水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的生物處理技術(shù)及其應(yīng)用

1、水產(chǎn)科技情報(bào)2006，33(3)水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的生物處理技術(shù)及其應(yīng)用木萬(wàn)紅宋碧玉楊毅倪朝暉王衛(wèi)明熊幫喜(1武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，武漢市2AsianInstituteofTechnology，Thailand3華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，武漢市4中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水生態(tài)與健康養(yǎng)殖重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，武漢市)摘要綜述了各種生物處理技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中的應(yīng)用概況，并指出生態(tài)型水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)是今后的主要發(fā)展方向。關(guān)鍵詞水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水生物膜人工濕地固

2、定化微生物1養(yǎng)殖水體水質(zhì)污染對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的危害近20年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展。相對(duì)于傳統(tǒng)的養(yǎng)殖方法來(lái)說(shuō)，高密度集約化養(yǎng)殖需要的土地和水資源相對(duì)較少。雖然其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)很大，但也帶來(lái)了嚴(yán)重的水質(zhì)污染問題，引起水質(zhì)污染的物質(zhì)主要有以下幾種：11有機(jī)物養(yǎng)殖水體中的有機(jī)物主要由殘餌、浮游生物的代謝產(chǎn)物及養(yǎng)殖動(dòng)物的排泄物分解產(chǎn)生，水體中有機(jī)物含量過高時(shí)常造成水質(zhì)惡化，導(dǎo)致魚類生長(zhǎng)緩慢，甚至死亡或泛池。馬建新等認(rèn)為水體中COD太高是引起對(duì)

3、蝦病病毒爆發(fā)及流行的主要原因之一，當(dāng)COD長(zhǎng)時(shí)間超過13mg／L時(shí)，對(duì)蝦容易感染病毒。12氨氮各種水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中，以飼料或營(yíng)養(yǎng)元素的形式投入到養(yǎng)殖水體中的氮和磷分別只有25％和174％左右被魚同化J，這表明養(yǎng)殖水體中氮的負(fù)荷是由魚吸收氮以后的排泄物和沒有被消耗的飼料降解造成的。水體中的氨主要以NH和非離子化NH兩種形式存在，pH越高，則以NH，形式存在，其毒性更強(qiáng)。養(yǎng)殖水體中NH一N為主要形式存在時(shí)，水偏酸性，其毒性表現(xiàn)在魚的亞致死量和

4、免疫活性受迫，具體癥狀是魚極度活躍或抽搐，失去平衡，無(wú)生氣或昏迷?？偘笔敲芗退a(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的控制參數(shù)，當(dāng)總氨的含量超過05mg／L時(shí)，對(duì)魚有毒害作用，而且魚類不能長(zhǎng)時(shí)間生活在總氨含量超過05mg／L的水體中J?？偘蓖ǔＭㄟ^硝化菌的硝化作用被轉(zhuǎn)化為NO一N形式存在，硝化作用一般可通過各種生物濾器來(lái)完成。13NO一N及其它在最佳狀態(tài)下，硝化細(xì)菌對(duì)亞硝酸鹽的氧化速率是亞硝化細(xì)菌對(duì)氨的氧化速率的10倍，因而硝化菌和亞硝化菌在低DO質(zhì)量

5、分?jǐn)?shù)下所受抑制的不同會(huì)引起亞硝酸鹽的積累。NO一N對(duì)魚類有很強(qiáng)的毒性，NO一N的存在導(dǎo)致魚、蝦血液中的亞鐵血紅蛋白被氧化成高鐵亞鐵血紅蛋白，而后者不能運(yùn)載氧氣，從而抑制血液的載氧能力，造成組織缺氧，魚類攝食能力降低甚至死亡。一般魚類對(duì)NO一N的耐受質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)低于1mg／L，因此應(yīng)避免它在養(yǎng)殖水體中的積累。通常NO一N通過兼性厭氧反硝化菌在缺氧且有碳源存在的條件下轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾玫饺コ?。相?duì)來(lái)說(shuō)，收稿日期：2005—10—17；修回日期：20

6、06—1—12作者簡(jiǎn)介：萬(wàn)紅(1976一)，女，環(huán)境工程專業(yè)碩士研究生，研究方向：水污染控制工程?！疚墓ぷ魇蹵quacultureCRSP、中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水生態(tài)與健康養(yǎng)殖重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家自然科學(xué)基金30270267、淡水生態(tài)與生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助。維普資訊水產(chǎn)科技情報(bào)2006，33(3)l0l流(SSFW)和垂直流(VFW)三種。在實(shí)際應(yīng)用中可將系統(tǒng)的各種結(jié)構(gòu)組合或與其它水處理技術(shù)結(jié)合起來(lái)。在中國(guó)臺(tái)灣省，Lin等使用由

7、SFW和SSFW組合的具有商業(yè)化規(guī)模的循環(huán)系統(tǒng)處理對(duì)蝦養(yǎng)殖廢水，該濕地系統(tǒng)對(duì)處理密集型水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水表現(xiàn)出良好的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)可行性。其中SFw—SSFw單元對(duì)SS、BOD、NH一N、NO一N的去除率分別為55％一66％、37％一54％、64％一66％、839％，廢水經(jīng)處理后適合養(yǎng)蝦且達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。在加拿大，Comeau等使用由格柵和兩個(gè)表面流濕地床組成的三階段系統(tǒng)處理鱖魚養(yǎng)殖廢水(濕地床體積100m，深06m，以粗砂和碎石灰石做襯里)

8、，其中第一個(gè)濕地床種植蘆葦，主要通過植物吸收除磷；第二個(gè)濕地床被設(shè)計(jì)成以吸附和瀝濾作用為主要除磷途徑。中試結(jié)果表明，該系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物和磷的去除率分別高達(dá)95％和80％以上，對(duì)減少養(yǎng)魚廢水中有機(jī)物和磷的排放表現(xiàn)出很大的潛能。人工濕地系統(tǒng)易受自然及人為活動(dòng)的干擾，易堵塞，生態(tài)平衡易受到破壞，因而在設(shè)計(jì)時(shí)要因地制宜，需要與其它水處理技術(shù)相結(jié)合，并加以適當(dāng)管理，這樣才能長(zhǎng)期維持高效運(yùn)行。23投加高效微生物菌劑即通過向水體中投加直接以目標(biāo)降解物質(zhì)為

9、主要碳源和能源的高效微生物菌劑來(lái)增加生物量，強(qiáng)化生物處理系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)污染物質(zhì)的去除能力。高效微生物菌劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究方興未艾，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者已成功地分離到可抑制病原菌、除污，同時(shí)可促進(jìn)養(yǎng)殖生物生長(zhǎng)的菌株，有些已實(shí)現(xiàn)了商品化并在水產(chǎn)養(yǎng)殖中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。Dumas等。。使用藻青菌處理鯉魚養(yǎng)殖廢水的中試結(jié)果表明，運(yùn)行1個(gè)月后對(duì)氨氮和磷酸鹽的去除率高達(dá)82％和85％，表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。Grommen等向養(yǎng)魚池廢水投加由高活性硝

10、化菌及富集液組成的復(fù)合菌液，試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)復(fù)合菌液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5mgvss／L時(shí)可確保4d之內(nèi)對(duì)NH一N和NO，一N的去除率由10mg／L到低于可檢測(cè)范圍。當(dāng)DO大于6mg／L時(shí)沒有檢測(cè)出NO一，因此，投加該復(fù)合菌液表現(xiàn)出可靠性和可再生性。國(guó)內(nèi)對(duì)有益微生物在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究目前主要集中在對(duì)光合細(xì)菌的研究。據(jù)報(bào)道，光合細(xì)菌可利用水中的氨氮、硫化氫等，使水中的有毒物質(zhì)減少，溶氧增加，防止水體富營(yíng)養(yǎng)化，使水的透明度提高，從而改善水質(zhì)。光

11、合細(xì)菌對(duì)魚池、蝦池和工業(yè)污水的水質(zhì)凈化能力的試驗(yàn)結(jié)果表明，短短1個(gè)月內(nèi)就使甲魚池、蟹池中硫化氫含量分別降低310％、396％，氨氮含量分別降低244％、250％。光合細(xì)菌通過光合作用大量消耗水中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，改善了水質(zhì)，光合細(xì)菌本身含有豐富的蛋白質(zhì)和對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育起促進(jìn)作用的生理活性物質(zhì)，因而是淡水養(yǎng)殖中一種非常優(yōu)良的飼料添加劑。魚苗、魚種、成魚養(yǎng)殖的應(yīng)用試驗(yàn)表明，使用光合細(xì)菌可使池塘底泥中的硫化物下降5804mg／kg，有機(jī)物下降

12、3990mg／kg以上，用作飼料添加劑，可使魚種及成魚增產(chǎn)，并能提高魚的成活率。投加組合微生物在國(guó)內(nèi)也有一定的應(yīng)用。陳海敏等使用光合細(xì)菌和小球藻聯(lián)合處理工廠化甲魚養(yǎng)殖廢水，試驗(yàn)結(jié)果表明，光合細(xì)菌和小球藻能很好地去除水體的氮、磷，尤其對(duì)氨氮的去除率高達(dá)90％以上，且處理后水體中的溶氧量提高到10mg／L以上，有利于養(yǎng)殖廢水的重復(fù)利用。24固定化微生物固定化微生物技術(shù)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一門新興生物技術(shù)。該技術(shù)利用物理或化學(xué)的措施將

13、游離微生物細(xì)胞或酶定位于限定的空間區(qū)域，并使其保持活性從而反復(fù)利用，具有效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、反應(yīng)易控制、對(duì)環(huán)境耐受力強(qiáng)、保持菌種高效等優(yōu)點(diǎn)。目前經(jīng)常采用的生物固定化方法主要有吸附法、包埋法、交聯(lián)法和共價(jià)結(jié)合法，尤以包埋法和吸附法最為常用。選擇合適的固定化細(xì)胞載體是這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵，固定化細(xì)胞載體主要有天然高分子凝膠載體(瓊脂、海藻酸鈣等)和有機(jī)合成高分子凝膠載體(如聚乙烯醇PVA、聚丙烯酰胺ACAM等)。因?yàn)镻VA凝膠具有無(wú)毒、廉價(jià)、對(duì)細(xì)胞