鱼ｌ壁旦 塑壑 堡 龙丽娜倪琦刘晃 （农业部渔业装备与工程技术重点实验室，中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所，上海一２０００９２） 、前言 境，国内外学者已经运用该技术处理ＲＡＳ中产生的 循环水养殖系统（Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ａｑｕａｃｕｌ— ｒｅ ｓｙｓｔｅｍ，ＲＡＳ）以养殖车间和水净化设备为主 特征来实现水循环利用，具有不受外界气候影 、固体废弃物，并取得了较好的消化效果。 二、厌氧消化的特点及类型 １．厌氧消化的特点厌氧消化是指在厌氧微 生物（包括兼性及专性厌氧细菌）的分解作用下， 使污泥中的有机物分解并产生沼气的过程，包括 水解、发酵、产酸和产甲烷４个阶段。由于操作简 单、可减少污泥体积并产生沼气，厌氧消化一直 被用于稳定和减少废水污泥，但该技术在水产养 殖废水中的应用较少。通过厌氧消化作用，废水 节水、节地、高密度集约化、对环境污染较 和排放可控的特点，符合可持续发展的要求， 未来水产养殖方式转变的必然趋势。在循环水 殖系统中，一般是养殖池出水流经一系列水处 设备（包括集污池和水处理单元等），经净化后 流回养殖池。ＲＡＳ中由于养殖密度高、投喂量 ，集污池中积累了大量由养殖对象的残饵及粪 含有大量的氮和磷，养殖对象、系统类型和 污泥的物理、化学和生物属性均产生较大的变 化。在理想条件下，污泥中的有机物经厌氧消化 后，最终产物为沼气，包括甲烷、二氧化碳以及 小分子的硫化氢和氨。能否进行厌氧消化取决于 污泥的理化性质，包括ｐＨ、盐度、温度、矿物质 等组成的固体废弃物。该固体颗粒物呈污泥 ，料种类不同，固体颗粒物的性质也会产生相应 变化。 一般将ＲＡＳ中浓缩后的污泥排出系统，用于土 施肥、灌溉、掩埋或者焚烧，但由于该污泥的 定性差、臭味重、病菌多，直接外排将对环境 组成、水力停留时间、碳／氮比、挥发性脂肪酸含 量等，这些因素共同影响着厌氧消化的进行。 ２．厌氧消化的类型 温度是影响厌氧发酵的 重要因素之一，它通过对微生物的代谢方式、酶 的活性和物质在水中的溶解度等方面影响厌氧发 成较大的影响，且海水养殖系统的外排物可能 导致土壤和地下水盐化。因此，如何通过有效 技术手段和方法使ＲＡＳ产生的固体废弃物稳定 减量化或资源化，从而减少对环境的污染， 得十分重要。 、酵最终产物的理化性质，故一般根据微生物处理 有机物的温度，将厌氧发酵分为３种消化模式：低 温厌氧消化（１０￣２５℃）、中温厌氧消化（２５～ ４５℃）和高温厌氧消化（４５￣６５℃）。高温厌氧消化 的最佳温度在５５￣Ｃ左右，主要优点为生物反应动 厌氧消化技术不仅可使固体废弃物中有机物 体积减小，性质更稳定，且固体中的有机物分 产生的沼气可作为绿色能源加以利用。此外， 氧消化在封闭的条件下进行，无氨气大量挥 ，力学有优势、反应所需容积较小、产能较多，但 系统运行不稳定，所需热量多。中温厌氧消化的 最佳反应温度在３５℃左右。在实际使用时采用哪 避免了大量臭气的产生，不会影响周围环 金项目：农业部渔业装备与工程技术重点实验室开放课题（２０１ ３００７）。 Ｅ 曷重 堂旦 塑壑 堡 和稳定化的效果。 ２．海水ＲＡＳ固体废弃物的研究Ｇｅｂａｕｅｒ首次 采用厌氧消化技术处理鲑鱼海水ＲＡＳ中收集的浓缩 污泥，随后又和Ｅｉｋｅｂｒｏｋｋ对鲑鱼孵化场的浓缩污 种温度模式取决于使用的系统和消化底物的类型。 依据固体废弃物的浓度大小和反应的级数， 主要将厌氧消化分为湿式混合厌氧消化、干式厌 氧消化和两相厌氧消化等发酵方式。湿式混合厌 氧工艺一般需加水稀释到固体浓度低于１０％、浆液 处于完全混合的状态，该工艺应用最早，也最为 泥进行了类似研究。试验均采用持续搅拌池反应 器对污泥进行中温（３５℃）厌氧消化，水力停留时 间分别为平均３０天和５５￣６０天，Ｔｓ浓度分别为 ８．２％～１０．２％和６．３％～１２．３％。系统中均受到反应 抑制物的限制，前者为Ｎａ ，后者为游离氨和长链 广泛，但容易受到氨氮、盐分等物质的抑制，因 此产气率较低。厌氧干发酵的固体含量可达到 ２０％～３５％，主要优点是产气量高、需水量少、单 位容积处理量大等，但存在较高的固体浓度抑制 反应进行和输送的流体黏度大等问题。两相厌氧 消化工艺主要是将反应在两个单独的容器中进 行，可与循环水养殖系统中的其他处理设备有机 结合，优点是效率高、系统较稳定，但设计和运 行维护较复杂，应用不广泛。 三、厌氧消化技术在ＲＡＳ固体废弃物处理中的 研究 １．淡水ＲＡＳ固体废弃物的研究厌氧消化技术 在淡水循环水养殖系统固体废弃物处理中的研究 最早见于１９９１年，Ｋｕｇｅｌｍａｎ等在中温厌氧消化模 式下（３５℃），采用持续搅拌池反应器处理淡水大 西洋鲑ＲＡＳ中的浓缩污泥，该污泥的ＴＳ浓度为 ４％～６％，水力停留时间为１０￣３０天。试验发现消 化池中的游离氨显著抑制了反应的进行。通过加 水将固体浓度稀释一倍后，消化池的反应效率得 到了提升。通过该次试验，Ｋｕｇｅｌｍａｎ等建议在中 温厌氧消化模式下，采用持续搅拌池反应器处理 稀释后的ＲＡＳ浓缩固体废弃物，从而提高污泥的消 化效率。 Ｌａｎａｒｉ等采用升流式圆柱形消化池对淡水虹 鳟ＲＡＳ出水污泥进行厌氧消化试验。试验系统的ＴＳ 浓度为１．４％～２．４％，消化温度为２４￣２５℃，水力 停留时间为２２￣３８天。由于含固率较低，整个试 验过程未发现反应抑制物，且有机物高度稳定 化。试验结果表明，Ｔｓ的去除率为９２％，ＶＳ的去除 率为９３％￣９７％，甲烷产气率大于８０％，取得了较好 的污泥消化效果。 李平等采用厌氧序批式反应器处理澳洲宝石 鲈淡水ＲＡＳ中产生的固体有机物（主要由残饵和粪 便组成），试验在水温为３５￣Ｃ左右的条件下进行， 水力停留时间为２０天，试验为期１６５天。结果表 明，污泥中固体有机物的降解率超过４０％，体积减 少了９０％以上，说明厌氧消化取得了一定的减量化 脂肪酸。通过加淡水稀释，不仅能克服上述反应 抑制物的限制，也稀释了ＴＳ的浓度，有助于厌氧 消化的进行。结果表明两个试验的消化效率均较 高，分别为４７％～６２％和７４％￣７９％，ＣＯＤ去除率分别 为６０％和５３％，甲烷的产气率分别为４９％～５８％、 ５９％￣６１％，反应得到的甲烷能量可满足整个孵化 场耗能的２％～４％。 Ｍｉｒｚｏｙａｎ等在２５℃条件下，采用升流式厌氧 污泥床反应器对海水对虾循环水养殖系统中的污 泥进行了厌氧消化试验。试验为期４个月，反应系 统的Ｔｓ浓度为１．５％，水力停留时间为１５天，且对 系统中的污泥进行了理化分析，未发现反应抑制 物。试验结束后，系统中污泥的ＴＯＣ和ＢＯＤ 水平 著下降，降解率分别为４０％￣Ｄ ９０％以上，甲烷的产 气率为３０％￣６０％，产气量约为０．０２升／克ＣＯＤ，取 得了较好的污泥消化效果。。 四、总结 尽管采用厌氧消化技术处理ＲＡＳ中的固体废弃 物可取得较好的消化效果：既能有效减少有机同 体废弃物的体积（国外有研究甚至高达９０％），同时 也能获得能源物质甲烷，符合可持续的发展观。 但该技术在ＲＡＳ中的应用仍处于初级阶段，还需做 进一步的研究，如提高有机固体废弃物降解的效 率以及甲烷的转化率，并寻找可有效去除系统中 氮污染的方法与设备，以及消化后残渣的回收利 用问题。与此同时，从源头上减少固体废弃物的 产生显得十分重要，主要是通过研制高质量的饵 料；提高ＲＡＳ的饲养水平，提高饵料转化率；进－－－ 步提升ＲＡＳ养殖过程中氮的去除率，为后期厌氧消 化的有效进行奠定了基础。 欢迎来稿 投稿网址：ｈｔｔ ｐ：／／ｋ ｘ ｙ ｙ ｆ ｉ ｓ ｈ ｃ ｎ 更多即时信患。请关注微信公众平台：ｋｘｙｙｚｚｓ