摘 要:随着不断推广集约化养殖模式,水产养殖业得到了飞速发展。但由于高密度大面积的养殖、药物和消毒剂的滥用、投喂频率的增加及不科学的管理方法等,使养殖水体的污染不断加剧、养殖环境日益恶化,严重地阻碍了水产养殖业的健康发展。基于此,分析水产养殖废水污染现状及其生物处理技术,以期为处理水产养殖废水提供可行性办法,促进水产养殖业的健康、可持续发展。
关键词:水产养殖废水; 生物处理技术; 应用; 发展
1 水产养殖废水污染危害的现状
随着不断推广集约化养殖模式,水产养殖业得到了飞速发展。但由于高密度大面积的养殖、药物和消毒剂的滥用、投喂频率的增加及不科学的管理方法等,使水体中营养物质、有机碎屑等严重超标,养殖水体的污染不断加剧,养殖环境日益恶化,使水产动物处于各种环境胁迫之下,进而病害滋生、养殖效益下降,严重阻碍了水产养殖业的健康发展。养殖过程中投放的饲料所含的磷、氨大约分别只有9.1%、17.4%被鱼同化,残留饲料、水产动物排泄物对水体造成严重污染,致使浅水湖泊退化及局部海域发生赤潮,与此同时,水产养殖中使用的各类化学药品及抗生素的残留物也对水域环境造成了污染。目前我国水产养殖废水直接排放的现象比较多,使受纳水体富营养化及生物多样性降低。仅仅就集约化养殖水体而言,氨氮污染已然成为制约水产养殖环境的主要胁迫因子,有机物及总氮污染是制约水产养殖业发展的重要因素。
2 水体水质污染对水产养殖业危害的类型
养殖水体中的有机物大部分是由养殖动物的排泄物分解、残饵及微生物的代谢产物产生的,如果水体中有机物含量过高,会造成水质恶化,导致鱼类生长缓慢,甚至死亡、泛池。马建新等认为水体中的COD含量过高是虾病病毒爆发及流行的主要原因之一,当COD长期超过13.0 mg/L时,使虾容易感染病毒。
各种水产养殖中,以营养元素或者饲料的形式投入养殖水体中的磷、氮分别仅为17.4%和25%左右被鱼同化,这些都表明养殖水中氮的负荷是由没有被消耗的饲料和鱼的排泄物降解造成的。水体中的氨主要以非离子化NH3、NH4+2种形式存在,pH值越高,则以NH3形式存在,其毒性越强。养殖水体中NH4+-N为主要形式存在时,水偏酸性,毒性表现在鱼的亚致死量及免疫活性受迫,具体的症状是鱼极度活跃或者抽搐、失去平衡、无生气或者昏迷。总氨是密集型水产养殖系统中最为关键的控制参数,当总氨含量超过0.5 mg/L时,对鱼有毒害作用,且鱼类不能长时间生活在总氨含量超过0.5 mg/L的水体内。
NO2-N对鱼类有非常强的毒性,NO2-N的存在导致鱼、虾血液中亚铁血红蛋白被氧化为高铁亚铁血红蛋白,但高铁亚铁血红蛋白不能运载氧气,抑制血液的载氧能力,造成组织细胞缺氧,并且会引起鱼类摄食能力降低,甚至于死亡。正常情况鱼类对于NO2-N的耐受含量远低于1.0 mg/L,因此应避免其在水体中的积累。通常NO2-N通过兼性厌氧反硝化菌在缺氧且有碳源存在的条件下转化为氮气得到去除。然而,鱼类对NO3-的耐受力较大,当 NO3-的含量大于其它营养元素时,与此相关的藻类水化和富营养化将造成严重的环境问题。随着城市生活、工农业废水处理技术的创新发展,用生物技术处理水产养殖产生的废水,被认为是经济可行的办法,并且可以大量节水。
3 现有水产养殖废水生物处理技术及其应用
通过对现有的技术资料进行总结,可将水产养殖污水的生物处理方案归结为人造仿天然环境和生物过滤2类。生物过滤法实际指直接借助生物特性来对污水中氨氮、有机物、亚硝酸盐等进行过滤和消除,主要包括过滤法、生物膜法及微生物介入的污染要素循环过程3大类。生物膜法是使用生物膜对废水中有机物及亚硝酸盐进行过滤,其应用成本较低,有广泛的推广潜力。过滤法是通过动物、微生物、植物来对污染物进行吸收及转移的一种方法,这种方式较为直接有效,植物的过滤法可以对污染物进行转移和降解,作用过程相对较为缓慢,但可逐步修复水质;动物过滤在淡水养殖中应用较广,如淡水养殖中种常见的投放贝类、蚤类、棘皮动物等,它们对于水质中富营养物及残余饵料有明显的消耗作用,其中贝类还能带来额外的经济效益;微生物过滤主要针对水质净化进行开发,如用芽孢杆菌为主的复合微生物制剂过滤、分解养殖鱼池的有机污染物等,是快速改善水质的微生物处理方法。人造自然环境的方案在国内主要应用为人工湿地,如湿地植物根基区对磷的去除有明显的效果等,人工湿地的工程量较大且自身的稳定性要远低于原生自然环境,更适用于未来经济及技术发展高水平阶段的应用。此外,还有直接通过植物来进行污染物降解、吸收和转移的方法,目前国内外的研究报道中指出了水产养殖废水的植物过滤品种主要有石莼、浒苔和江篱,对于海产养殖来说,大型藻类均具有明显的水质改良作用。
4 展望
随着对养殖业要求的不断提高,促使21世纪的水产养殖不得不由单一型转变为生态型,来响应国家的可持续发展战略。随着我国科技的不断进步和生物工程的进一步发展,