水產養殖尾水處理研究進展

楊明舉， 吳 丹， 王 偉， 閔文武

(貴州省農業科學院 水產研究所， 貴州 貴陽 550025)

水產養殖尾水中含有殘餌、糞便、含氮化合物、含磷化合物等有毒有害物質，容易滋生細菌和病毒。因此，養殖尾水處理是全球水產養殖面臨的一個重要問題。未經處理的養殖尾水直接排出，會對水體中動植物群落結構造成負面影響，破壞養殖水域環境，甚至導致魚類、蝦類、貝類等暴發疾病，大面積死亡，影響養殖效益[1]。目前，對養殖尾水處理的研究傾向于水生植物、藻類、微生物對尾水中營養物質的吸收，如共同培養藻類和黑虎蝦，能有效吸收養殖水體的氨氮和硝氮，達到凈化尾水的目的[2]。

鱘魚是冷水性魚類，對水質要求較高，一般利用山泉、溪流或地下井水作為水源[3]。目前，養殖鱘魚主要采用流水養殖，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是鱘魚養殖成功與否的關鍵[4]。鱘魚養殖場一般位于水源的上游，所以養殖尾水處理顯得尤為重要。但許多鱘魚養殖戶的環境保護意識淡薄，直接排放養殖尾水，給生態環境造成了嚴重壓力。為此，筆者對水產養殖尾水的成分及危害、處理方法研究進展進行綜述，以期為鱘魚養殖尾水處理相關研究提供理論參考。

1 養殖尾水的成分及危害

養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]。同時殘餌、糞便中含有豐富的營養成分，為病菌的滋生提供適宜環境，增加疾病感染的風險；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導致富營養化。殘餌、糞便等大量積累，如沒有足夠氧氣，某些厭氧菌會利用硫酸鹽中氧分子來代謝產生的硫化氫，硫化氫對魚類有毒性，會導致鰓損傷甚至死亡[7]。

1.2 含氮化合物

養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對水生植物和動物有很高的毒性。氨具有較高的脂溶性，能通過鰓和皮膜進入魚體，損傷鰓表皮細胞，導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]。亞硝酸鹽是氨轉化為硝酸鹽的過渡形式。高濃度亞硝酸鹽脅迫會導致魚類肝臟組織損傷，體內血紅蛋白和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]；導致魚體內高鐵血紅蛋白濃度升高，導致輸氧功能失常[10]。硝酸鹽是硝化過程的最后一個成分，當濃度超過安全水平時，會影響魚類的生存和生長。

1.3 含磷化合物

養殖尾水中磷主要來源于飼料添加劑、飼料分解物及養殖生物的排泄產物[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，一些會被沉淀池收集；可溶性磷最終會排放到環境中，高濃度磷會導致水體富營養化，破壞水生態系統[12]。

2 養殖尾水的處理方法

隨著科技發展，一些新技術、新方法在尾水處理中得到應用，提高了處理效率，減少了環境污染；同時凈化水體可反復多次利用，節約水資源。

2.1 物理方法

通常處理養殖尾水的物理方法有機械過濾、泡沫分離、膜分離等。機械過濾是利用篩網的孔徑限制，分離固態和液態，進而達到凈化的效果。李海軍[5]研究表明，隨著微濾機中濾網目數增加，對養殖水體中總固體(TS)以及化學需氧量(COD)的去除率逐漸上升，濾網目數為350目時COD的去除率最高，達(28.58±0.18)%；水體中氨氮濃度整體水平明顯低于對照組。泡沫分離是利用吸附原理進行尾水凈化處理。魯春雨[13]研究發現，泡沫分離器可顯著降低對蝦養殖水體中有機物、總氨氮含量和弧菌密度，同時顯著提高橈足類的密度。因為泡沫分離器可改善水化因子，調節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，主要通過不同孔徑的過濾膜處理雜質，最終達到凈化水質的效果[2]。膜分離技術是現代技術背景下出現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 化學方法

化學方法具有快捷高效特點，但可能會影響魚類和水生動植物的生存及生長。養殖尾水常見的化學處理方法有臭氧氧化法、絮凝技術、電化學處理法等。

2.2.1 臭氧氧化法 臭氧作為氧化性最強的氧化劑之一，可將大部分有機物和無機物氧化產生氧氣，具有高效的清潔作用[14-15]。臭氧處理能有效抑制循環水養殖病原菌的產生，降解氨氮、亞硝酸鹽、有機廢物含量等[16]。黃濱等[17]用不同濃度臭氧對循環水養殖系統尾水的凈化效能進行了評估，結果顯示，臭氧添加濃度對生物膜的凈化效能有重大影響。

2.2.2 絮凝技術 絮凝是指用有機或無機化學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，促進離子凝聚下沉，達到去除水體中懸浮物的目的。陳偉等[19]以鰻魚循環水養殖廢水為研究對象，探究了不同C/N(0、5、10和15)對以生物絮凝反應器為唯一水處理裝置的循環水養殖系統的廢水處理效果，結果表明，隨著C/N的升高，反應器脫氮除磷的效果也逐漸增加。

2.2.3 電化學水處理法 該方法又稱電解法，是利用兩塊正負電極在電流作用下，產生如次氯酸、次氯酸根離子等強氧化劑，達到去除水體中氨氮、亞硝酸鹽等有害物質[20-21]。電化學對多種污染物的去除效率與電流密度大小呈正相關，張鵬[21]研究表明，采用電化學水處理技術能有效降低養殖系統中氨氮、硝酸鹽和細菌的含量；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[22]。該方法是一種環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。

2.3.2 微生物制劑法 微生物制劑對氨氮、亞硝酸鹽、COD等物質具有一定的降解效果，且對水產動物沒有毒害作用。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菌、芽孢桿菌和乳酸菌，研究其對pH、溶解氧、氨氮、亞硝酸鹽水質指標的影響，結果顯示，養殖過程中需交替或聯合使用，以發揮各種菌株的不同功能。

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

3 小結

貴州省魚類資源豐富，全省有記錄的魚類288種，主要經濟魚類44種，其中鱘魚養殖產量排名全國第三，搞好鱘魚養殖對貴州漁業經濟發展具有重要的意義。目前，對鱘魚養殖尾水處理的研究更多在一個可控環境下對單個指標進行研究，如氨氮、亞硝酸鹽、磷酸鹽等，實際上尾水中有多種成分可以影響水域環境，如鱘魚養殖尾水的含氧量、水體中病毒寄生蟲等，因此處理好養殖尾水對生態環境具有重要作用。處理尾水的方法有物理、化學和生物方法，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趨勢；隨著環境監管的加強和人們環保意識的增強，生物方法處理尾水是未來研究的重點方向。