水产养殖废水处理综述 7页

.EM净化球处理水产养殖废水综述摘要：探索水产养殖对水域环境的影响，提出如何解决这些问题的设想。固定微生物技术已被广泛用于处理各种类型的废水。本研究采用EM生物活性液与SiO2载体球相结合制成EM净化球来净化水产养殖废水。在不进行换水的条件下，鱼塘内水质能保持较好的状态，节约了水资源和电能，可产生了显著的经济效益和生态效益。关键词：水产养殖、生物处理法、EM净化球1.引言近年来集约化水产养殖在国内外迅速发展，我国更为迅猛，其养殖产量已占到世界养殖产量的2/3左右[1]。我国目前的水产养殖业正处在一个从传统高产放养模式向规模化养殖、质量效益转变的历史转型期，但由于我国水产养殖仍采用大引大排的方式，既极大的消耗了水资源，而且在水产养殖过程中投放的饲料残余和鱼、虾、蟹类排泄物形成的污染物对水体、池塘底泥等造成了污染，使得养殖水体日趋富营养化，对周边水域环境和生态环境造成了越来越大的危害。江苏省水产养殖业数据表明[2]，养殖塘全年换水量约为3万m3·ha-1，其中SS、COD、BOD5、TN和TP的净排放分别达到2280、999、145、101、4.95kg·ha-1。养殖水域污染源以及由此而产生的富营养化主要来自养殖过程中的N、P等有机物的积累。一些缓流浅水草型湖泊的沿湖养殖区，在生活污水和渔业自身污染的共同作用下，由污染物所滋生的种类繁多的致病微生物已经对养殖业造成了严重的损害。近几年来发现并流行的暴发性鱼虾病害，不仅给水产养殖产业造成重大经济损失，而且通过食物链对人体的健康带来严重隐患。另外我国水产养殖以直接排污的池塘养殖为主，基础设施老化严重，自然生态系统中的食物链在养殖过程中频遭破坏，残饵、排泄物、死亡残体等大量有机物失去了被其它生物利用的机会，养殖水域生态功能退化，病害日趋严重[3]..n.。如不对养殖废水进行生态处理和循环利用，那么以消耗自然资源（水资源）、污染环境为代价的水产养殖业，在今后生态文明生产浪潮的冲击下是难以立足的。与城市生活污水和工业废水相比，水产养殖水污染有其独特的特点，即潜在污染物含量低、一次排水量大、与常见陆源污水存在差异，处理难度大大增加。养殖废水中氮磷营养成分、溶解性有机物、悬浮物和病原体是处理的重点[4]。目前，已初步形成的水产养殖水处理技术，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，应用受到一定限制。而生物方法由于成本低、适应性广、并具有生态环保等优点，在当前得到广泛应用和持续研究。生物处理技术符合节能降耗、保护生态环境的要求，由于我国水产养殖品种经济价值相对较低，在水处理技术的开发和应用上要求操作简便、经济且易于被广大水产养殖业者所接受。因此，生物处理法具有很大发展潜力。2.生物处理方法简介　生物处理方法生物技术是当前水产养殖废水处理技术和养殖污染控制方法的研究热点[5]。该方法对环境友好，费用低，适用于各种环境条件的水域，是一项有发展前途的“绿色”养殖污染控制技术。其最大优点是使用不可再生材料和能源比较少，并且不会对环境造成二次污染。它主要是指利用生物的生命代谢活动来降低存在于环境中有害物质的浓度或使其完全无害化，从而使受到污染的生态环境能够部分或完全恢复到原初状态的过程。它包括植物、动物和微生物以及复合生态系统，利用生物的生长代谢来吸收、降解、转化水体和底泥中的污染物，降低污染物浓度，减轻污染物对环境的影响。2.1植物净化植物净化是指利用植物的生长来吸收养殖水中的营养物质，富集和稳定水体中过量的氮、磷、悬浮颗粒和重金属元素，达到净化水体的目的。目前，研究与应用较多的有鱼菜共生[6]、鱼藻共生[7]和鱼草共生系统[8]。包括高等植物和藻两种净化种类。..n.2.2微生物净化微生物净化是指利用微生物将水体或底质沉积物中的有机物、氨氮、亚硝态氮分解吸收，转化为有益或无害物质，达到环境净化的目的。2.2.1微生物制剂　微生物制剂是一些对人类和养殖对象无致病危害并能改良水质状况、抑制水产病害的有益微生物。常用于改善养殖水质的有光合细菌、放线菌、芽孢杆菌、硝化细菌、氨化细菌、硫化细菌等，它们能够有效地降低氨氮和硫化氢等有害物质含量，改良池塘水质。吴伟[9]等使用藻青菌处理鲤鱼养殖废水的中试结果表明，运行1个月后对氨氮和磷酸盐的去除率分别高达82%和85%；Grommen[10]等向养鱼池废水中投加复合菌液，4d内可使氨氮由10mg/L降到低于可检测范围；田伟君等[11]应用微生物强化系统集中式生物系统(centralbiologicalsystem，CBS)净化河水的研究表明，该系统对BOD的去除率为83.1%~86.6%，氮的去除率为53%~68.2%，磷的去除率为74.3%~80.9%，净化效果比较明显。目前市场上商业菌种比较单一，不能满足多种养殖对象和养殖环境的要求，还有待于进一步研发多菌株多功能的复合微生物制剂。2.2.2固定化微生物技术　固定化微生物技术一般是经过富集、培养、筛选得到高密度生化处理混合菌，然后通过一定的包埋方式将菌种固定在一个适宜它繁殖、生长的微环境中(如海藻酸钠、PVA等凝胶材料)的技术，从而达到有效降解养殖废水中某些特定污染物的目的。近年来，将该技术用于养殖水处理的研究越来越受到人们的重视，目前对处理水产养殖废水的固定化菌株研究较多的是光合细菌和硝化细菌。郑耀通[12]等试验结果表明，加入固定化光合细菌15d后，氨氮含量下降98.9%，溶解氧增加63.4%，COD去除率为70.6%。黄正等[13]报道固定化硝化细菌结合混凝沉淀处理养殖废水24hCOD去除率为74.9%，氨氮去除率达82.5%。Koo等[14]试验表明固定化微生物运行40d对氨氮的去除率能达到98%。目前该技术在养殖水体中的应用主要还处在室内模拟阶段，在实际应用中还存在许多问题，尚须进一步研究和完善。2.2.3生物膜法　..n.生物膜法指通过生长在滤料(或填料)表面的生物膜来处理废水，已广泛应用于养殖水处理，对受有机物及氨氮轻度污染的水体有明显的净化效果。目前使用较多的类型有生物滤池、滴滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生物流化床等[15]。生物膜法在养殖废水封闭循环处理中应用较广泛，Yang等[17]试验的生物滤池，停留时间为2.5h时SS和BOD去除率分别为98.8%和80.2%。通过Chin等[18]的2次物滤工艺处理，河口大面积集约化养殖水体处理后可回用。Abeysinghe等[19]的好氧淹没升流式生物滤池填料停留时间为4h时，能去除40%的磷和100%的氮。Bjornar[20]的生物过滤器，放在鱼塘里，能使污染物减少90%~95%。2.3水生动物净化近年来，滤食性鱼类和贝类被越来越多地应用于水体富营养化和养殖污水的治理，目前主要包括鲢鳙、河蚌和扇贝、缢蛏、牡蛎等贝类品种。滤食性鱼类和贝类是以水中的有机碎屑和浮游生物作为食物来源，因而其滤食活动可有效降低水中悬浮有机颗粒和藻类的数量，提高水体透明度。配养滤食性鱼类和贝类，既能提高饵料利用率，又能改善水体环境，有助于扩大池塘养殖容量[21]。李德尚等[22]指出，配养动物滤食悬浮有机物而减少的氧消耗要远大于它们自身呼吸而增加的氧消耗，但是滤食性鱼类和贝类在滤食悬浮有机物的同时也大量滤食藻类，而藻类光合作用增氧占池塘氧总输入的90%以上。因此，须要合理配养滤食性动物，以避免影响到水体溶氧功能的恢复。3.固定化微生物技术—EM净化球通过特殊工艺筛选功能微生物，制成复合的活菌制剂，同时确立以复合活菌制剂、生石灰、纳米级SiO2粉、粘土粉和沸石粉等为原料发酵制作液体和固体微生态净化制品的生产工艺制成EM净化球。3.1EM活性液目前，利用微生物修复技术进行水质处理的研究在国内外已有较多的报道。水产养殖中，常用微生物制剂来处理底泥的有机污染物和净化养殖水质，抑制病原微生物。一种用于净化水产养殖废水的复合..n.菌藻制剂，主要菌种为硝化细菌、地衣芽孢杆菌；一种用于循环水工厂化水产养殖系统的水质净化复合菌剂，主要菌种为光合细菌、芽孢杆菌、乳酸菌、硝化细菌、假单胞菌、产碱菌；一种养殖水体用的微生物净水剂，其所用菌种为克雷伯氏菌AN-4、枯草芽孢杆菌、红逻菌和植物乳杆菌，其中克雷伯氏菌AN-4为从养殖水体中分离筛选获得。但该菌剂由于菌种种类限制，功能较为单一。本试验所用菌种主要为光合细菌和EM菌，其中光合细菌为从养殖水体中筛选、驯化、复壮后得到，EM菌液中含有乳酸菌、酵母菌、光合细菌等复合微生物，对环境具有很强的适应性和有效分解水体中污染物的能力。同时，目前养殖水体补钙一般采用成本较低的生石灰，用量较大，易杀死水体中有益微生物，危害养殖动物生长。本专利在微生物二次发酵工艺中添加生石灰，同活性菌液进行共发酵，得到含可溶性的螯合态钙成分的混合菌液，使用后对环境无副作用。3.2净化球载体此外，研究表明，采用固定微生物的载体不仅能大大提高微生物浓度和数量，而且能提高微生物的活性。载体对微生物的吸附量、结合紧密度等不仅与生物特点有关，也和载体的特性有关。在水环境因素、生物种群一定的情况下，载体的表面特性、孔隙结构、比表面积等都对微生物的吸附和水处理能力有非常重要的影响。目前使用的多孔载体材料主要为颗粒活性炭、沸石、无烟煤、陶瓷球、多孔不锈钢或PVC、PE等材料；常用的无机载体有石英砂、活性炭、陶粒、炉渣等。这些材料虽各有特点，但用作水处理载体存在许多缺点，如比重大、流态化能耗高、孔隙率低、比表面积小、成本较高、加工工艺复杂（如活性炭和多孔不锈钢）。因此，制备适宜的生物载体也是微生物修复技术研究的一个重要方面。本试验选用纳米SiO2材料为原料制备生物载体。纳米SiO2材料，比表面积为500-1500m2/g，孔容积为0.01-2ml/g，粒径为30-50nm，与活性炭的比表面积相近，但纳米SiO2具有更好的生物相容性，细胞最大吸附量可达到500-600mg/g；而在成本和加工工艺方面，相对于不锈钢，陶瓷等多孔材料，成本较低。4.结束语..n.针对水产养殖引起的水质劣化问题，利用纳米技术和微生物发酵技术，将大量有效微生物固定在含纳米材料的直径为40-50mm多孔球体中。该微生物纳米球复合菌剂具有更强的环境适应性和分解污染物的能力，同时，在该产品二次发酵工艺中所添加的含钙物质（生石灰）转化成可溶性的螯合态钙，能及时补充养殖动物生长所需的钙离子；该试验同现有的以活性炭、泥陶等作为载体的水质净化产品相比，细胞的吸附量高达500-600mg/g，较其高250-350mg/g，并且成本低、生产工艺简单。将本微生物纳米球投加到受污染的养殖水体中，能有效控制水体富营养化，分解有机物并补充水生动物生长所必需的钙离子，达到净化、增产和增质的目的。参考文献[1]邵孝侯，刘德有，朱亮，王瑚。有机污水回用于农业灌溉的EM处理技术展望[J]。水利水电科技进展，2001，21(1):16-17[2]乔俊婧。EM技术在污水处理中的应用[J]。资源开发与市场，2008，24(11):968-970[3]爱睦乐环保生物技术有限公司。EM应用指南[M]。南京:爱睦乐环保生物技术有限公司，1999。41-42[4]M.Beier，R.H.Anken，H.Rahmann.Calcium-tracersdisclosethesiteofbiomineralizationininnerearotolithsoffish。AdvancesinSpaceResearch，2004，(33):1401-1405。[5]BrixH.Howgreenareaquaculture,constructedwetlandsandcon-ventionalwastewatertreatmentsystem[J].WatSciTech,1999,40(3):45-50。[6]丁永良，张明华，张建华，等。鱼菜共生系统的研究[J]。中国水产科学，1997，4(5):70-76。[7]王吉桥，靳翠丽，张欣，等。不同密度的石药与中国对虾的混养实验[J]。水产学报，2001，25(1):32-36。[8]泮进明，邵志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