菌藻聯合處理羅氏沼蝦育苗廢水的效果

焦蓉婷，沈強，葉捷

(1.浙江竟成環境咨詢有限公司，浙江 杭州 311100； 2.溫州市環境保護設計科學研究院，浙江 溫州 325000)

據《2016年全國漁業經濟統計公報》，2016年，我國水產品總產量為6 901.25萬t，其中，養殖產量5 142.39萬t，占水產品總產量的74.5%，水產養殖已經成為保障食品供給的重要途徑。育苗是水產養殖的重要環節，換水量大，如何處理育苗廢水是業界的關注熱點。

生物修復技術因具有經濟、高效、低耗、可持續發展等優點，在養殖廢水修復中發揮了其他修復技術無法代替的作用。目前，基于生物修復技術處理養殖廢水的案例很多：傅雪軍等[1-2]利用自然凈化微生物掛膜法去除養殖廢水的氨氮；劉宏文等[3]借助微藻吸收海水中無機鹽的屬性和海綿泵入海水中可阻留消化微藻的能力，研究其對養殖水體中無機氮、磷營養鹽去除的效果。同時，利用微生物制劑凈化養殖廢水的研究也有很多。已有研究證實，將微生物應用于水產養殖過程中，對改善水質、降低水體富營養化有顯著效果[4-5]。

近年來，浙江省已經發展成為羅氏沼蝦苗種的主要生產地區[6]。本研究基于現有的關于小球藻、枯草芽孢桿菌凈水能力的研究，利用植物、微生物在一定的條件下可相互協同的特點[7-8]，將兩者結合來系統處理羅氏沼蝦育苗養殖廢水，對比凈化效果，嘗試為羅氏沼蝦育苗養殖廢水的處理提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 試驗裝置及環境條件

試驗采用塑料桶，試驗廢水2 L，取自湖州菱湖一養殖戶的羅氏沼蝦育苗場。設置3個試驗組，分別添加20 mL經活化的枯草芽孢桿菌、20 mL小球藻、20 mL小球藻+20 mL經活化的枯草芽孢桿菌(各處理中的菌液濃度或小球藻濃度相同)，空白組不做任何處理。每組設3個重復，將空白組、試驗組的12個塑料桶放置于通風、不易受干擾的條件下。

1.2 試驗藻、菌來源

小球藻購自中國科學院水生生物研究所淡水藻種庫，密度為1.0×108mL-1。枯草芽孢桿菌購自廣州市威元生物科技有限公司，有效活菌數≥2.0×1010mL-1。

1.3 監測指標及方法

試驗開始后，每隔5 d測定總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮(NH3-N)含量，以及高錳酸鹽指數(CODMn)，取樣后補水至2 L，試驗共持續20 d。

TN的測定參照GB 11894—1989，采用堿性過硫酸鉀消解—紫外分光光度法；TP的測定參照GB 11893—1989，采用鉬酸銨分光光度法；NH3-N的測定參照HJ 536—2009，采用水楊酸分光光度法；CODMn的測定參照GB/T 15464—1995，采用高錳酸鉀法。

1.4 試驗儀器

UV-7502 PC紫外可見分光光度計，上海精密科學儀器有限公司。

1.5 數據統計與分析

所有試驗數據采用Excel 2010進行數據整理，利用DPS 9.0.5進行數據分析，采用Origin 7.5制圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理水體中總氮的變化

由圖1可知，試驗組TN含量顯著低于空白對照組。原養殖廢水中，TN的含量為2.782 mg·L-1，試驗結束后，空白組的TN含量降低為2.186 mg·L-1，說明在水體中TN自身能夠進行部分降解。小球藻組TN含量降低至1.324 mg·L-1，去除率為52.4%；枯草芽孢桿菌組TN含量降低至1.220 mg·L-1，去除率為56.2%；菌+藻組TN含量降低至0.816 mg·L-1，去除率為70.7%，較其他試驗組除氮能力更強。

圖1 不同處理污水中總氮濃度隨時間的變化

2.2 不同處理水體中總磷的變化

由圖2可知，空白對照組的TP含量也有一定下降，但試驗組去除磷的能力強于對照組。在原養殖廢水中，TP含量為0.064 0 mg·L-1。試驗結束后，小球藻組TP含量降低至0.018 9 mg·L-1，去除率達到70.5%；枯草芽孢桿菌組TP含量降低至0.028 6 mg·L-1，去除率為55.3%；菌+藻組TP含量降低至0.014 8 mg·L-1，去除率達到76.9%，較其他試驗組去除磷的能力更強。

圖2 不同處理污水中總磷濃度隨時間的變化

2.3 不同處理水體中氨氮的變化

由圖3可知，試驗組NH3-N的降解率明顯高于空白組。試驗開始時，水體中NH3-N含量為0.066 0 mg·L-1。試驗結束后，小球藻組NH3-N含量變為0.020 1 mg·L-1，去除率為69.6%；枯草芽孢桿菌組NH3-N含量變為0.025 9 mg·L-1，去除率為60.8%；菌+藻組NH3-N含量降至0.013 3 mg·L-1，去除率為79.8%，較其他試驗組對廢水中NH3-N的去除效果更強。

圖3 不同處理污水中氨氮濃度隨時間的變化

2.4 不同處理水體中CODMn的變化

由圖4可知，空白組中CODMn波動變化，但試驗前后差異不大，而各試驗組CODMn在試驗期間始終明顯低于空白組。試驗開始時，水體中的CODMn為7.507 mg·L-1。試驗結束后，小球藻組CODMn為6.712 mg·L-1，降解率為10.6%；枯草芽孢桿菌組CODMn為6.916 mg·L-1，降解率為7.9%；菌+藻組CODMn為6.601 mg·L-1，降解率為12.1%，較其他試驗組去除CODMn的能力更強。

圖4 不同處理污水中CODMn濃度隨時間的變化

3 小結與討論

本試驗研究了單菌、單藻、菌+藻聯合處理羅氏沼蝦育苗廢水的效果，主要結論如下：小球藻、枯草芽孢桿菌均具有一定的去除水體氮、磷，降低水體氨氮和CODMn的能力，小球藻、枯草芽孢桿菌對TN的去除率分別為52.4%、56.2%，對TP的去除率分別為70.5%、55.3%，對NH3-N的去除率分別為69.6%、60.8%，對CODMn的去除率分別為10.6%、7.9%。小球藻-枯草芽孢桿菌聯合處理對水體中上述各指標的降解效果更好，TN去除率為70.7%，TP去除率為76.9%，NH3-N去除率為79.8%，CODMn去除率為12.1%。菌-藻聯合修復羅氏沼蝦育苗廢水具有比單藻、單菌處理更好的凈化效果，可作為今后養殖廢水處理的優先選擇。

試驗期間，空白組自身的TN、TP、NH3-N、CODMn均略有下降，這可能得益于水體中已有微生物自身的降解作用，以及含氮、磷顆粒物的沉降[9]。試驗期間，枯草芽孢桿菌與小球藻對水體起著不同的作用。對于枯草芽孢桿菌來說，在水體中通過芽孢進行較快的生長繁衍能夠占據水體而形成優勢菌群，可直接或者間接影響水體中其他菌種的繁衍生長。枯草芽孢桿菌通過吸收水體中的有機質(包括殘餌、水中生物排泄物等)而生長，并以此來降低水體中的CODMn。同時，枯草芽孢桿菌可通過直接利用水體中存在的亞硝酸鹽，分解碳類、氨類等化合物，達到凈化水質的效果[10]，降低水中總氮、總磷、氨氮的量。對于小球藻來說，小球藻通過同化水中的氨氮來滿足自身生長，促進微生物對氨氮的硝化作用，達到降低氨氮的作用，并能顯著去除廢水中的總氮和總磷。同時，由于小球藻生長需要從外界吸收有機物，因而也能達到去除CODMn的目的。枯草芽孢桿菌或小球藻對羅氏沼蝦養殖廢水均有一定的凈化能力，但二者聯合處理的效果要優于單菌或者單藻，此結果可能與菌藻系統中菌和藻的協同作用有關。在水體中，枯草芽孢桿菌能夠將大分子有機物通過自身作用轉化成小分子化合物，藻類在水體中可以直接吸收這些小分子化合物。同時，小球藻在利用水體中的氮、磷等鹽類的時候會放出氧氣，提升水體中的溶解氧，制造出一個適于芽孢桿菌生長的生態環境。菌-藻之間的互利共生關系，提高了它們各自的生態作用[11]。試驗結果也顯示，在本試驗條件下，枯草芽孢桿菌與小球藻之間確實存在一定的互利共生關系。這為菌-藻聯合治理羅氏沼蝦漁業廢水提供了一定的參考。