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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(duì)水域環(huán)境的影響,提出如何解決這些問(wèn)題的設(shè)想。固定微生 物技術(shù)已被廣泛用于處理各種類(lèi)型的廢水。本研究采用EM生物活性液與SiO2載 體球相結(jié)合制成EM凈化球來(lái)凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水。在不進(jìn)行換水的條件下,魚(yú)塘 內(nèi)水質(zhì)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(jì)效益和生 態(tài)效益。關(guān)鍵詞:水產(chǎn)養(yǎng)殖、生物處理法、EM凈化球1.引言近年來(lái)集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖在國(guó)內(nèi)外迅速發(fā)展,我國(guó)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(guó)目前的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)正處在一個(gè)從傳統(tǒng)高產(chǎn)放養(yǎng)模 式向規(guī)?;B(yǎng)殖、質(zhì)量效益轉(zhuǎn)變的歷史轉(zhuǎn)型期,但由于我國(guó)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(guò)程中投放的飼料殘余和 魚(yú)、蝦、蟹類(lèi)排泄物形成的污染物對(duì)水體、池塘底泥等造成了污染,使得養(yǎng)殖水 體日趨富營(yíng)養(yǎng)化,對(duì)周邊水域環(huán)境和生態(tài)環(huán)境造成了越來(lái)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(wàn)m3.ha-i,其中SS、COD、BOD5、 TN和TP的凈排放分別達(dá)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(yíng)養(yǎng)化主要來(lái)自養(yǎng)殖過(guò)程中的N、P等有機(jī)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(lèi)繁多的致病微生物已經(jīng)對(duì)養(yǎng)殖業(yè)造成

3、了嚴(yán)重的損害。近幾年 來(lái)發(fā)現(xiàn)并流行的暴發(fā)性魚(yú)蝦病害,不僅給水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)造成重大經(jīng)濟(jì)損失,而且 通過(guò)食物鏈對(duì)人體的健康帶來(lái)嚴(yán)重隱患。另外我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖以直接排污的池塘養(yǎng) 殖為主,基礎(chǔ)設(shè)施老化嚴(yán)重,自然生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈在養(yǎng)殖過(guò)程中頻遭破壞, 殘餌、排泄物、死亡殘?bào)w等大量有機(jī)物失去了被其它生物利用的機(jī)會(huì),養(yǎng)殖水域 生態(tài)功能退化,病害日趨嚴(yán)重。如不對(duì)養(yǎng)殖廢水進(jìn)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(jià)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(dú)特的特點(diǎn),即潛在污 染物含量低、一次排水量大、與常見(jiàn)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(yíng)養(yǎng)成分、溶解性有機(jī)物、懸浮物和病原體是處理的重點(diǎn)4。目前, 已初步形成的水產(chǎn)養(yǎng)殖水處理技術(shù),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(yīng)用受到一定限制。而生物方法由于成本低、適應(yīng)性 廣、并具有生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),在當(dāng)前得到廣泛應(yīng)用和持續(xù)研究。生物處理技術(shù)符 合節(jié)能降耗、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的要求,由于我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖品種經(jīng)濟(jì)價(jià)值相對(duì)較低, 在水處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用上要求操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)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(jiǎn)介生物處理方法生物技術(shù)是當(dāng)前水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)和養(yǎng)殖污染控制方法的 研究熱點(diǎn)5。該

5、方法對(duì)環(huán)境友好,費(fèi)用低,適用于各種環(huán)境條件的水域,是一項(xiàng) 有發(fā)展前途的“綠色”養(yǎng)殖污染控制技術(shù)。其最大優(yōu)點(diǎn)是使用不可再生材料和能 源比較少,并且不會(huì)對(duì)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(dòng) 來(lái)降低存在于環(huán)境中有害物質(zhì)的濃度或使其完全無(wú)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(fù)到原初狀態(tài)的過(guò)程。它包括植物、動(dòng)物和微生物以及復(fù) 合生態(tài)系統(tǒng),利用生物的生長(zhǎng)代謝來(lái)吸收、降解、轉(zhuǎn)化水體和底泥中的污染物, 降低污染物濃度,減輕污染物對(duì)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(zhǎng)來(lái)吸收養(yǎng)殖水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),富集和穩(wěn)定水體 中過(guò)量的氮、磷、懸浮顆粒和重金屬元素,達(dá)到凈化水體的目的。目

6、前,研究與 應(yīng)用較多的有魚(yú)菜共生6、魚(yú)藻共生7和魚(yú)草共生系統(tǒng)8。包括高等植物和藻兩 種凈化種類(lèi)。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(zhì)沉積物中的有機(jī)物、氨氮、亞硝態(tài) 氮分解吸收,轉(zhuǎn)化為有益或無(wú)害物質(zhì),達(dá)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(duì)人類(lèi)和養(yǎng)殖對(duì)象無(wú)致病危害并能改良水質(zhì)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(zhì)的有光合細(xì)菌、放線菌、芽孢桿菌、 硝化細(xì)菌、氨化細(xì)菌、硫化細(xì)菌等,它們能夠有效地降低氨氮和硫化氫等有害物 質(zhì)含量,改良池塘水質(zhì)。吳偉9等使用藻青菌處理鯉魚(yú)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分別高達(dá)82%和85%;

7、Grommeni0等向 養(yǎng)魚(yú)池廢水中投加復(fù)合菌液,4 d內(nèi)可使氨氮由10mg/L降到低于可檢測(cè)范圍; 田偉君等11應(yīng)用微生物強(qiáng)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(duì)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(chǎng)上商 業(yè)菌種比較單一,不能滿足多種養(yǎng)殖對(duì)象和養(yǎng)殖環(huán)境的要求,還有待于進(jìn)一步研 發(fā)多菌株多功能的復(fù)合微生物制劑。2.2.2固定化微生物技術(shù)固定化微生物技術(shù)一般是經(jīng)過(guò)富集、培養(yǎng)、篩選得到高密度生化處理混合菌, 然后通過(guò)一定的包埋方式將菌種

8、固定在一個(gè)適宜它繁殖、生長(zhǎng)的微環(huán)境中(如海 藻酸鈉、PVA等凝膠材料)的技術(shù),從而達(dá)到有效降解養(yǎng)殖廢水中某些特定污染 物的目的。近年來(lái),將該技術(shù)用于養(yǎng)殖水處理的研究越來(lái)越受到人們的重視,目 前對(duì)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(xì)菌和硝化細(xì)菌。鄭耀通 12等試驗(yàn)結(jié)果表明,加入固定化光合細(xì)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(bào)道固定化硝化細(xì)菌結(jié)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(dá)82.5%。Koo等14試 驗(yàn)表明固定化微生物運(yùn)行40 d對(duì)氨氮的去除率能達(dá)到98%。目前該技術(shù)在養(yǎng)殖 水體中的

9、應(yīng)用主要還處在室內(nèi)模擬階段,在實(shí)際應(yīng)用中還存在許多問(wèn)題,尚須進(jìn)步研究和完善。2.2.3生物膜法生物膜法指通過(guò)生長(zhǎng)在濾料(或填料)表面的生物膜來(lái)處理廢水,已廣泛應(yīng)用 于養(yǎng)殖水處理,對(duì)受有機(jī)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(lèi)型有生物濾池、滴濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、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(yīng)用較廣泛,Yang等17試驗(yàn)的生物濾池, 停留時(shí)間為2.5 h時(shí)SS和BOD去除率分別為98.8%和80.2%。通過(guò)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(méi)升流式生物濾池填料停留時(shí)

10、間為4 h時(shí),能去除40%的磷和100% 的氮。Bjornar20的生物過(guò)濾器,放在魚(yú)塘里,能使污染物減少90%95%。2.3水生動(dòng)物凈化近年來(lái),濾食性魚(yú)類(lèi)和貝類(lèi)被越來(lái)越多地應(yīng)用于水體富營(yíng)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(lèi)品種。濾食性魚(yú)類(lèi)和 貝類(lèi)是以水中的有機(jī)碎屑和浮游生物作為食物來(lái)源,因而其濾食活動(dòng)可有效降低 水中懸浮有機(jī)顆粒和藻類(lèi)的數(shù)量,提高水體透明度。配養(yǎng)濾食性魚(yú)類(lèi)和貝類(lèi),既 能提高餌料利用率,又能改善水體環(huán)境,有助于擴(kuò)大池塘養(yǎng)殖容量21。李德尚 等22指出,配養(yǎng)動(dòng)物濾食懸浮有機(jī)物而減少的氧消耗要遠(yuǎn)大于它們自身呼吸而 增加的氧消耗,但是濾食性魚(yú)類(lèi)和貝類(lèi)

11、在濾食懸浮有機(jī)物的同時(shí)也大量濾食藻 類(lèi),而藻類(lèi)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(dòng)物,以避免影響到水體溶氧功能的恢復(fù)。3.固定化微生物技術(shù)一EM凈化球通過(guò)特殊工藝篩選功能微生物,制成復(fù)合的活菌制劑,同時(shí)確立以復(fù)合活菌制 劑、生石灰、納米級(jí)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(fù)技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)處理的研究在國(guó)內(nèi)外已有較多的報(bào)道。水產(chǎn)養(yǎng)殖中,常用微生物制劑來(lái)處理底泥的有機(jī)污染物和凈化養(yǎng)殖水質(zhì),抑制病 原微生物。一種用于凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的復(fù)合菌藻制劑,主要菌種為硝化細(xì)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(zhì)凈化復(fù)合菌劑,主要 菌種為光合細(xì)菌、芽孢桿菌、乳酸菌、硝化細(xì)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(lèi)限制,功能較為單一。本試驗(yàn)所用菌種主要為光合細(xì)菌和EM菌, 其中光合細(xì)菌為從養(yǎng)殖水體中篩選、馴化、復(fù)壯后得到,EM菌液中含有乳酸菌、 酵母菌、光合細(xì)菌等復(fù)合微生物,對(duì)環(huán)境具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和有效分解水體中污 染物的能力。同時(shí),目前養(yǎng)殖水體補(bǔ)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(dòng)物生長(zhǎng)。本專(zhuān)利在微生物二次發(fā)酵工藝中 添加生石灰,同活性菌液進(jìn)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(duì)環(huán)境無(wú)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(duì)微生物的吸附量、結(jié)合緊密度等不僅與生物特 點(diǎn)有關(guān),也和載體的特性有關(guān)。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(jié)構(gòu)、比表面積等都對(duì)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(wú)煙煤、陶瓷球、多 孔不銹鋼或PVC、PE等材料;常用的無(wú)機(jī)載體有石英砂、活性炭、陶粒、爐渣 等。這些

14、材料雖各有特點(diǎn),但用作水處理載體存在許多缺點(diǎn),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(fù)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(fù)技術(shù)研究的一個(gè)重要方面。 本試驗(yàn)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(xì)胞最大吸附量可達(dá)到500-600 mg/g ;而在成本和加工工藝方面,相對(duì)于不銹鋼,陶瓷等多孔材料,成本較低。4.結(jié)束語(yǔ)針對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖引起的水質(zhì)劣化問(wèn)題,利用納米技術(shù)和微生物

15、發(fā)酵技術(shù),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(fù)合菌劑具有更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和分解污染物的能力,同時(shí),在該產(chǎn)品二次發(fā)酵 工藝中所添加的含鈣物質(zhì)(生石灰)轉(zhuǎn)化成可溶性的螯合態(tài)鈣,能及時(shí)補(bǔ)充養(yǎng)殖 動(dòng)物生長(zhǎng)所需的鈣離子;該試驗(yàn)同現(xiàn)有的以活性炭、泥陶等作為載體的水質(zhì)凈化 產(chǎn)品相比,細(xì)胞的吸附量高達(dá)500-600mg/g,較其高250-350mg/g,并且成本低、 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)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(yíng)養(yǎng)化,分解有機(jī)物并補(bǔ)充水生動(dòng)物生長(zhǎng)所必需的鈣離子,達(dá)到凈化、增產(chǎn)和 增質(zhì)的目的。參考文獻(xiàn)1邵孝侯,劉德有,朱亮,王 瑚。

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