菌藻联合处理罗氏沼虾育苗废水的效果

焦蓉婷，沈强，叶捷

(1.浙江竟成环境咨询有限公司，浙江 杭州 311100； 2.温州市环境保护设计科学研究院，浙江 温州 325000)

据《2016年全国渔业经济统计公报》，2016年，我国水产品总产量为6 901.25万t，其中，养殖产量5 142.39万t，占水产品总产量的74.5%，水产养殖已经成为保障食品供给的重要途径。育苗是水产养殖的重要环节，换水量大，如何处理育苗废水是业界的关注热点。

生物修复技术因具有经济、高效、低耗、可持续发展等优点，在养殖废水修复中发挥了其他修复技术无法代替的作用。目前，基于生物修复技术处理养殖废水的案例很多：傅雪军等[1-2]利用自然净化微生物挂膜法去除养殖废水的氨氮；刘宏文等[3]借助微藻吸收海水中无机盐的属性和海绵泵入海水中可阻留消化微藻的能力，研究其对养殖水体中无机氮、磷营养盐去除的效果。同时，利用微生物制剂净化养殖废水的研究也有很多。已有研究证实，将微生物应用于水产养殖过程中，对改善水质、降低水体富营养化有显著效果[4-5]。

近年来，浙江省已经发展成为罗氏沼虾苗种的主要生产地区[6]。本研究基于现有的关于小球藻、枯草芽孢杆菌净水能力的研究，利用植物、微生物在一定的条件下可相互协同的特点[7-8]，将两者结合来系统处理罗氏沼虾育苗养殖废水，对比净化效果，尝试为罗氏沼虾育苗养殖废水的处理提供新的思路。

1 材料与方法

1.1 试验装置及环境条件

试验采用塑料桶，试验废水2 L，取自湖州菱湖一养殖户的罗氏沼虾育苗场。设置3个试验组，分别添加20 mL经活化的枯草芽孢杆菌、20 mL小球藻、20 mL小球藻+20 mL经活化的枯草芽孢杆菌(各处理中的菌液浓度或小球藻浓度相同)，空白组不做任何处理。每组设3个重复，将空白组、试验组的12个塑料桶放置于通风、不易受干扰的条件下。

1.2 试验藻、菌来源

小球藻购自中国科学院水生生物研究所淡水藻种库，密度为1.0×108mL-1。枯草芽孢杆菌购自广州市威元生物科技有限公司，有效活菌数≥2.0×1010mL-1。

1.3 监测指标及方法

试验开始后，每隔5 d测定总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH3-N)含量，以及高锰酸盐指数(CODMn)，取样后补水至2 L，试验共持续20 d。

TN的测定参照GB 11894—1989，采用碱性过硫酸钾消解—紫外分光光度法；TP的测定参照GB 11893—1989，采用钼酸铵分光光度法；NH3-N的测定参照HJ 536—2009，采用水杨酸分光光度法；CODMn的测定参照GB/T 15464—1995，采用高锰酸钾法。

1.4 试验仪器

UV-7502 PC紫外可见分光光度计，上海精密科学仪器有限公司。

1.5 数据统计与分析

所有试验数据采用Excel 2010进行数据整理，利用DPS 9.0.5进行数据分析，采用Origin 7.5制图。

2 结果与分析

2.1 不同处理水体中总氮的变化

由图1可知，试验组TN含量显著低于空白对照组。原养殖废水中，TN的含量为2.782 mg·L-1，试验结束后，空白组的TN含量降低为2.186 mg·L-1，说明在水体中TN自身能够进行部分降解。小球藻组TN含量降低至1.324 mg·L-1，去除率为52.4%；枯草芽孢杆菌组TN含量降低至1.220 mg·L-1，去除率为56.2%；菌+藻组TN含量降低至0.816 mg·L-1，去除率为70.7%，较其他试验组除氮能力更强。

图1 不同处理污水中总氮浓度随时间的变化

2.2 不同处理水体中总磷的变化

由图2可知，空白对照组的TP含量也有一定下降，但试验组去除磷的能力强于对照组。在原养殖废水中，TP含量为0.064 0 mg·L-1。试验结束后，小球藻组TP含量降低至0.018 9 mg·L-1，去除率达到70.5%；枯草芽孢杆菌组TP含量降低至0.028 6 mg·L-1，去除率为55.3%；菌+藻组TP含量降低至0.014 8 mg·L-1，去除率达到76.9%，较其他试验组去除磷的能力更强。

图2 不同处理污水中总磷浓度随时间的变化

2.3 不同处理水体中氨氮的变化

由图3可知，试验组NH3-N的降解率明显高于空白组。试验开始时，水体中NH3-N含量为0.066 0 mg·L-1。试验结束后，小球藻组NH3-N含量变为0.020 1 mg·L-1，去除率为69.6%；枯草芽孢杆菌组NH3-N含量变为0.025 9 mg·L-1，去除率为60.8%；菌+藻组NH3-N含量降至0.013 3 mg·L-1，去除率为79.8%，较其他试验组对废水中NH3-N的去除效果更强。

图3 不同处理污水中氨氮浓度随时间的变化

2.4 不同处理水体中CODMn的变化

由图4可知，空白组中CODMn波动变化，但试验前后差异不大，而各试验组CODMn在试验期间始终明显低于空白组。试验开始时，水体中的CODMn为7.507 mg·L-1。试验结束后，小球藻组CODMn为6.712 mg·L-1，降解率为10.6%；枯草芽孢杆菌组CODMn为6.916 mg·L-1，降解率为7.9%；菌+藻组CODMn为6.601 mg·L-1，降解率为12.1%，较其他试验组去除CODMn的能力更强。

图4 不同处理污水中CODMn浓度随时间的变化

3 小结与讨论

本试验研究了单菌、单藻、菌+藻联合处理罗氏沼虾育苗废水的效果，主要结论如下：小球藻、枯草芽孢杆菌均具有一定的去除水体氮、磷，降低水体氨氮和CODMn的能力，小球藻、枯草芽孢杆菌对TN的去除率分别为52.4%、56.2%，对TP的去除率分别为70.5%、55.3%，对NH3-N的去除率分别为69.6%、60.8%，对CODMn的去除率分别为10.6%、7.9%。小球藻-枯草芽孢杆菌联合处理对水体中上述各指标的降解效果更好，TN去除率为70.7%，TP去除率为76.9%，NH3-N去除率为79.8%，CODMn去除率为12.1%。菌-藻联合修复罗氏沼虾育苗废水具有比单藻、单菌处理更好的净化效果，可作为今后养殖废水处理的优先选择。

试验期间，空白组自身的TN、TP、NH3-N、CODMn均略有下降，这可能得益于水体中已有微生物自身的降解作用，以及含氮、磷颗粒物的沉降[9]。试验期间，枯草芽孢杆菌与小球藻对水体起着不同的作用。对于枯草芽孢杆菌来说，在水体中通过芽孢进行较快的生长繁衍能够占据水体而形成优势菌群，可直接或者间接影响水体中其他菌种的繁衍生长。枯草芽孢杆菌通过吸收水体中的有机质(包括残饵、水中生物排泄物等)而生长，并以此来降低水体中的CODMn。同时，枯草芽孢杆菌可通过直接利用水体中存在的亚硝酸盐，分解碳类、氨类等化合物，达到净化水质的效果[10]，降低水中总氮、总磷、氨氮的量。对于小球藻来说，小球藻通过同化水中的氨氮来满足自身生长，促进微生物对氨氮的硝化作用，达到降低氨氮的作用，并能显著去除废水中的总氮和总磷。同时，由于小球藻生长需要从外界吸收有机物，因而也能达到去除CODMn的目的。枯草芽孢杆菌或小球藻对罗氏沼虾养殖废水均有一定的净化能力，但二者联合处理的效果要优于单菌或者单藻，此结果可能与菌藻系统中菌和藻的协同作用有关。在水体中，枯草芽孢杆菌能够将大分子有机物通过自身作用转化成小分子化合物，藻类在水体中可以直接吸收这些小分子化合物。同时，小球藻在利用水体中的氮、磷等盐类的时候会放出氧气，提升水体中的溶解氧，制造出一个适于芽孢杆菌生长的生态环境。菌-藻之间的互利共生关系，提高了它们各自的生态作用[11]。试验结果也显示，在本试验条件下，枯草芽孢杆菌与小球藻之间确实存在一定的互利共生关系。这为菌-藻联合治理罗氏沼虾渔业废水提供了一定的参考。