水产养殖尾水处理研究进展

杨明举， 吴 丹， 王 伟， 闵文武

(贵州省农业科学院 水产研究所， 贵州 贵阳 550025)

水产养殖尾水中含有残饵、粪便、含氮化合物、含磷化合物等有毒有害物质，容易滋生细菌和病毒。因此，养殖尾水处理是全球水产养殖面临的一个重要问题。未经处理的养殖尾水直接排出，会对水体中动植物群落结构造成负面影响，破坏养殖水域环境，甚至导致鱼类、虾类、贝类等暴发疾病，大面积死亡，影响养殖效益[1]。目前，对养殖尾水处理的研究倾向于水生植物、藻类、微生物对尾水中营养物质的吸收，如共同培养藻类和黑虎虾，能有效吸收养殖水体的氨氮和硝氮，达到净化尾水的目的[2]。

鲟鱼是冷水性鱼类，对水质要求较高，一般利用山泉、溪流或地下井水作为水源[3]。目前，养殖鲟鱼主要采用流水养殖，水流起着输入溶解氧和排除鱼类排泄物的作用，池水能否保持良好水质是鲟鱼养殖成功与否的关键[4]。鲟鱼养殖场一般位于水源的上游，所以养殖尾水处理显得尤为重要。但许多鲟鱼养殖户的环境保护意识淡薄，直接排放养殖尾水，给生态环境造成了严重压力。为此，笔者对水产养殖尾水的成分及危害、处理方法研究进展进行综述，以期为鲟鱼养殖尾水处理相关研究提供理论参考。

1 养殖尾水的成分及危害

养殖尾水由不可溶性的固体和可溶性的含氮、含磷化合物组成。

1.1 总固体

养殖水体中固体颗粒物包含残饵、粪便以及污泥等，大部分的粒径在0.1～1 mm，固体颗粒物中的悬浮颗粒物对于鱼类有极大危害，如损害鱼鳃、降低抵抗力以及抑制生长[5-6]。同时残饵、粪便中含有丰富的营养成分，为病菌的滋生提供适宜环境，增加疾病感染的风险；影响水体中氨含量，危害鱼类健康；粪便中的磷一旦释放到水体会导致富营养化。残饵、粪便等大量积累，如没有足够氧气，某些厌氧菌会利用硫酸盐中氧分子来代谢产生的硫化氢，硫化氢对鱼类有毒性，会导致鳃损伤甚至死亡[7]。

1.2 含氮化合物

养殖尾水中含氮化合物主要包括氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐等，这些化合物浓度高时对水生植物和动物有很高的毒性。氨具有较高的脂溶性，能通过鳃和皮膜进入鱼体，损伤鳃表皮细胞，导致鱼体中氨浓度升高，降低血液的载氧能力，造成食欲减退、呼吸困难，影响正常生长[8]。亚硝酸盐是氨转化为硝酸盐的过渡形式。高浓度亚硝酸盐胁迫会导致鱼类肝脏组织损伤，体内血红蛋白和Na+浓度下降，超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等抗氧化酶活性失常[9]；导致鱼体内高铁血红蛋白浓度升高，导致输氧功能失常[10]。硝酸盐是硝化过程的最后一个成分，当浓度超过安全水平时，会影响鱼类的生存和生长。

1.3 含磷化合物

养殖尾水中磷主要来源于饲料添加剂、饲料分解物及养殖生物的排泄产物[11]。磷在水体中以颗粒磷(沉淀在底部)、悬浮磷(密度小于颗粒磷)和可溶性磷(完全溶于水)存在。鱼通过粪便以颗粒状磷的形式排出多余和未消化的磷，在废水排放之前，一些会被沉淀池收集；可溶性磷最终会排放到环境中，高浓度磷会导致水体富营养化，破坏水生态系统[12]。

2 养殖尾水的处理方法

随着科技发展，一些新技术、新方法在尾水处理中得到应用，提高了处理效率，减少了环境污染；同时净化水体可反复多次利用，节约水资源。

2.1 物理方法

通常处理养殖尾水的物理方法有机械过滤、泡沫分离、膜分离等。机械过滤是利用筛网的孔径限制，分离固态和液态，进而达到净化的效果。李海军[5]研究表明，随着微滤机中滤网目数增加，对养殖水体中总固体(TS)以及化学需氧量(COD)的去除率逐渐上升，滤网目数为350目时COD的去除率最高，达(28.58±0.18)%；水体中氨氮浓度整体水平明显低于对照组。泡沫分离是利用吸附原理进行尾水净化处理。鲁春雨[13]研究发现，泡沫分离器可显著降低对虾养殖水体中有机物、总氨氮含量和弧菌密度，同时显著提高桡足类的密度。因为泡沫分离器可改善水化因子，调节浮游生物和微生物群落，有利于生长。膜分离分为微滤和超滤技术，主要通过不同孔径的过滤膜处理杂质，最终达到净化水质的效果[2]。膜分离技术是现代技术背景下出现的一种有效的污水处理工艺，降低了净化消耗，提升了污水处理效率。

2.2 化学方法

化学方法具有快捷高效特点，但可能会影响鱼类和水生动植物的生存及生长。养殖尾水常见的化学处理方法有臭氧氧化法、絮凝技术、电化学处理法等。

2.2.1 臭氧氧化法 臭氧作为氧化性最强的氧化剂之一，可将大部分有机物和无机物氧化产生氧气，具有高效的清洁作用[14-15]。臭氧处理能有效抑制循环水养殖病原菌的产生，降解氨氮、亚硝酸盐、有机废物含量等[16]。黄滨等[17]用不同浓度臭氧对循环水养殖系统尾水的净化效能进行了评估，结果显示，臭氧添加浓度对生物膜的净化效能有重大影响。

2.2.2 絮凝技术 絮凝是指用有机或无机化学试剂将水体中小颗粒物及胶体等絮凝，形成大的絮凝体，使其沉淀的方法[18]。一般加入相反电性的铝盐、铁盐等絮凝剂减少离子之间的排斥作用，促进离子凝聚下沉，达到去除水体中悬浮物的目的。陈伟等[19]以鳗鱼循环水养殖废水为研究对象，探究了不同C/N(0、5、10和15)对以生物絮凝反应器为唯一水处理装置的循环水养殖系统的废水处理效果，结果表明，随着C/N的升高，反应器脱氮除磷的效果也逐渐增加。

2.2.3 电化学水处理法 该方法又称电解法，是利用两块正负电极在电流作用下，产生如次氯酸、次氯酸根离子等强氧化剂，达到去除水体中氨氮、亚硝酸盐等有害物质[20-21]。电化学对多种污染物的去除效率与电流密度大小呈正相关，张鹏[21]研究表明，采用电化学水处理技术能有效降低养殖系统中氨氮、硝酸盐和细菌的含量；电流密度从2 mA/cm2升高到12 mA/cm2，氨氮、亚硝酸盐、COD的去除率分别由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

生物处理技术是利用微生物、植物等的吸收、代谢作用，降解水体中氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐等有害物质[22]。该方法是一种环境友好型的水处理方法，目前采用较多的生物处理方法有生物膜法、微生物制剂法、人工湿地技术。

2.3.2 微生物制剂法 微生物制剂对氨氮、亚硝酸盐、COD等物质具有一定的降解效果，且对水产动物没有毒害作用。常用的微生物制剂有枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、硝化菌、反硝化菌、光合细菌(PBS)等[25-26]。黎建斌等[27]在罗非鱼塘中分别加入不同浓度的光合细菌、芽孢杆菌和乳酸菌，研究其对pH、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐水质指标的影响，结果显示，养殖过程中需交替或联合使用，以发挥各种菌株的不同功能。

2.3.3 人工湿地技术 该技术操作简单、成本低，并具有一定的景观价值，但占地面积较大，一般在生态休闲为一体的养殖场应用较多。湿地种植芦苇、菹菜、狐尾藻等植物，对磷酸盐、氨氮具有一定的去除效果[28]。

3 小结

贵州省鱼类资源丰富，全省有记录的鱼类288种，主要经济鱼类44种，其中鲟鱼养殖产量排名全国第三，搞好鲟鱼养殖对贵州渔业经济发展具有重要的意义。目前，对鲟鱼养殖尾水处理的研究更多在一个可控环境下对单个指标进行研究，如氨氮、亚硝酸盐、磷酸盐等，实际上尾水中有多种成分可以影响水域环境，如鲟鱼养殖尾水的含氧量、水体中病毒寄生虫等，因此处理好养殖尾水对生态环境具有重要作用。处理尾水的方法有物理、化学和生物方法，单一采用某种方法的处理效果不是很理想，需要因地制宜采取不同的处理方法，综合利用多种方法处理是未来研究的一个趋势；随着环境监管的加强和人们环保意识的增强，生物方法处理尾水是未来研究的重点方向。