隨著傳統(tǒng)集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，由于養(yǎng)殖過(guò)程中投放的飼料所含的氮、磷大約只有9.1%和17.4%被魚同化，其殘剩飼料、魚類排泄物形成的污染物對(duì)周圍水體及沉積物等造成的污染正越來(lái)越受到政府和民眾的關(guān)注；同時(shí)，養(yǎng)殖環(huán)境內(nèi)的污染對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的制約作用也在逐漸顯現(xiàn)。作為一種既能滿足集約化生產(chǎn)需求又不至于污染環(huán)境，符合可持續(xù)發(fā)展觀點(diǎn)的水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)，工廠化循環(huán)海水養(yǎng)殖被寄予厚望，采用循環(huán)養(yǎng)殖可以降低水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水排放對(duì)環(huán)境的潛在影響，并能較大幅度節(jié)約占地面積和用水量，同時(shí)還具有養(yǎng)殖周期短、產(chǎn)量及產(chǎn)品價(jià)格高等優(yōu)點(diǎn)。而該種養(yǎng)殖方式的核心技術(shù)之一就是水處理技術(shù)，作為制約水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的主要脅迫因子，氨氮污染物的有效去除受到了研究者的廣泛關(guān)注，但由于傳統(tǒng)生物脫氮是一個(gè)包括硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)在內(nèi)的多步驟生物催化反應(yīng)，受基質(zhì)傳遞速率、底物和產(chǎn)物抑制等因素的制約，加之海水鹽度效應(yīng)，脫氮效率低。如果能較好的解決這一技術(shù)難題，將極大地促進(jìn)工廠化循環(huán)海水養(yǎng)殖技術(shù)的推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)海水養(yǎng)殖由資源密集型向技術(shù)密集型的轉(zhuǎn)變，有力地推動(dòng)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

由于氨氮的傳統(tǒng)去除必須經(jīng)歷硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)兩個(gè)順序進(jìn)行的步驟，加上其對(duì)環(huán)境條件的要求不同，硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)一般需分開在不同的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，因此傳統(tǒng)的循環(huán)水養(yǎng)殖廢水處理工藝，或存在分級(jí)硝化反硝化帶來(lái)的工藝復(fù)雜的問(wèn)題，或省略反硝化而簡(jiǎn)單通過(guò)定時(shí)換水的方法以降低系統(tǒng)中硝酸鹽的濃度；事實(shí)上，這也是目前國(guó)內(nèi)工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖普遍采用的方法，這不僅會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染，頻繁的換水也增加了運(yùn)營(yíng)成本。因此，尋求低價(jià)可靠的生物完全脫氮工藝，成為循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中亟待突破的關(guān)鍵技術(shù)，近年來(lái)迅速發(fā)展的生物脫氮新技術(shù)為我們解決這一難題提供了新的思路。

1　循環(huán)養(yǎng)殖廢水脫氮的研究現(xiàn)狀

國(guó)外在循環(huán)水養(yǎng)殖廢水處理工藝選擇、運(yùn)行參數(shù)及處理效果等方面重點(diǎn)針對(duì)系統(tǒng)脫氮進(jìn)行了大量研究，研制了許多商品化的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理設(shè)備和工藝，可以部分或全部實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖水的循環(huán)使用。Blancheton等設(shè)計(jì)一套海水閉合循環(huán)養(yǎng)魚系統(tǒng)，系統(tǒng)由養(yǎng)殖單元、懸浮物去除單元、UV消毒單元和生物過(guò)濾器單元組成，生物過(guò)濾器主體是載體和自然掛膜的硝化細(xì)菌，通過(guò)細(xì)菌的硝化作用將氨氮氧化成毒性相對(duì)較小的硝態(tài)氮，從而達(dá)到對(duì)海水的循環(huán)利用。但該系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)使系統(tǒng)中硝態(tài)氮積累，達(dá)到一定濃度時(shí)也會(huì)對(duì)魚類等養(yǎng)殖對(duì)象造成毒害， Sauthier等采用顆粒物質(zhì)(碎磚等)作為固定化微生物載體，研究固定化脫氮微生物對(duì)養(yǎng)殖廢水的脫氮速率和影響因子，所建立的系統(tǒng)具有較強(qiáng)的反硝化能力，可以有效降低硝態(tài)氮對(duì)養(yǎng)殖對(duì)象的毒害。Aboutboul等進(jìn)行了以內(nèi)部有機(jī)物降解產(chǎn)物揮發(fā)性脂肪酸(VFA)作為有機(jī)碳源的流化床反應(yīng)器處理海水養(yǎng)殖廢水的研究，實(shí)現(xiàn)了完全脫氮，并測(cè)定了脫氮作用動(dòng)力學(xué)參數(shù)以及VFA吸收和硝酸鹽還原的化學(xué)計(jì)量學(xué)參數(shù)。Menasveta等設(shè)計(jì)了由循環(huán)養(yǎng)殖水槽、硝化作用濾器和脫氮作用濾器組成的斑節(jié)對(duì)蝦封閉循環(huán)海水養(yǎng)殖系統(tǒng)。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)氨氮污染生物處理技術(shù)的研究報(bào)道較少，大多數(shù)國(guó)內(nèi)有關(guān)這方面的報(bào)道都是針對(duì)國(guó)外研究工作的綜述性文章，真正開展這方面實(shí)際工作的研究報(bào)告并不多見(jiàn)。陸斌等采用軟性填料床缺氧-好氧生物脫氮(A/O)工藝進(jìn)行了水產(chǎn)養(yǎng)殖污水的凈化與回用的研究；江偉等研究了采用生物轉(zhuǎn)盤工藝處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水氨氮的效果；何潔等進(jìn)行了采用沙子、活性炭與沸石作為生物濾器載體對(duì)牙鲆養(yǎng)殖廢水進(jìn)行處理的研究；馬悅欣等提出一種自凈式養(yǎng)殖方式，通過(guò)在牙鲆養(yǎng)殖系統(tǒng)池底增設(shè)生物凈化床，使每個(gè)養(yǎng)殖池都有凈化能力，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。譚洪新等構(gòu)建了一種藻皮凈化裝置作為養(yǎng)殖廢水處理系統(tǒng)的組成單元，提高對(duì)閉合循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)和水族館生態(tài)系統(tǒng)中氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素的控制能力。與國(guó)外在這方面的研究工作相比，我們已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，并且由于缺乏經(jīng)濟(jì)有效的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)，我國(guó)水養(yǎng)殖業(yè)正越來(lái)越成為河流、湖泊、海洋等水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的重要污染源；同時(shí)，養(yǎng)殖區(qū)域內(nèi)污染對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的制約作用也日漸顯現(xiàn)。因此，加大對(duì)這方面的研究力度，不僅可以凈化水域環(huán)境，更將對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。

2　生物脫氮新技術(shù)

傳統(tǒng)的脫氮理論認(rèn)為，把NH4+-N從廢水中去除的過(guò)程必須通過(guò)先硝化而后再反硝化的過(guò)程才能實(shí)現(xiàn)，而近年來(lái)的許多研究表明，硝化反應(yīng)不僅由自養(yǎng)菌完成，某些異養(yǎng)菌也可以進(jìn)行硝化作用；反硝化不只在厭氧條件下進(jìn)行，某些細(xì)菌也可在好氧條件下進(jìn)行反硝化；而且，許多好氧反硝化菌同時(shí)也是異養(yǎng)硝化菌，基于上述認(rèn)識(shí)，一些脫氮新工藝如同步硝化反硝化和全程自養(yǎng)脫氮等相繼被開發(fā)出來(lái)，它們?cè)诿摰^(guò)程中成功地解決了碳源矛盾和堿度平衡等傳統(tǒng)硝化反硝化生物脫氮難以解決的問(wèn)題，極大地推動(dòng)了高效率生物完全脫氮的發(fā)展，同時(shí)也為
各行業(yè)廢水的高效生物脫氮處理技術(shù)的開發(fā)提供了新的思路和依據(jù)。

2.1　同步硝化/反硝化脫氮

傳統(tǒng)生物脫氮必須經(jīng)歷先硝化而后再反硝化兩個(gè)過(guò)程，因此生物脫氮過(guò)程需要在兩個(gè)隔離的反應(yīng)器中進(jìn)行，或者在時(shí)間或空間上能形成交替缺氧和好氧環(huán)境的同一反應(yīng)器中進(jìn)行。傳統(tǒng)的生物脫氮工藝主要有前置反硝化和后置反硝化兩種，前置反硝化利用廢水中易降解有機(jī)物作碳源而實(shí)現(xiàn)反硝化，雖然可節(jié)約反硝化階段外加碳源的費(fèi)用，但是，前置反硝化工藝對(duì)氮的去除不夠完全，廢水和污泥循環(huán)比也較高，若想獲得較高的氮去除率，則必須加大循環(huán)比，能耗相應(yīng)也會(huì)增加。而后置反硝化則有賴于外加快速易降解有機(jī)碳源的投入，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量污泥，并且出水中的COD和低水平的DO也影響出水水質(zhì)。所以傳統(tǒng)生物脫氮工藝存在工藝流程長(zhǎng)、占地面積大、基建投資高、抗沖擊能力弱、需要外加堿度維持系統(tǒng)酸堿平衡等問(wèn)題。然而，近年來(lái)發(fā)展的同步硝化/反硝化(SimultaneousNitrification and Denitrification， SND)工藝則能較好的解決上述一些問(wèn)題，是一種具有廣泛應(yīng)用前景和開發(fā)價(jià)值的生物脫氮新工藝。

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為硝化和反硝化反應(yīng)不能同時(shí)發(fā)生，而近年來(lái)好氧反硝化菌和異養(yǎng)硝化菌的發(fā)現(xiàn)以及好氧反硝化、異養(yǎng)硝化和自養(yǎng)反硝化等研究的進(jìn)展，奠定了SND生物脫氮的理論基礎(chǔ)；最近幾年，國(guó)內(nèi)外有不少實(shí)驗(yàn)和報(bào)道證明有同步硝化和反硝化現(xiàn)象，尤其在有氧條件下同步硝化與反硝化存在不同的生物處理系統(tǒng)中，如流化床反應(yīng)器、生物轉(zhuǎn)盤、SBR、氧化溝、CAST工藝等。與傳統(tǒng)生物理論相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，它可以在同一反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)進(jìn)行硝化和反硝化反應(yīng)，并且具有曝氣量減少、降低能耗、無(wú)需酸堿中和、縮短反應(yīng)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”