统中固体颗粒数目、体积、平均直径和浓度三个养殖系
35、统中固体颗粒数目、体积、平均直径和浓度水样颗粒数目（107个/L）颗粒体积（109 m3/L）平均直径（m）浓度（mg/L）系统10.312.6611.713系统26.0924.69.316系统30.324.0013.52生物转盘对去除较大颗粒效果良好，去除微细颗粒效果较差生物转盘对去除较大颗粒效果良好，去除微细颗粒效果较差筛网和砂滤池去除较小颗粒效果良好，去除较大颗粒效果较差筛网和砂滤池去除较小颗粒效果良好，去除较大颗粒效果较差在生物转盘的鲈鱼循环水养殖系统中，利用在生物转盘的鲈鱼循环水养殖系统中，利用105，70，30和和1.5m的滤网过滤水样，同样发现大约的滤网过滤水样，同样发现大约67
36、%的固体颗粒直径在的固体颗粒直径在1.5-30m之间。之间。6.3 固体颗粒清除原理和标准固体颗粒清除原理和标准 6.3.1 固体颗粒清除标准固体颗粒清除标准 在水产养殖系统中目前还没有最大固体悬浮颗粒浓度的标准。通过对淡水鱼类的研究，固体悬浮物浓度小于小于25 mg/L对鱼类的危害不明显。大于这个浓度，不同的浓度有着不同的影响。在高密度养殖的情况下，建议TSS浓度小于15 mg/L作为循环水系统的安全标准。但是也有人建议限制在2040 mg/L之间。考虑到微细固体颗粒的影响，只用浓度作标准只用浓度作标准恐怕不妥。无论何时在可能的情况下都要考虑固体颗粒大小的浓浓度分布。度分布。同时，不同鱼的种
37、类对固体颗粒浓度的承受水平鱼的种类对固体颗粒浓度的承受水平也大不相同。6.3.2 固体颗粒清除原理固体颗粒清除原理 对悬浮固体颗粒的移除是一个固/液分离的过程，主要包括：重力分重力分离、过滤、气浮离、过滤、气浮(flotation，也被认为是另一个重力分离装置)。重力分离：主要靠沉淀的原理，包括沉淀池(sedimentation)和水力旋流器（hydrocyclone）等。过滤：主要包括筛网，粒子介质或多孔粒子介质过滤器筛网，粒子介质或多孔粒子介质过滤器。过滤过程是通过固体颗粒从悬浮状态转到过滤介质上完成固液分离。气浮：在气浮过程中，固体颗粒附着在气泡上与水分离开。沉淀池的底部，过滤介质粒子和
38、气泡都可形成与水的接触界面。6.4 固体颗粒的控制方法和设备固体颗粒的控制方法和设备 目前水产养殖系统中常用的物理过滤装置都是从污水过滤系统应用的装置演变过来的。在循环水养殖系统中，水要被循环利用循环利用，必然会导致循环水系统中固体颗粒的积累固体颗粒的积累。这些微细颗粒只靠重力作用进行分离是不可行的，循环水养殖系统中的固体颗粒去除方式和污水处理不同。循环水养殖系统中悬浮固体颗粒去除装置的要求：循环水养殖系统中悬浮固体颗粒去除装置的要求：（1）水力负荷（2）去除微细颗粒的能力（3）水头（Head）损失（4）反冲过程中水的损耗（5）耐生物污泥污染的能力等。水力负荷：水力负荷：单位体积滤料或单位面积
39、滤池每天或每小时可以处理的单位体积滤料或单位面积滤池每天或每小时可以处理的废水水量（如果采用回流系统，则包括回流水量）。废水水量（如果采用回流系统，则包括回流水量）。单位：立方米（废水）单位：立方米（废水）/立方米（滤料）立方米（滤料）日日 或立方米（废水）或立方米（废水）/平方米（滤池）平方米（滤池）日。日。是沉淀池、生物滤池等设计和运行的重要参数。是沉淀池、生物滤池等设计和运行的重要参数。水力停留时间（水力停留时间（Hydraulic Retention Time）简写作）简写作HRT 水力停留时间是指待处理污水在反应器内的平均停留时水力停留时间是指待处理污水在反应器内的平均停留时间，也就
40、是污水与生物反应器内微生物作用的平均反应时间。间，也就是污水与生物反应器内微生物作用的平均反应时间。因此，如果反应器的有效容积为因此，如果反应器的有效容积为V（立方米）。（立方米）。则：则：HRT=V/Q(h)一、沉淀一、沉淀1 1、沉淀类型：自由沉淀、凝絮沉淀、区域沉淀和压缩沉淀、沉淀类型：自由沉淀、凝絮沉淀、区域沉淀和压缩沉淀CdDpgVpS3)(4其中：沉淀速率(m/S)张力系数 固体颗粒的密度 g 重力加速度（m/S2）水的密度(kg/m3)颗粒的直径(m)公式表明：固体颗粒密度越大、直径越大，沉淀越快。VsCdPPD固体颗粒为球型，沉淀速率的计算公式：沉淀池的四个功能区域划分沉淀池的
41、四个功能区域划分 2 2、沉淀池功能分区：、沉淀池功能分区：进水区，出水区，沉淀区和淤泥区。进水区的主要作用让水流均匀流过沉淀池的横截面。沉淀发生在沉淀区，随着水流移动，固体颗粒在淤泥区积累。清澈的水流在出口区被收集并被排放出去。3 3、沉淀池的设计、沉淀池的设计 理想的长方形沉淀池中，固体颗粒的沉降轨迹是一条直线，这条直线是水流的水平流速矢量(u)与重力产生的垂直向下速率矢量(Vs)的和。在由中央进水和沿圆周排水的圆形沉淀池中，水平流速矢量为进水口到圆周的水流速率。溢流速率：溢流速率：单位沉淀池面积的水流量 Vo=Q/AVo=Q/A，Q为流量，A为沉淀池的表面积。溢流速率直接与固体颗粒在水中
42、的沉淀速度有关。v当沉淀速度(Vs)高于溢流速率（Vo)时，固体颗粒将沉淀。v如果Vs100-24-9440-60EPA,1975沉淀池-24.2-61.3-Liao,1980斜管沉淀池-30-90-Muir,1978粒状介质滤器75可忽略1-1000Huguenin&Colt,1989拦污栅587-17605-25EPA,1975微孔筛网176-58717-50EPA,1975微滤机840-2180Zeigler Bros多孔介质滤器0.143-13090Muir,1982硅藻土滤器0.129-59Muir,1982;EPA,1975桶式滤器1-1051-10Huguenin&Colt,19
43、89水力旋流器1-7514-35Huguenin&Colt,1989泡沫分离器30280-288Chen,1991表表6.5 6.5 各种生物过滤装置及其各种组合的缺点以及实际应用各种生物过滤装置及其各种组合的缺点以及实际应用物理过滤装置构造主要缺点可能的应用场所沉淀池占用空间大，不能去除微小颗粒，浪费水 耐受力强的鱼种 的养殖场斜管沉淀池去除微小颗粒的能力差；易生物污染 耐受力强的鱼种的 养殖场 粒状介质过滤器压头损失大；浪费水 各种养殖场沉淀池+粒状介质过滤器占用空间较大；压头损失大 高密度养殖场粒状介质过滤器+过滤棒压头损失大；维护频繁；过滤棒投资大 育苗场；展示场；观赏鱼养殖场项目序号
44、 项 目 标 准 值 1 色、臭、味 不得使鱼、虾、贝、藻类带有异色、异臭、异味 2 漂浮物质 水面不得出现明显油膜或浮沫 3 悬浮物质人为增加的量不得超过10,而且悬浮物质沉积于底部后,不得对鱼、虾、贝类产生有害的影响 4 pH值 淡水6.5-8.5,海水7.0-8.5 5 溶解氧 连续24h中,16h以上必须大于5,其余任何时候不得低于3,鲑科鱼类栖息水域冰封期其余任何时候不得低于4 6 生化需氧量(五天、20)不超过5,冰封期不超过3 7 总大肠菌群 不超过5000个/L(贝类养殖水质不超过500个/L)8 汞 0.0005 9 镉 0.005 10 铅 0.05 11 铬 0.1 12
45、 铜 0.01 13 锌 0.1 14 镍 0.05 中华人民共和国渔业水质标准15 砷 0.05 16 氰化物 0.005 17 硫化物 0.2 18 氟化物(以F-计)1 19 非离子氨 0.02 20 凯氏氮 0.05 21 挥发性酚 0.005 22 黄磷 0.001 23 石油类 0.05 24 丙烯腈 0.5 25 丙烯醛 0.02 26 六六六(丙体)0.002 27 滴滴涕 0.001 28 马拉硫磷 0.005 29 五氯酚钠 0.01 30 乐果 0.1 31 甲胺磷 1 32 甲基对硫磷 0.0005 33 呋喃丹 0.01 凯氏氮是指以基耶达（Kjeldahl)法测得的含氮量。它包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐 而被测定的有机氮化合物。此类有机氮化合物主要有蛋白质、氨基酸、肽、胨、核酸、尿素 以及合成的氮为负三价形态的有机氮化合物，但不包括叠氮化合物，硝基化合物等。在水处理领域，一般认为:总氮=总凯氏氮+硝氮+亚硝氮。凯氏氮=有机氮+氨氮
