水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的生物處理技術(shù)及其應(yīng)用_第1頁
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1、水產(chǎn)科技情報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中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水生態(tài)與健康養(yǎng)殖重點開放實驗室,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)污染對水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的危害近20年來,國內(nèi)外的集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展。相對于傳統(tǒng)的養(yǎng)殖方法來說,高密度集約化養(yǎng)殖需要的土地和水資源相對較少。雖然其經(jīng)濟優(yōu)勢很大,但也帶來了嚴(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有機物養(yǎng)殖水體中的有機物主要由殘餌、浮游生物的代謝產(chǎn)物及養(yǎng)殖動物的排泄物分解產(chǎn)生,水體中有機物含量過高時常造成水質(zhì)惡化,導(dǎo)致魚類生長緩慢,甚至死亡或泛池。馬建新等認(rèn)為水體中COD太高是引起對

3、蝦病病毒爆發(fā)及流行的主要原因之一,當(dāng)COD長時間超過13mg/L時,對蝦容易感染病毒。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。養(yǎng)殖水體中NH一N為主要形式存在時,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,對魚有毒害作用,而且魚類不能長時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完成。13NO一N及其它在最佳狀態(tài)下,硝化細(xì)菌對亞硝酸鹽的氧化速率是亞硝化細(xì)菌對氨的氧化速率的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引起亞硝酸鹽的積累。NO一N對魚類有很強的毒性,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)化為氮氣得到去除。相對來說,收稿日期:2005—10—17;修回日期:20

6、06—1—12作者簡介:萬紅(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、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水生態(tài)與健康養(yǎng)殖重點開放實驗室、國家自然科學(xué)基金30270267、淡水生態(tài)與生物技術(shù)國家重點實驗室資助。維普資訊水產(chǎn)科技情報2006,33(3)l0l流(SSFW)和垂直流(VFW)三種。在實際應(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。在中國臺灣省,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)處理對蝦養(yǎng)殖廢水,該濕地系統(tǒng)對處理密集型水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水表現(xiàn)出良好的技術(shù)性和經(jīng)濟可行性。其中SFw—SSFw單元對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)蝦且達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。在加拿大,Comeau等使用由格柵和兩個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、,其中第一個濕地床種植蘆葦,主要通過植物吸收除磷;第二個濕地床被設(shè)計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)對有機物和磷的去除率分別高達95%和80%以上,對減少養(yǎng)魚廢水中有機物和磷的排放表現(xiàn)出很大的潛能。人工濕地系統(tǒng)易受自然及人為活動的干擾,易堵塞,生態(tài)平衡易受到破壞,因而在設(shè)計時要因地制宜,需要與其它水處理技術(shù)相結(jié)合,并加以適當(dāng)管理,這樣才能長期維持高效運行。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增加生物量,強化生物處理系統(tǒng)對目標(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,同時可促進養(yǎng)殖生物生長的菌株,有些已實現(xiàn)了商品化并在水產(chǎn)養(yǎng)殖中得到越來越廣泛的應(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,運行1個月后對氨氮和磷酸鹽的去除率高達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,試驗結(jié)果表明,當(dāng)復(fù)合菌液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5mgvss/L時可確保4d之內(nèi)對NH一N和NO,一N的去除率由10mg/L到低于可檢測范圍。當(dāng)DO大于6mg/L時沒有檢測出NO一,因此,投加該復(fù)合菌液表現(xiàn)出可靠性和可再生性。國內(nèi)對有益微生物在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究目前主要集中在對光合細(xì)菌的研究。據(jù)報道,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)菌對魚池、蝦池和工業(yè)污水的水質(zhì)凈化能力的試驗結(jié)果表明,短短1個月內(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物和無機物,改善了水質(zhì),光合細(xì)菌本身含有豐富的蛋白質(zhì)和對動物生長發(fā)育起促進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,尤其對氨氮的去除率高達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、反應(yīng)易控制、對環(huán)境耐受力強、保持菌種高效等優(yōu)點。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)和有機合成高分子凝膠載體(如聚乙烯醇PVA、聚丙烯酰胺ACAM等)。因為PVA凝膠具有無毒、廉價、對細(xì)胞

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