水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水處理研究進(jìn)展

楊明舉， 吳 丹， 王 偉， 閔文武

(貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水產(chǎn)研究所， 貴州 貴陽 550025)

水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中含有殘餌、糞便、含氮化合物、含磷化合物等有毒有害物質(zhì)，容易滋生細(xì)菌和病毒。因此，養(yǎng)殖尾水處理是全球水產(chǎn)養(yǎng)殖面臨的一個(gè)重要問題。未經(jīng)處理的養(yǎng)殖尾水直接排出，會(huì)對(duì)水體中動(dòng)植物群落結(jié)構(gòu)造成負(fù)面影響，破壞養(yǎng)殖水域環(huán)境，甚至導(dǎo)致魚類、蝦類、貝類等暴發(fā)疾病，大面積死亡，影響?zhàn)B殖效益[1]。目前，對(duì)養(yǎng)殖尾水處理的研究傾向于水生植物、藻類、微生物對(duì)尾水中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，如共同培養(yǎng)藻類和黑虎蝦，能有效吸收養(yǎng)殖水體的氨氮和硝氮，達(dá)到凈化尾水的目的[2]。

鱘魚是冷水性魚類，對(duì)水質(zhì)要求較高，一般利用山泉、溪流或地下井水作為水源[3]。目前，養(yǎng)殖鱘魚主要采用流水養(yǎng)殖，水流起著輸入溶解氧和排除魚類排泄物的作用，池水能否保持良好水質(zhì)是鱘魚養(yǎng)殖成功與否的關(guān)鍵[4]。鱘魚養(yǎng)殖場一般位于水源的上游，所以養(yǎng)殖尾水處理顯得尤為重要。但許多鱘魚養(yǎng)殖戶的環(huán)境保護(hù)意識(shí)淡薄，直接排放養(yǎng)殖尾水，給生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重壓力。為此，筆者對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水的成分及危害、處理方法研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為鱘魚養(yǎng)殖尾水處理相關(guān)研究提供理論參考。

1 養(yǎng)殖尾水的成分及危害

養(yǎng)殖尾水由不可溶性的固體和可溶性的含氮、含磷化合物組成。

1.1 總固體

養(yǎng)殖水體中固體顆粒物包含殘餌、糞便以及污泥等，大部分的粒徑在0.1～1 mm，固體顆粒物中的懸浮顆粒物對(duì)于魚類有極大危害，如損害魚鰓、降低抵抗力以及抑制生長[5-6]。同時(shí)殘餌、糞便中含有豐富的營養(yǎng)成分，為病菌的滋生提供適宜環(huán)境，增加疾病感染的風(fēng)險(xiǎn)；影響水體中氨含量，危害魚類健康；糞便中的磷一旦釋放到水體會(huì)導(dǎo)致富營養(yǎng)化。殘餌、糞便等大量積累，如沒有足夠氧氣，某些厭氧菌會(huì)利用硫酸鹽中氧分子來代謝產(chǎn)生的硫化氫，硫化氫對(duì)魚類有毒性，會(huì)導(dǎo)致鰓損傷甚至死亡[7]。

1.2 含氮化合物

養(yǎng)殖尾水中含氮化合物主要包括氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽等，這些化合物濃度高時(shí)對(duì)水生植物和動(dòng)物有很高的毒性。氨具有較高的脂溶性，能通過鰓和皮膜進(jìn)入魚體，損傷鰓表皮細(xì)胞，導(dǎo)致魚體中氨濃度升高，降低血液的載氧能力，造成食欲減退、呼吸困難，影響正常生長[8]。亞硝酸鹽是氨轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過渡形式。高濃度亞硝酸鹽脅迫會(huì)導(dǎo)致魚類肝臟組織損傷，體內(nèi)血紅蛋白和Na+濃度下降，超氧化物歧化酶、過氧化氫酶等抗氧化酶活性失常[9]；導(dǎo)致魚體內(nèi)高鐵血紅蛋白濃度升高，導(dǎo)致輸氧功能失常[10]。硝酸鹽是硝化過程的最后一個(gè)成分，當(dāng)濃度超過安全水平時(shí)，會(huì)影響魚類的生存和生長。

1.3 含磷化合物

養(yǎng)殖尾水中磷主要來源于飼料添加劑、飼料分解物及養(yǎng)殖生物的排泄產(chǎn)物[11]。磷在水體中以顆粒磷(沉淀在底部)、懸浮磷(密度小于顆粒磷)和可溶性磷(完全溶于水)存在。魚通過糞便以顆粒狀磷的形式排出多余和未消化的磷，在廢水排放之前，一些會(huì)被沉淀池收集；可溶性磷最終會(huì)排放到環(huán)境中，高濃度磷會(huì)導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，破壞水生態(tài)系統(tǒng)[12]。

2 養(yǎng)殖尾水的處理方法

隨著科技發(fā)展，一些新技術(shù)、新方法在尾水處理中得到應(yīng)用，提高了處理效率，減少了環(huán)境污染；同時(shí)凈化水體可反復(fù)多次利用，節(jié)約水資源。

2.1 物理方法

通常處理養(yǎng)殖尾水的物理方法有機(jī)械過濾、泡沫分離、膜分離等。機(jī)械過濾是利用篩網(wǎng)的孔徑限制，分離固態(tài)和液態(tài)，進(jìn)而達(dá)到凈化的效果。李海軍[5]研究表明，隨著微濾機(jī)中濾網(wǎng)目數(shù)增加，對(duì)養(yǎng)殖水體中總固體(TS)以及化學(xué)需氧量(COD)的去除率逐漸上升，濾網(wǎng)目數(shù)為350目時(shí)COD的去除率最高，達(dá)(28.58±0.18)%；水體中氨氮濃度整體水平明顯低于對(duì)照組。泡沫分離是利用吸附原理進(jìn)行尾水凈化處理。魯春雨[13]研究發(fā)現(xiàn)，泡沫分離器可顯著降低對(duì)蝦養(yǎng)殖水體中有機(jī)物、總氨氮含量和弧菌密度，同時(shí)顯著提高橈足類的密度。因?yàn)榕菽蛛x器可改善水化因子，調(diào)節(jié)浮游生物和微生物群落，有利于生長。膜分離分為微濾和超濾技術(shù)，主要通過不同孔徑的過濾膜處理雜質(zhì)，最終達(dá)到凈化水質(zhì)的效果[2]。膜分離技術(shù)是現(xiàn)代技術(shù)背景下出現(xiàn)的一種有效的污水處理工藝，降低了凈化消耗，提升了污水處理效率。

2.2 化學(xué)方法

化學(xué)方法具有快捷高效特點(diǎn)，但可能會(huì)影響魚類和水生動(dòng)植物的生存及生長。養(yǎng)殖尾水常見的化學(xué)處理方法有臭氧氧化法、絮凝技術(shù)、電化學(xué)處理法等。

2.2.1 臭氧氧化法 臭氧作為氧化性最強(qiáng)的氧化劑之一，可將大部分有機(jī)物和無機(jī)物氧化產(chǎn)生氧氣，具有高效的清潔作用[14-15]。臭氧處理能有效抑制循環(huán)水養(yǎng)殖病原菌的產(chǎn)生，降解氨氮、亞硝酸鹽、有機(jī)廢物含量等[16]。黃濱等[17]用不同濃度臭氧對(duì)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)尾水的凈化效能進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果顯示，臭氧添加濃度對(duì)生物膜的凈化效能有重大影響。

2.2.2 絮凝技術(shù) 絮凝是指用有機(jī)或無機(jī)化學(xué)試劑將水體中小顆粒物及膠體等絮凝，形成大的絮凝體，使其沉淀的方法[18]。一般加入相反電性的鋁鹽、鐵鹽等絮凝劑減少離子之間的排斥作用，促進(jìn)離子凝聚下沉，達(dá)到去除水體中懸浮物的目的。陳偉等[19]以鰻魚循環(huán)水養(yǎng)殖廢水為研究對(duì)象，探究了不同C/N(0、5、10和15)對(duì)以生物絮凝反應(yīng)器為唯一水處理裝置的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的廢水處理效果，結(jié)果表明，隨著C/N的升高，反應(yīng)器脫氮除磷的效果也逐漸增加。

2.2.3 電化學(xué)水處理法 該方法又稱電解法，是利用兩塊正負(fù)電極在電流作用下，產(chǎn)生如次氯酸、次氯酸根離子等強(qiáng)氧化劑，達(dá)到去除水體中氨氮、亞硝酸鹽等有害物質(zhì)[20-21]。電化學(xué)對(duì)多種污染物的去除效率與電流密度大小呈正相關(guān)，張鵬[21]研究表明，采用電化學(xué)水處理技術(shù)能有效降低養(yǎng)殖系統(tǒng)中氨氮、硝酸鹽和細(xì)菌的含量；電流密度從2 mA/cm2升高到12 mA/cm2，氨氮、亞硝酸鹽、COD的去除率分別由46.9%提高到97.8%、32%提高到95.5%、25.7%提高到73.1%。

2.3 生物方法

生物處理技術(shù)是利用微生物、植物等的吸收、代謝作用，降解水體中氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽等有害物質(zhì)[22]。該方法是一種環(huán)境友好型的水處理方法，目前采用較多的生物處理方法有生物膜法、微生物制劑法、人工濕地技術(shù)。

2.3.2 微生物制劑法 微生物制劑對(duì)氨氮、亞硝酸鹽、COD等物質(zhì)具有一定的降解效果，且對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物沒有毒害作用。常用的微生物制劑有枯草芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌、硝化菌、反硝化菌、光合細(xì)菌(PBS)等[25-26]。黎建斌等[27]在羅非魚塘中分別加入不同濃度的光合細(xì)菌、芽孢桿菌和乳酸菌，研究其對(duì)pH、溶解氧、氨氮、亞硝酸鹽水質(zhì)指標(biāo)的影響，結(jié)果顯示，養(yǎng)殖過程中需交替或聯(lián)合使用，以發(fā)揮各種菌株的不同功能。

2.3.3 人工濕地技術(shù) 該技術(shù)操作簡單、成本低，并具有一定的景觀價(jià)值，但占地面積較大，一般在生態(tài)休閑為一體的養(yǎng)殖場應(yīng)用較多。濕地種植蘆葦、菹菜、狐尾藻等植物，對(duì)磷酸鹽、氨氮具有一定的去除效果[28]。

3 小結(jié)

貴州省魚類資源豐富，全省有記錄的魚類288種，主要經(jīng)濟(jì)魚類44種，其中鱘魚養(yǎng)殖產(chǎn)量排名全國第三，搞好鱘魚養(yǎng)殖對(duì)貴州漁業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義。目前，對(duì)鱘魚養(yǎng)殖尾水處理的研究更多在一個(gè)可控環(huán)境下對(duì)單個(gè)指標(biāo)進(jìn)行研究，如氨氮、亞硝酸鹽、磷酸鹽等，實(shí)際上尾水中有多種成分可以影響水域環(huán)境，如鱘魚養(yǎng)殖尾水的含氧量、水體中病毒寄生蟲等，因此處理好養(yǎng)殖尾水對(duì)生態(tài)環(huán)境具有重要作用。處理尾水的方法有物理、化學(xué)和生物方法，單一采用某種方法的處理效果不是很理想，需要因地制宜采取不同的處理方法，綜合利用多種方法處理是未來研究的一個(gè)趨勢；隨著環(huán)境監(jiān)管的加強(qiáng)和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，生物方法處理尾水是未來研究的重點(diǎn)方向。