基于環保導向的微生物凈化魚塘養殖污水實驗研究

楊炎鋒

（梅州市前川環保工程有限公司，廣東 梅州 514700）

引言

在當今世界，環境保護已成為全球共同關注的重要議題。隨著人口的增加和工業化的不斷發展，環境污染問題日益突出，水資源的保護和可持續利用顯得尤為緊迫。魚塘養殖作為一種重要的水產養殖方式，為人們提供了豐富的食品資源，但同時也帶來了污水排放等環境問題。如何在養殖過程中實現水資源的高效利用和污水凈化，成為迫切需要解決的難題。為了探索基于環保導向的微生物凈化魚塘養殖污水的有效方法，進行實驗研究顯得尤為必要。

1 實驗設計

1.1 實驗材料

購置市場中常用的枯草芽孢桿菌、硝化細菌以及光合細菌；魚塘養殖污水來自某魚塘，魚塘面積約為0.6平方千米，主要養殖草魚和鯉魚；光合細菌培養基為某企業所培養；硝化細菌培養基采用葡萄糖13.0 g、氯化銨1.3 g、磷酸二氫鉀0.6 g、硫酸鎂0.4 g以及氯化鈣0.4 g，加水定容為1 000 mL，并將其pH值調節至7.5，在120 ℃環境下滅菌20 min；枯草芽孢桿菌培養基采用胰化蛋白胨10 g、氯化鈣10 g以及提取酵母5 g，加水定容為1 000 mL，并將其pH值調節至7.0，在120 ℃環境下滅菌20 min.

1.2 實驗方法

在微生物培養與預處理過程中，接種活化后的菌種在培養基中，枯草芽孢桿菌在37 ℃、180 r/min中培養；硝化細菌在32 ℃、110 r/min中培養；光合細菌在30 ℃、光照適宜的環境下靜置、厭氧培養，每日搖動3次。在培養到對數生長期后，將單一或等比例混合之后的菌液200 mL，5 000 r/min，離心5 min，將上清棄置后，加入200 mL生理鹽水，離心操作重復一次；將50 mL生理鹽水混合沉淀后作為備用。

在養殖污水的凈化實驗中，魚塘養殖污水水樣現取現用，取水面下深度50 cm的魚塘污水，采用脫脂棉進行過濾后，取2 L污水放置在5 L的容器內，并加入經過處理的微生物，在自然環境下靜置7天。靜置過程中定期抽取上部水樣，并測定污水中CDD、總磷以及氨氮含量，將其作為微生物凈化作用的評價指標[1]。

在測定方法中，氨氮測定采用納氏試劑比色法；總磷采用鉬銻抗分光光度法；CDO采用重鉻酸鉀法。

2 結果與分析

2.1 COD凈化結果

依據實驗設計，將單一或不同組合方式的混合微生物，投入魚塘養殖污水中進行為期7日的處理，分別在第0、3、5、7天檢測水中的COD含量。根據檢測結果來看，經過微生物處理后，污水中COD值含量顯著降低，對照組（不加入任何微生物）略有提升，證明枯草芽孢桿菌、硝化細菌以及光合細菌對于魚塘養殖污水的COD具有凈化作用。在采用單一微生物進行處理時，硝化細菌的處理效果最差，枯草芽孢桿菌與光合細菌的處理效果較好，效果最好的為光合細菌，在第七天，去除率達到了94.5%；采用混合菌融合進行處理時，含有光合細菌的混合溶液處理效果最好，在第七天，污水中COD去除率超過了80%；同時采用枯草芽孢桿菌、硝化細菌以及光合細菌的混合液，對污水COD處理效果最好，七天后去除率達到95.6%[2]。

2.2 總磷凈化結果

磷作為植物生長所必需的元素，在自然水與廢水中以各種磷酸鹽的形式存在，如果水中磷含量過高，會引起藻類過度繁殖等問題，對水體造成破壞，降低水體清澈度，還會破壞水體生態平衡。結合實驗結果可以明確，在經過7天的處理后，總磷含量顯著低于對照組，說明枯草芽孢桿菌、硝化細菌以及光合細菌對污水中的總磷具有去除凈化效果。與COD去除相比，前三天總磷的去除速度較快，后四天雖然總磷含量也在持續降低，但是降低速度較為緩慢；采用單一微生物對其進行處理時，枯草芽孢桿菌與光合細菌的處理效果優于硝化細菌；采用枯草芽孢桿菌、硝化細菌以及光合細菌混合液時處理效果最好，七天后去除率達到65.7%。采用兩種微生物的混合液，效果差于單獨使用枯草芽孢桿菌與光合細菌。

2.3 氨氮凈化結果

氨氮通常以游離氨或銨鹽形式存在于水中，其構成比例與水體pH值有密切關系，如果水體pH值較高，則游離氨的比例較高，相反則銨鹽比例較高。高密度養殖污水中的氨氮主要來自餌料與魚類排泄物分解，是導致魚類與其他水生生物中毒死亡的主要污染物。在本次實驗中，枯草芽孢桿菌、硝化細菌以及光合細菌對于污水氨氮都具有去除效果，但是相比于COD與總磷的去除效果較差。在前三天中，氨氮含量明顯下降，第四天下降速度開始降低，其中個別污水樣本七天后的氨氮含量高于第三天。枯草芽孢桿菌對于污水中氨氮的去除效果最差，七天后污水氨氮含量稍高于對照組；單獨采用硝化細菌的去除效果最好，七天后去除率達到了42.9%；采用復合菌時，含有硝化細菌的處理結果優于其他復合菌，證明硝化細菌對于氨氮的去除能力高于枯草芽孢桿菌與光合細菌[3]。

2.4 綜合結果

將微生物處理池塘養殖污水結果進行綜合對比后，結果（如表1所示）表明：采用適合微生物處理養殖污水時，微生物之間的相互作用對于結果會產生影響，比如枯草芽孢桿菌與光合細菌在單獨應用的情況下，對氨氮的去除率只有8.6%與16.4%，在混合應用情況下，氨氮去除率能夠達到20.0%；兩種微生物在單獨應用時，對于總磷的去除率分別為51.8%與53.7%，混合應用時只有36.2%；在單獨應用光合細菌的情況下，污水COD去除率達到了94.5%，采用枯草芽孢桿菌、硝化細菌以及光合細菌混合液，去除率為95.6%；硝化細菌在與其他微生物混合后，對于氨氮的去除效果降低。上述實驗結果說明，微生物在對池塘污水進行處理的過程中，具有一定的協同作用，但同時也具有拮抗作用，在部分情況下，采用單一微生物比復合微生物的效果更好。

表1 微生物處理池塘養殖污水結果

3 結論與建議

3.1 結論

本實驗觀察了不同微生物之間的協同作用，枯草芽孢桿菌通過分解有機物，產生一些有益的代謝產物，為硝化細菌和光合細菌的生長提供了營養物質。硝化細菌能夠將氨氮等有害物質轉化為無害的硝酸鹽，光合細菌則在光照條件下進行光合作用，為水體提供氧氣，促進氨氮的氧化。三種微生物協同作用有助于實現魚塘污水中有機物和氨氮的降解和凈化。實驗也發現了單一微生物與復合微生物之間的效果差異，在一些情況下，采用單一微生物菌劑比復合微生物菌劑更能顯著降低氨氮含量和有機物濃度。這主要是因為不同微生物之間存在競爭和拮抗作用，復合微生物系統中可能出現某些微生物的生長被抑制的情況，因此，在實際應用中需要選擇合適的微生物組合和菌劑配比。綜合實驗結果可以得出結論：微生物技術在魚塘養殖污水凈化中具有潛力，通過選擇合適的微生物組合，優化實驗條件，微生物技術可以有效降解有機物，降低氨氮含量，改善魚塘水質。但是實驗也同時揭示了微生物之間的競爭和拮抗作用，以及不同條件下的差異，所以在實際應用中，相關人員需要更加深入地研究微生物的生態特性，制定更加科學的處理方案。

3.2 建議

3.2.1 加強養殖魚塘污水調查

在開始微生物凈化之前，相關人員首先需要全面了解魚塘污水的來源和成分，包括污水的排放量、主要來源、污染物種類及濃度等信息，通過系統地調查，可以更準確地了解污水特性，為制定后續凈化措施提供依據。污水中的水質參數是評估污染程度的重要指標，加強對污水中各種水質參數（如氨氮、總氮、總磷、懸浮物等）的監測，相關人員可以了解污水的污染程度及其變化趨勢，通過定期監測，可以實時掌握微生物凈化效果，并及時調整凈化策略。不同微生物在污水中的作用和效果各異，在進行魚塘污水調查過程中，相關人員需要了解污水中可能存在的微生物種類及其生態特性，比如適宜的生長溫度、pH值等，通過深入了解微生物的特性可以有針對性地選取適合的微生物來進行凈化。魚塘養殖的水體特點受季節和氣候因素影響較大，不同季節污水特性可能存在差異，所以在進行魚塘污水調查時，考慮不同季節的變化，有助于我們更好地理解污水特性的變化規律，為微生物凈化的實施制定更合理的計劃。整理歸納調查所得數據，建立污水數據庫，有助于更好地管理和分析污水信息。數據庫可以記錄污水特性的歷史變化，從而為微生物凈化的實施提供歷史數據支持，有利于我們更好地把握凈化效果。在進行魚塘污水調查過程中，將實地調查與實驗研究相結合，可以更全面地了解污水情況。實地調查可以獲取真實數據，實驗研究則可以深入探究微生物凈化的機理和效果，從而為凈化措施的制定提供更科學的依據[4]。

3.2.2 合理選擇微生物

根據魚塘污水的分析結果，確定目標污染物是選擇微生物的關鍵步驟。不同微生物在降解不同污染物方面具有不同的特性，例如一些微生物擅長降解有機物，而另一些可能更適合處理氨氮等無機物，相關人員需要選擇能夠有效降解目標污染物的微生物。在選擇微生物時，相關人員需要考慮它們的生態適應性，微生物在不同的環境條件下具有不同的生長和代謝特性，所以需要根據魚塘的水質、溫度、pH值等環境因素，選擇適應性較強的微生物菌種，以確保其能夠在實際環境中正常生長和發揮作用。在微生物凈化過程中，不同微生物之間可能存在協同作用，相互促進污染物的降解，所以在選擇微生物時，相關人員要考慮它們之間的協同效應，合理組合多種微生物菌種，發揮協同作用，提升污水凈化效果。微生物的生長速率和代謝活性也是選擇的重要因素，一些微生物具有較快的生長速率和較高的代謝活性，可以在較短時間內迅速降解污染物，而另一些微生物雖然生長速度較慢，但在長時間內能夠穩定發揮作用，相關人員可根據需要選擇適合的微生物以實現污水的長期穩定凈化。在選擇微生物時，可以參考先前的研究和實踐經驗，已有的文獻和實驗數據可以提供有關微生物的特性、適應性和效果等方面的信息，為選擇合適的微生物提供參考依據[5]。

3.2.3 優化微生物混合液配比

微生物菌種之間的作用機理各異，有些擅長降解有機物，有些能夠轉化氮、磷等無機物，其他可能具有協同作用。在優化微生物混合液配比時，我們需要深入了解每種微生物的作用機理，以合理組合不同微生物，實現最佳的凈化效果。微生物需要一定的基質來提供能量和營養物質，選擇適宜的基質能夠促進微生物的繁殖和生長；不同微生物種類的含量應根據其功能和活性來調整，比如硝化細菌的含量要相對較高，以實現將氨氮氧化為硝酸鹽；在微生物混合液中可以添加一些有益的共生微生物，如一些分解有機物的細菌和真菌，以提高有機物的降解效率；可以采用先培養后投放的方式，將優選的微生物培養至一定數量和活性，之后投放到魚塘污水中進行凈化處理；還要選擇適宜的培養容器，如生物濾池、生物膜等，提供良好的生長環境，使微生物能夠充分發揮凈化作用；在投放微生物后，需要定期監測水質指標，根據監測結果對微生物混合液的配比進行調整，以保持穩定的處理效果。

3.2.4 加強微生物凈化技術創新

為進一步提高微生物凈化技術在魚塘養殖污水處理中的效率和可靠性，提升污水處理的環保性，相關人員需要加強微生物凈化技術創新。利用高通量測序技術對魚塘污水中的微生物群落進行深入分析，了解各類微生物的種類、豐度以及相互關系，有助于更準確地設計微生物混合液；研究微生物在污水凈化過程中產生的代謝產物，如酶、抗生素等，探索其在污水處理中的應用，可以提高微生物凈化效率；利用基因工程技術改良微生物的代謝途徑，增強其降解、氧化、還原等功能，可以提高微生物凈化污水的能力；深入挖掘具有高降解能力的微生物種質資源，通過優化培養條件和篩選技術，可以獲得高效的微生物菌種用于魚塘污水凈化；深入研究微生物在魚塘生態系統中的作用和相互關系，探索微生物在污水凈化過程中的生態學機制，能夠為技術創新提供理論支持；將具有降解能力的微生物與水生植物結合，構建微生物-植物協同凈化系統，可提高魚塘污水的處理效率；利用微生物與電極的相互作用，可實現有機物降解和污水凈化，同時產生電能，具有雙重效益；將納米技術應用于微生物凈化技術中，通過納米載體將微生物固定在凈化系統中，可提高微生物的穩定性和降解效率；結合現代信息技術，開發智能化的微生物凈化系統，實現實時監測微生物群落結構和活性，可以實現精準調控；開發環境友好型的微生物制劑，能夠強化其在污水凈化過程中的降解功能，同時不會對環境造成二次污染。