严 峻,章 霞，李伟业，殷小龙，油九菊，徐志进，傅荣兵

（1.浙江舟环环境工程设计有限公司，浙江舟山 316021；2.舟山市水产研究所，浙江舟山 316000）

对虾大棚养殖废水悬浮物静沉降效果初步研究

严 峻1,章 霞2，李伟业2，殷小龙2，油九菊2，徐志进2，傅荣兵2

（1.浙江舟环环境工程设计有限公司，浙江舟山 316021；2.舟山市水产研究所，浙江舟山 316000）

为探究对虾大棚养殖废水中悬浮物的性质和静沉降规律，采用大棚养殖废水中的悬浮物进行静沉降实验，表明虾塘废水的悬浮物一般小于200 mg/L，且粒径主要集中在11～150 μm之间。在2 h左右静沉降后，悬浮物浓度能降低39%～46%；悬浮物的沉降速率随着沉降时间的增加而降低。前10 min，沉降速率在0.20 cm/s以上，且浓度越大，速率越大，随后逐渐减少。悬浮物是评估水产养殖废水达标排放的重要指标之一。本次试验获得了对虾废水废水悬浮物的基本特性以及静水沉降的一般规律，为今后优化对虾养殖废水的达标处理技术提供了参考依据，从而助推浙江省“五水共治”工程。

悬浮物；粒径；沉降

自上世纪90年代开始，浙江省陆续引进南美白对虾进行养殖。2000年后，浙江迅速掀起南美白对虾养殖发展热潮，对虾大棚养殖模式遍地开花，实现了高产量、高效益养殖[1-2]。如今，对虾大棚养殖业是浙江省“菜篮子工程”的重点建设内容，已成为渔业经济的重要组成部分。从全国范围来看，同样如此。

但在对虾养殖快速发展的过程中，普遍存在养殖超负荷、无规划、技术混乱等现象[3-5]。其中养殖废水随意排放，造成排水沟中的有机物过量沉积、周边养殖水体污染、附近水域水体富营养化、历年病害频发等等[6]。而由残存饲料、排泄物、生物残骸、生物絮团等构成的悬浮物是废水中的重要污染物[7]。根据《浙江省地方标准水产养殖废水排放要求》（DB33/453），悬浮物质排放要求≦200 mg/L。由此可见，对虾大棚养殖废水悬浮物浓度是对虾养殖废水达标处理的重要评估指标。因此，本试验旨在研究对虾大棚养殖废水中悬浮物的性质和沉降规律，对于今后对虾养殖废水处理系统的设计和构建具有重要参考意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用水为2016年5-7月浙江华兴水产科技有限公司对虾大棚养殖废水。

试验容器为高35 cm白桶，直径30 cm，容积为24.7 L的PVC白桶3个。

1.2 实验方法

于2016年5月15日，6月5日，6月25日，取虾塘大棚养殖废水，摇匀，取200 mL作为虾塘废水初始浓度，将剩余的虾塘废水再次摇匀，分别导入试验容器，分别在离水面5、15、25 cm处取水样100 mL，作为上中下3层，间隔取样时间为 0、10、20、30、60、90、120、180 min，用 0.45 μm 滤膜进行抽滤，取滤膜，105 ℃烘干至恒重称重。

1.3 实验测定

采用Microtrac S3500激光粒度仪测定初始悬浮物的粒度和浓度，采用《海洋监测规范》（GB17378.4-2007）[8]中的烘干称重法测定各时间段悬浮物的重量，利用重复深度吸管法[9]计算沉降桶中的悬浮物沉降速率，同时采用水深加权的方法计算每个抽样时间的沉降桶內的平均浓度C，采用浓度加权的计算方法加权计算平均沉降速率W[10]。

图1 沉降筒示意图（cm）Fig.1 Scheme of sediment settling trap(cm)

2 结果与分析

2.1 对虾大棚养殖废水悬浮物的初始浓度和粒度

对虾大棚养殖废水的取样时间分别是养殖换水期间的重要的两个阶段，4月虾苗下塘，为养殖初期，期间不换水，5月份为养殖中期，换水量为每天1次，每次10 cm，测定悬浮物浓度为47.1 mg/L，6月份为养殖高峰期，换水量为每天2次，每次15 cm，2次测定悬浮物浓度为152.5 mg/L和116.6 mg/L。3次试验水体中的悬浮物的初始浓度、粒度分布见表1。由表可见，3次测定的对虾大棚养殖废水悬浮物浓度有所上升，且悬浮物的粒径主要分布在11～150 μm之间，大于250 μm仅在第3次测定时呈1.84%，其余测定均为0，低于10 μm的颗粒所含比例不到6%。

表1 对虾大棚养殖废水悬浮物的初始浓度和粒径Tab.1 The initial concentration and particle size of outlet water suspended solids of prawn greenhouse cultivation

2.2 对虾养殖废水悬浮物浓度和沉降时间的关系

在3次试验测定中发现，养殖废水的悬浮物沉降效果在前3 h内比较明显，且呈现随时间延长，沉降速率变缓的趋势。以第3次测定为例，如图1。悬浮物在120 min左右，悬浮物浓度下降39%～46%，在后续的60 min内，悬浮物浓度下降幅度为10%左右，之后沉降速度缓慢，效果不明显。但一般规律为水力停留时间越长，沉降效果越明显，因此在实际生产中可根据实际情况，延长水力停留时间。

2.3 3次试验水样中悬浮物沉降速率

通过试验结果可知，当水体的悬浮物浓度不一样时，沉速和沉降规律也不一样。以3次的沉降试验来看，悬浮物的沉降速率随着沉降时间的增加而降低。前10 min，沉降速率在0.20 cm/s以上，且浓度越大，速率越大，随后各自沉降趋势趋慢，1 h内，悬浮物的沉降效果明显，之后沉降趋势趋同（图3）；在180 min时，3次试验水体中的悬浮物沉降速率趋于一致。这表明对虾大棚养殖废水中的悬浮物沉降是个缓慢、渐变的过程，可能在前1 h，水体中绝大多数的大颗粒物等能迅速沉降下来，而水体中的小颗粒物的完全沉降需要比3 h更长的时间。

图2 6月25日试验中3个取样口悬浮物浓度与沉降时间的关系Fig.2 The relationship of suspended solids concentration and settling time in experiment of June.25

图3 3次试验中悬浮物平均沉速和沉降时间的关系Fig.3 The relationship of suspended solids in the average sink rate and settling time of 3 test

3 讨论

3.1 对虾大棚养殖废水中悬浮物的组成

对虾大棚养殖废水中的悬浮物主要由悬浮在水中的有机碎屑、无机盐类、浮游动植物和其他矿物质等构成。据报道，对虾养殖中人工投入饲料的8%～12%以悬浮颗粒N、溶解有机N、溶解无机N等形式存在于池水中，其余大部分沉降积累于虾池底部淤泥中[11]。其中悬浮物与水体透明度呈显著相关性，是评价水域生态系统功能特征的重要指标。刘国才等对对虾养殖围隔生态系颗粒悬浮物进行测定得颗粒悬浮物总量约为20.38～172.5 mg/L[12]，与本文所测得的结果悬浮物浓度一般小于200 mg/L相似。对虾大棚养殖中悬浮物的去除主要分两部分，一部分随养殖水体排出，另一部分沉降形成沉积物[13-14]。养殖废水中悬浮物的直接排出是构成养殖废水超标的重要原因，而留在池塘中或者排水沟中沉积物的降解和溶出，会使水体恶化，病毒病菌繁殖，导致养殖生态和废水排放超标，因此悬浮物的尽可能去除对控制养殖水体水质至关重要。

3.2 对虾养殖废水中悬浮物的去除的一般方法

当前对虾大棚养殖过程中，悬浮物的去除主要设立中央集污、排污系统,将残饵、粪便和生物遗骸随着日常排水及时移出至养殖池外进行处理，其中比较常见的为排水沟沉降分解或生物净化处理[15-16]。本文试验中测定养殖废水的悬浮物沉降效果在前3 h内比较明显，去除率可达49%～56%，悬浮物的沉降速率在前10 min内可达0.20 cm/s以上，随后逐渐减缓，但一般规律为沉降时间越久，沉降效果越明显，因此在实际生产排水沟的设计中，可适当延长沉降时间。人工湿地在目前的废水处理工程中应用甚广，具有良好的悬浮物截留分解作用。陶玲等采用人工湿地对鱼塘废水进行冬季净化减排，悬浮物（TSS）、总磷（TP）、总氮（TN）、化学需氧量（COD）的去除率分别达到91.6%，38.2%，35.0%，34.7%，最终TSS浓度低于5 mg/L[17]；TANNER等[18]研究了不同植物人工湿地系统对污水TN、TSS、TP、COD的去除效果，去除效果能达65%以上。可见人工湿地中植物根系对悬浮物的截留能力和微生物对水质的调控能力效果明显，是实现养殖废水生态处理的重要途径。

3.3 当前水产悬浮物去除的新技术

近几年，国内外都在养殖水体悬浮物去除技术方面进行了大量研究，并取得了明显的效果。2012年，BARRUT et al[19]针对泡沫分离装置进行改进获得真空泡沫分离装置，颗粒物处理去除效率每小时可达20%；郑瑞东等[20]试验证明,泡沫分离法平均去除率可达60%以上，具有操作便捷、运行稳定、分离效果好等优点，其中蛋白分离器已广泛应用于当前的循环水养殖；另臭氧的应用对悬浮物的去除有一定的增强效果[21]；臭氧也可结合蛋白分离器进行养殖用水处理，研究表明在此技术中，当臭氧含量为2～10 mg/h时，水中无机氮、有机氨、悬浮物和溶解氧的去除率变化最为显著，并且溶解氧很快达到该温度下的饱和状态[22]；而催化臭氧氧化－膜分离耦合技术也是近几年新兴的一种高效的水处理技术，此技术结合臭氧—生物膜，既有效提高了臭氧的利用效率，又增加了有机污染物的氧化分解及矿化效率[23]。此外，较为简单生态应用的悬浮物处理技术为生态混养或者池塘内循环养殖模式。目前有开展的研究有凡纳滨对虾与金钱鱼[24]、罗非鱼[25-26]、鲻鱼[27]等的混养，悬浮物去除效果显著，水质调控效果良好。可见，随着科学研究和水产养殖技术的不断发展，悬浮物的去除技术也在不断精进和突破。

[1]华建权,郑忠明,陈辉煌,等.凡纳滨对虾池塘不同混养模式技术的研究[J].浙江海洋学院学报:自然科学版,2014,33(5):455-457.

[2]徐志进,李伟业,傅荣兵,等.不同养殖模式对凡纳滨对虾生长与营养成分的影响[J].浙江海洋学院学报:自然科学版,2015,34(1):15-19.

[3]杭小英,周志明,李 倩,等.不同养殖模式对南美白对虾生长、病害发生与水质的影响[J].江苏农业科学,2014,42(5):191-192.

[4]魏逸峰.甘蔗渣在凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)高位池养殖中应用的研究[D].青岛:中国海洋大学,2014.

[5]叶建勇,单洪伟,李色东,等.甘蔗渣悬浮颗粒和芽孢杆菌在凡纳滨对虾高位池养殖中的应用[J].浙江海洋学院学报:自然科学版,2016,35(2):132-136.

[6]YINGKAJORN M,MITRAPARP-ARTHORN P，NUANUALSUWAN S,et al.Prevalence and quantification of pathogenic Vibrio parahaemolyticus during shrimp culture in Thailand[J].Dis Aquat Org,2014,112(2):103-111.

[7]于冬冬.海水循环水养殖系统中微细颗粒去除技术的研究[D].上海:上海海洋大学,2014.

[8]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB17378.4-2007海洋监测规范第4部分:海水分析[S].北京:中国标准出版社,2007.

[9]黄建维.粘性泥沙在静水中沉降特性的试验研究[J].泥沙研究,1981(2):30-41.

[10]向 军,逄 勇,李一平,等.浅水湖泊水体中不同颗粒悬浮物静沉降规律研究[J].水科学进展,2008,19(1):111-115.

[11]杨逸萍,王增焕,孙 建,等.精养虾池主要水化学因子变化规律和氮的收支[J].海洋科学,1999(1):15-17.

[12]刘国才,李德尚,卢 静,等.对虾养殖围隔生态系颗粒悬浮物的研究[J].应用生态学报,1999,10(3):350-352.

[13]张扬宗,谭玉钧,欧阳海.中国池塘养鱼学[M].北京:科学出版社,1992.

[14]LORENZEN K,STRUVE J,COWAN V J.Impact of farming intensity and water management on nitrogen dynamics in intensive pond culture:a mathematical model applied to Thaicommercial shrimp farms[J].Aquaculture Res,1997,28(7):493-507.

[15]COREA A S L E,JAYASINGHE J M P K,EKARATNE S U K,et al.对虾养殖对Dutch运河（斯里兰卡对虾养殖业的主要水源）的环境影响[J].Ambio:人类环境杂志,1995,24(增刊):423-427.

[16]林继辉,许忠能,林小涛,等.养虾废水生物处理过程中营养负荷的动态变化[J].生态科学,2003,22(2):133-137.

[17]陶 玲,李 谷,袁龙义,等.人工湿地冬季净化减排水产养殖废水效果[J].淡水渔业,2009,39(4):59-62.

[18]TANNER C C.Plants for constructed wetland treatment systems:A comparison of the growth and nutrient uptake of eight emergent species[J].Ecological Engineering,1996,7(1):59-83.

[19]BARRUT B,BLANCHETON J P,CALLIER M,et al.Foam fractionation efficiency of a vacuum airlift:Application to particulate matter removal in recirculating systems[J].Aquacultural Engineering,2012,54:16-21.

[20]郑瑞东,李 田,刘 鹰.泡沫分离法在工厂化养殖废水处理中的应用研究[J].渔业现代化,2005(2):33-35.

[21]宋德敬,尚 静,姜 辉.蛋白质分离器中的不同臭氧浓度对工厂化养殖净水效果的试验[J].水产学报,2005,29(5):719-723.

[22]周煊亦,房 燕,曹广斌,等.臭氧处理技术在工厂化水产养殖中的应用研究[J].水产学杂志,2015,25(1):49-57.

[23]于金旗.臭氧-陶瓷膜耦合系统在水产养殖循环水处理中的应用[D].大连:大连理工大学,2015.

[24]裴 宇.凡纳滨对虾与金钱鱼混养对池塘生态因子及能量收支的影响[D].湛江:广东海洋大学,2012.

[25]申玉春,叶富良,梁国潘,等.虾-鱼-贝-藻多池循环水生态养殖模式的研究[J].湛江海洋大学学报,2004,24(4):10-16.

[26]粟 丽,朱长波,陈素文.混养罗非鱼对凡纳滨对虾养殖围隔中悬浮颗粒物和弧菌数量的影响 [J].南方水产科学,2015,11(6):19-26.

[27]孔 谦.凡纳滨对虾与鲻鱼混养中精养池的理化生物因子的研究[D].湛江:广东海洋大学,2010.

A Preliminary Study of the Static Settling Effection on Suspended Solids of Prawn Greenhouse Aquiculture Waste Water

YAN Jun1,ZHANG Xia2,LI Wei-ye2,et al
(1.Zhouhuan Environmental Engineering Design Co Ltd of Zhejiang Province,Zhoushan 316021;2.Fisheries Research Institute of Zhoushan,Zhoushan 316000,China)

To explore properties and hydrostatic settling rule of the suspended solids in prawn greenhouse aquiculture waste water,the static sedimentation experiment of suspended solids has been accomplished.The result showed that concentration of suspended solids of waste water was generally less than 200 mg/L,but also particle size were mainly concentrated in 11-150 microns.After 2 h static settling,concentration of suspended solids could reduce 39%-46%;sedimentation rate of suspension reduced as settling time extended.Sedimentation rate was above 0.20 cm/s during the first 10 minutes.the greater the concentration,the more fast the rate.Then the rate would reduce gradually.suspended solids is one of the important indicators in waste water evaluation.This experiment achieved that the fundamental characteristics of suspended solids and general rule of hydrostatic settling of shrimp suspended solids.For future,it could provide a scientific reference for technology development on waste water treatment.

suspended solids;particle size;the settlement

S968.22

A

1008－830X(2017)02－0186－04

2017-01-08

浙江省公益性技术应用研究计划（农业项目）（2015C32111）

严峻（1983-），女，浙江舟山人，工程师，研究方向：环境保护.E-mail:47465593@qq.com

徐志进（1979-），男，浙江衢州人，高级工程师，研究方向：水生动物增养殖.E-mail:33853377@qq.com