水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理綜述

1、EM凈化球處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水綜述摘要：探索水產(chǎn)養(yǎng)殖對水域環(huán)境的影響，提出如何解決這些問題的設想。固定微生 物技術已被廣泛用于處理各種類型的廢水。本研究采用EM生物活性液與SiO2載 體球相結合制成EM凈化球來凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水。在不進行換水的條件下，魚塘 內(nèi)水質能保持較好的狀態(tài)，節(jié)約了水資源和電能，可產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益和生 態(tài)效益。關鍵詞：水產(chǎn)養(yǎng)殖、生物處理法、EM凈化球1.引言近年來集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖在國內(nèi)外迅速發(fā)展，我國更為迅猛，其養(yǎng)殖產(chǎn)量已占到 世界養(yǎng)殖產(chǎn)量的2/3左右1。我國目前的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)正處在一個從傳統(tǒng)高產(chǎn)放養(yǎng)模 式向規(guī)?；B(yǎng)殖、質量效益轉變的歷史轉型期，但由于我國水產(chǎn)養(yǎng)殖仍采用大引 大

2、排的方式，既極大的消耗了水資源，而且在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中投放的飼料殘余和 魚、蝦、蟹類排泄物形成的污染物對水體、池塘底泥等造成了污染，使得養(yǎng)殖水 體日趨富營養(yǎng)化，對周邊水域環(huán)境和生態(tài)環(huán)境造成了越來越大的危害。江蘇省水 產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)數(shù)據(jù)表明2，養(yǎng)殖塘全年換水量約為3萬m3.ha-i，其中SS、COD、BOD5、 TN和TP的凈排放分別達到2280、999、145、101、4.95 kg-ha-i。養(yǎng)殖水域污染源 以及由此而產(chǎn)生的富營養(yǎng)化主要來自養(yǎng)殖過程中的N、P等有機物的積累。一些 緩流淺水草型湖泊的沿湖養(yǎng)殖區(qū)，在生活污水和漁業(yè)自身污染的共同作用下，由 污染物所滋生的種類繁多的致病微生物已經(jīng)對養(yǎng)殖業(yè)造成

3、了嚴重的損害。近幾年 來發(fā)現(xiàn)并流行的暴發(fā)性魚蝦病害，不僅給水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)造成重大經(jīng)濟損失，而且 通過食物鏈對人體的健康帶來嚴重隱患。另外我國水產(chǎn)養(yǎng)殖以直接排污的池塘養(yǎng) 殖為主，基礎設施老化嚴重，自然生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈在養(yǎng)殖過程中頻遭破壞， 殘餌、排泄物、死亡殘體等大量有機物失去了被其它生物利用的機會，養(yǎng)殖水域 生態(tài)功能退化，病害日趨嚴重。如不對養(yǎng)殖廢水進行生態(tài)處理和循環(huán)利用，那 么以消耗自然資源（水資源）、污染環(huán)境為代價的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，在今后生態(tài)文明 生產(chǎn)浪潮的沖擊下是難以立足的。與城市生活污水和工業(yè)廢水相比，水產(chǎn)養(yǎng)殖水污染有其獨特的特點，即潛在污 染物含量低、一次排水量大、與常見陸源污水存在差異

4、，處理難度大大增加。養(yǎng) 殖廢水中氮磷營養(yǎng)成分、溶解性有機物、懸浮物和病原體是處理的重點4。目前， 已初步形成的水產(chǎn)養(yǎng)殖水處理技術，主要采用理化方法或生物方法。其中，理化 方法由于成本高、耗能大，應用受到一定限制。而生物方法由于成本低、適應性 廣、并具有生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點，在當前得到廣泛應用和持續(xù)研究。生物處理技術符 合節(jié)能降耗、保護生態(tài)環(huán)境的要求，由于我國水產(chǎn)養(yǎng)殖品種經(jīng)濟價值相對較低， 在水處理技術的開發(fā)和應用上要求操作簡便、經(jīng)濟且易于被廣大水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)者所 接受。因此，生物處理法具有很大發(fā)展?jié)摿Α?.生物處理方法簡介生物處理方法生物技術是當前水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理技術和養(yǎng)殖污染控制方法的 研究熱點5。該

5、方法對環(huán)境友好，費用低，適用于各種環(huán)境條件的水域，是一項 有發(fā)展前途的“綠色”養(yǎng)殖污染控制技術。其最大優(yōu)點是使用不可再生材料和能 源比較少，并且不會對環(huán)境造成二次污染。它主要是指利用生物的生命代謝活動 來降低存在于環(huán)境中有害物質的濃度或使其完全無害化，從而使受到污染的生態(tài) 環(huán)境能夠部分或完全恢復到原初狀態(tài)的過程。它包括植物、動物和微生物以及復 合生態(tài)系統(tǒng)，利用生物的生長代謝來吸收、降解、轉化水體和底泥中的污染物， 降低污染物濃度，減輕污染物對環(huán)境的影響。2.1植物凈化植物凈化是指利用植物的生長來吸收養(yǎng)殖水中的營養(yǎng)物質，富集和穩(wěn)定水體 中過量的氮、磷、懸浮顆粒和重金屬元素，達到凈化水體的目的。目

6、前，研究與 應用較多的有魚菜共生6、魚藻共生7和魚草共生系統(tǒng)8。包括高等植物和藻兩 種凈化種類。2.2微生物凈化微生物凈化是指利用微生物將水體或底質沉積物中的有機物、氨氮、亞硝態(tài) 氮分解吸收，轉化為有益或無害物質，達到環(huán)境凈化的目的。2.2.1微生物制劑微生物制劑是一些對人類和養(yǎng)殖對象無致病危害并能改良水質狀況、抑制水 產(chǎn)病害的有益微生物。常用于改善養(yǎng)殖水質的有光合細菌、放線菌、芽孢桿菌、 硝化細菌、氨化細菌、硫化細菌等，它們能夠有效地降低氨氮和硫化氫等有害物 質含量，改良池塘水質。吳偉9等使用藻青菌處理鯉魚養(yǎng)殖廢水的中試結果表明， 運行1個月后對氨氮和磷酸鹽的去除率分別高達82%和85%；

7、Grommeni0等向 養(yǎng)魚池廢水中投加復合菌液，4 d內(nèi)可使氨氮由10mg/L降到低于可檢測范圍； 田偉君等11應用微生物強化系統(tǒng)集中式生物系統(tǒng)（centralbiological system，CBS） 凈化河水的研究表明，該系統(tǒng)對BOD的去除率為83.1%86.6%，氮的去除率為 53%68.2%，磷的去除率為74.3%80.9%，凈化效果比較明顯。目前市場上商 業(yè)菌種比較單一，不能滿足多種養(yǎng)殖對象和養(yǎng)殖環(huán)境的要求，還有待于進一步研 發(fā)多菌株多功能的復合微生物制劑。2.2.2固定化微生物技術固定化微生物技術一般是經(jīng)過富集、培養(yǎng)、篩選得到高密度生化處理混合菌， 然后通過一定的包埋方式將菌種

8、固定在一個適宜它繁殖、生長的微環(huán)境中（如海 藻酸鈉、PVA等凝膠材料）的技術，從而達到有效降解養(yǎng)殖廢水中某些特定污染 物的目的。近年來，將該技術用于養(yǎng)殖水處理的研究越來越受到人們的重視，目 前對處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的固定化菌株研究較多的是光合細菌和硝化細菌。鄭耀通 12等試驗結果表明，加入固定化光合細菌15d后，氨氮含量下降98.9%，溶解氧 增加63.4%，COD去除率為70.6%。黃正等13報道固定化硝化細菌結合混凝沉 淀處理養(yǎng)殖廢水24 h COD去除率為74. 9%，氨氮去除率達82.5%。Koo等14試 驗表明固定化微生物運行40 d對氨氮的去除率能達到98%。目前該技術在養(yǎng)殖 水體中的

9、應用主要還處在室內(nèi)模擬階段，在實際應用中還存在許多問題，尚須進步研究和完善。2.2.3生物膜法生物膜法指通過生長在濾料（或填料）表面的生物膜來處理廢水，已廣泛應用 于養(yǎng)殖水處理，對受有機物及氨氮輕度污染的水體有明顯的凈化效果。目前使用 較多的類型有生物濾池、滴濾池、生物轉盤、生物接觸氧化池和生物流化床等15。 生物膜法在養(yǎng)殖廢水封閉循環(huán)處理中應用較廣泛，Yang等17試驗的生物濾池， 停留時間為2.5 h時SS和BOD去除率分別為98.8%和80.2%。通過Chin等18 的2次物濾工藝處理，河口大面積集約化養(yǎng)殖水體處理后可回用。Abeysinghe 等19 的好氧淹沒升流式生物濾池填料停留時

10、間為4 h時，能去除40%的磷和100% 的氮。Bjornar20的生物過濾器，放在魚塘里，能使污染物減少90%95%。2.3水生動物凈化近年來，濾食性魚類和貝類被越來越多地應用于水體富營養(yǎng)化和養(yǎng)殖污水的 治理，目前主要包括鰱鳙、河蚌和扇貝、縊蟶、牡蠣等貝類品種。濾食性魚類和 貝類是以水中的有機碎屑和浮游生物作為食物來源，因而其濾食活動可有效降低 水中懸浮有機顆粒和藻類的數(shù)量，提高水體透明度。配養(yǎng)濾食性魚類和貝類，既 能提高餌料利用率，又能改善水體環(huán)境，有助于擴大池塘養(yǎng)殖容量21。李德尚 等22指出，配養(yǎng)動物濾食懸浮有機物而減少的氧消耗要遠大于它們自身呼吸而 增加的氧消耗，但是濾食性魚類和貝類

11、在濾食懸浮有機物的同時也大量濾食藻 類，而藻類光合作用增氧占池塘氧總輸入的90%以上。因此，須要合理配養(yǎng)濾食 性動物，以避免影響到水體溶氧功能的恢復。3.固定化微生物技術一EM凈化球通過特殊工藝篩選功能微生物，制成復合的活菌制劑，同時確立以復合活菌制 劑、生石灰、納米級SiO2粉、粘土粉和沸石粉等為原料發(fā)酵制作液體和固體微 生態(tài)凈化制品的生產(chǎn)工藝制成EM凈化球。3.1 EM活性液目前，利用微生物修復技術進行水質處理的研究在國內(nèi)外已有較多的報道。水產(chǎn)養(yǎng)殖中，常用微生物制劑來處理底泥的有機污染物和凈化養(yǎng)殖水質，抑制病 原微生物。一種用于凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的復合菌藻制劑，主要菌種為硝化細菌、 地衣芽孢

12、桿菌；一種用于循環(huán)水工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的水質凈化復合菌劑，主要 菌種為光合細菌、芽孢桿菌、乳酸菌、硝化細菌、假單胞菌、產(chǎn)堿菌；一種養(yǎng)殖 水體用的微生物凈水劑，其所用菌種為克雷伯氏菌AN-4、枯草芽孢桿菌、紅邏 菌和植物乳桿菌，其中克雷伯氏菌AN-4為從養(yǎng)殖水體中分離篩選獲得。但該菌 劑由于菌種種類限制，功能較為單一。本試驗所用菌種主要為光合細菌和EM菌， 其中光合細菌為從養(yǎng)殖水體中篩選、馴化、復壯后得到，EM菌液中含有乳酸菌、 酵母菌、光合細菌等復合微生物，對環(huán)境具有很強的適應性和有效分解水體中污 染物的能力。同時，目前養(yǎng)殖水體補鈣一般采用成本較低的生石灰，用量較大， 易殺死水體中有益微生物，

13、危害養(yǎng)殖動物生長。本專利在微生物二次發(fā)酵工藝中 添加生石灰，同活性菌液進行共發(fā)酵，得到含可溶性的螯合態(tài)鈣成分的混合菌液， 使用后對環(huán)境無副作用。3.2凈化球載體此外，研究表明，采用固定微生物的載體不僅能大大提高微生物濃度和數(shù)量， 而且能提高微生物的活性。載體對微生物的吸附量、結合緊密度等不僅與生物特 點有關，也和載體的特性有關。在水環(huán)境因素、生物種群一定的情況下，載體的 表面特性、孔隙結構、比表面積等都對微生物的吸附和水處理能力有非常重要的 影響。目前使用的多孔載體材料主要為顆?；钚蕴?、沸石、無煙煤、陶瓷球、多 孔不銹鋼或PVC、PE等材料；常用的無機載體有石英砂、活性炭、陶粒、爐渣 等。這些

14、材料雖各有特點，但用作水處理載體存在許多缺點，如比重大、流態(tài)化 能耗高、孔隙率低、比表面積小、成本較高、加工工藝復雜（如活性炭和多孔不 銹鋼）。因此，制備適宜的生物載體也是微生物修復技術研究的一個重要方面。 本試驗選用納米SiO2材料為原料制備生物載體。納米SiO2材料，比表面積為 500-1500m2/g，孔容積為0.01-2 ml/g，粒徑為30-50nm，與活性炭的比表面積 相近，但納米SiO2具有更好的生物相容性，細胞最大吸附量可達到500-600 mg/g ；而在成本和加工工藝方面，相對于不銹鋼，陶瓷等多孔材料，成本較低。4.結束語針對水產(chǎn)養(yǎng)殖引起的水質劣化問題，利用納米技術和微生物

15、發(fā)酵技術，將大量 有效微生物固定在含納米材料的直徑為40-50mm多孔球體中。該微生物納米球 復合菌劑具有更強的環(huán)境適應性和分解污染物的能力，同時，在該產(chǎn)品二次發(fā)酵 工藝中所添加的含鈣物質(生石灰)轉化成可溶性的螯合態(tài)鈣，能及時補充養(yǎng)殖 動物生長所需的鈣離子；該試驗同現(xiàn)有的以活性炭、泥陶等作為載體的水質凈化 產(chǎn)品相比，細胞的吸附量高達500-600mg/g，較其高250-350mg/g，并且成本低、 生產(chǎn)工藝簡單。將本微生物納米球投加到受污染的養(yǎng)殖水體中，能有效控制水體 富營養(yǎng)化，分解有機物并補充水生動物生長所必需的鈣離子，達到凈化、增產(chǎn)和 增質的目的。參考文獻1邵孝侯，劉德有，朱亮，王 瑚。

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