利用菌類處理水產養殖廢水技術研究

范曉璐，王佳敏，李 雪，譚 珍，趙 琨，付春鵬,2，李法君,2

(1.濰坊科技學院農學與環境學院，山東 壽光 262700；2.濰坊科技學院山東半島鹵水資源高值化綠色化綜合利用工程技術研發中心，山東 壽光 262700)

水產養殖需水量巨大，如每養殖1噸對蝦則需用8.6萬噸海水。若采用傳統的頻繁換水的方式來改善水質，一方面會造成水資源的極大浪費，另一方面也會給環境施加巨大的壓力。因此，如何將水產養殖廢水進行綠色化處理循環再利用，就成為當前亟待解決的課題。本試驗采用多種菌類對養殖廢水進行了無公害處理，旨在為水產養殖廢水的循環再利用提供參考。

一、試驗材料

1.試驗用水

本試驗用水取自濰坊北部一工廠化養殖場，水質指標見表1。

表1 試驗用水水質指標

2.試驗菌種

芽孢桿菌和硝化細菌來自本實驗室前期鑒定并保存的菌種，光合細菌購自一生物科技公司。

二、試驗方法

1.試驗設計

試驗共設計4 個平行組：第一組添加芽孢桿菌、第二組添加硝化細菌、第三組添加光合細菌、第四組為對照組，每組設3個重復。將廢水分別置于20厘米×40厘米×30厘米的玻璃缸中，統一添加到20 厘米高度。前三組藻種的接種量控制在5.0×107個細胞/毫升。每隔24小時取樣測定相關指標。

2.測定方法

氨氮的測定采用水楊酸分光光度法，亞硝態氮的測定采用乙二胺光度法，COD的測定采用高錳酸鉀法，溶氧和pH的測定采用便攜式測定儀。

三、結果

1.氨氮(見圖1)

圖1 氨氮的降解效果

芽孢桿菌、硝化細菌和光合細菌對養殖廢水氨氮的處理結果如圖1 所示。從整體來看，3 種細菌都可以降解廢水中的氨氮，其中芽孢桿菌對氨氮的降解效果最好，氨氮去除效率為86.01%；其次是硝化細菌，氨氮去除效率為84.40%；最后為光合細菌，氨氮去除效率為75.99%。

2.亞硝態氮(見圖2)

圖2 亞硝態氮的降解效果

芽孢桿菌、硝化細菌和光合細菌對養殖廢水亞硝態氮的處理結果如圖2 所示，3 種細菌都可以有效降解廢水中的亞硝態氮，其中硝化細菌對亞硝態氮的降解效果最好，去除效率為98.94%；其次是光合細菌，亞硝態氮去除效率為98.64%；最后為芽孢桿菌，亞硝態氮去除效率為98.49%。

3.COD(見圖3)

圖3 COD的降解效果

芽孢桿菌、硝化細菌和光合細菌對養殖廢水的處理結果如圖3 所示，3 種細菌都可以有效降低廢水中的COD，其中光合細菌對COD 的降解效果最好，降解率為78.99%；其次是芽孢桿菌，降解率為76.87%；最后為硝化細菌，降解率為64.52%。

4.溶氧(見圖4)

圖4 溶氧的變化

芽孢桿菌、硝化細菌和光合細菌處理廢水過程中溶氧的變化如圖4所示，光合細菌處理水體中的溶氧要高于對照組，而芽孢桿菌和硝化細菌處理組中的溶氧要低于對照組。

5.pH(見圖5)

圖5 pH的變化

芽孢桿菌、硝化細菌和光合細菌處理廢水過程中pH 的變化如圖5 所示，硝化細菌處理水體中后期的pH要略高于其他3組。整體而言，3個處理組中的pH沒有顯著差異。

四、討論

水體中氨氮及亞硝酸鹽濃度是衡量水質好壞的重要指標，研究證實：芽孢桿菌可將養殖水體的氨氮和亞硝酸鹽分別轉化為氨氣和硝酸鹽，有效降低養殖水體中氨氮和亞硝酸鹽含量，從而達到改善水質、防治病害的目的。已有的研究表明：芽孢桿菌對氨氮和亞硝酸鹽的降解率通常為80%和90%，而本試驗所篩選的芽孢桿菌對氨氮和亞硝酸鹽的降解率分別為86.01%和98.94%，去除效果明顯，表明此芽孢桿菌值得在今后的養殖廢水處理中推廣應用。

硝化細菌是一類好氧的、通過亞硝酸獲得能源、并以CO2為碳源的細菌，可以將氨氮和亞硝態氮轉化為硝態氮，從而降低對水生生物的毒害。研究證實：由于硝化細菌菌株不同，硝化細菌對氨氮的去除率也不盡相同，一般集中在40%～80%，對亞硝酸鹽的去除率通常為95%，本實驗所篩選的硝化細菌對氨氮和亞硝酸氮的降解率分別為84.40%和98.64%，其中氨氮的去除率明顯高于已有研究，證明所篩選的硝化細菌菌株具有較強的凈水能力。

光合細菌是具有原始光能合成體系的原核生物的總稱，能在厭氧條件下進行光合作用。在水產養殖中，通常使用光合細菌改善水質，穩定養殖環境。本實驗光合細菌對氨氮和COD的去除率分別為75.99%和78.99%，其去除率與已有的研究基本一致。