基于环保导向的微生物净化鱼塘养殖污水实验研究

杨炎锋

（梅州市前川环保工程有限公司，广东 梅州 514700）

引言

在当今世界，环境保护已成为全球共同关注的重要议题。随着人口的增加和工业化的不断发展，环境污染问题日益突出，水资源的保护和可持续利用显得尤为紧迫。鱼塘养殖作为一种重要的水产养殖方式，为人们提供了丰富的食品资源，但同时也带来了污水排放等环境问题。如何在养殖过程中实现水资源的高效利用和污水净化，成为迫切需要解决的难题。为了探索基于环保导向的微生物净化鱼塘养殖污水的有效方法，进行实验研究显得尤为必要。

1 实验设计

1.1 实验材料

购置市场中常用的枯草芽孢杆菌、硝化细菌以及光合细菌；鱼塘养殖污水来自某鱼塘，鱼塘面积约为0.6平方千米，主要养殖草鱼和鲤鱼；光合细菌培养基为某企业所培养；硝化细菌培养基采用葡萄糖13.0 g、氯化铵1.3 g、磷酸二氢钾0.6 g、硫酸镁0.4 g以及氯化钙0.4 g，加水定容为1 000 mL，并将其pH值调节至7.5，在120 ℃环境下灭菌20 min；枯草芽孢杆菌培养基采用胰化蛋白胨10 g、氯化钙10 g以及提取酵母5 g，加水定容为1 000 mL，并将其pH值调节至7.0，在120 ℃环境下灭菌20 min.

1.2 实验方法

在微生物培养与预处理过程中，接种活化后的菌种在培养基中，枯草芽孢杆菌在37 ℃、180 r/min中培养；硝化细菌在32 ℃、110 r/min中培养；光合细菌在30 ℃、光照适宜的环境下静置、厌氧培养，每日摇动3次。在培养到对数生长期后，将单一或等比例混合之后的菌液200 mL，5 000 r/min，离心5 min，将上清弃置后，加入200 mL生理盐水，离心操作重复一次；将50 mL生理盐水混合沉淀后作为备用。

在养殖污水的净化实验中，鱼塘养殖污水水样现取现用，取水面下深度50 cm的鱼塘污水，采用脱脂棉进行过滤后，取2 L污水放置在5 L的容器内，并加入经过处理的微生物，在自然环境下静置7天。静置过程中定期抽取上部水样，并测定污水中CDD、总磷以及氨氮含量，将其作为微生物净化作用的评价指标[1]。

在测定方法中，氨氮测定采用纳氏试剂比色法；总磷采用钼锑抗分光光度法；CDO采用重铬酸钾法。

2 结果与分析

2.1 COD净化结果

依据实验设计，将单一或不同组合方式的混合微生物，投入鱼塘养殖污水中进行为期7日的处理，分别在第0、3、5、7天检测水中的COD含量。根据检测结果来看，经过微生物处理后，污水中COD值含量显著降低，对照组（不加入任何微生物）略有提升，证明枯草芽孢杆菌、硝化细菌以及光合细菌对于鱼塘养殖污水的COD具有净化作用。在采用单一微生物进行处理时，硝化细菌的处理效果最差，枯草芽孢杆菌与光合细菌的处理效果较好，效果最好的为光合细菌，在第七天，去除率达到了94.5%；采用混合菌融合进行处理时，含有光合细菌的混合溶液处理效果最好，在第七天，污水中COD去除率超过了80%；同时采用枯草芽孢杆菌、硝化细菌以及光合细菌的混合液，对污水COD处理效果最好，七天后去除率达到95.6%[2]。

2.2 总磷净化结果

磷作为植物生长所必需的元素，在自然水与废水中以各种磷酸盐的形式存在，如果水中磷含量过高，会引起藻类过度繁殖等问题，对水体造成破坏，降低水体清澈度，还会破坏水体生态平衡。结合实验结果可以明确，在经过7天的处理后，总磷含量显著低于对照组，说明枯草芽孢杆菌、硝化细菌以及光合细菌对污水中的总磷具有去除净化效果。与COD去除相比，前三天总磷的去除速度较快，后四天虽然总磷含量也在持续降低，但是降低速度较为缓慢；采用单一微生物对其进行处理时，枯草芽孢杆菌与光合细菌的处理效果优于硝化细菌；采用枯草芽孢杆菌、硝化细菌以及光合细菌混合液时处理效果最好，七天后去除率达到65.7%。采用两种微生物的混合液，效果差于单独使用枯草芽孢杆菌与光合细菌。

2.3 氨氮净化结果

氨氮通常以游离氨或铵盐形式存在于水中，其构成比例与水体pH值有密切关系，如果水体pH值较高，则游离氨的比例较高，相反则铵盐比例较高。高密度养殖污水中的氨氮主要来自饵料与鱼类排泄物分解，是导致鱼类与其他水生生物中毒死亡的主要污染物。在本次实验中，枯草芽孢杆菌、硝化细菌以及光合细菌对于污水氨氮都具有去除效果，但是相比于COD与总磷的去除效果较差。在前三天中，氨氮含量明显下降，第四天下降速度开始降低，其中个别污水样本七天后的氨氮含量高于第三天。枯草芽孢杆菌对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对照组；单独采用硝化细菌的去除效果最好，七天后去除率达到了42.9%；采用复合菌时，含有硝化细菌的处理结果优于其他复合菌，证明硝化细菌对于氨氮的去除能力高于枯草芽孢杆菌与光合细菌[3]。

2.4 综合结果

将微生物处理池塘养殖污水结果进行综合对比后，结果（如表1所示）表明：采用适合微生物处理养殖污水时，微生物之间的相互作用对于结果会产生影响，比如枯草芽孢杆菌与光合细菌在单独应用的情况下，对氨氮的去除率只有8.6%与16.4%，在混合应用情况下，氨氮去除率能够达到20.0%；两种微生物在单独应用时，对于总磷的去除率分别为51.8%与53.7%，混合应用时只有36.2%；在单独应用光合细菌的情况下，污水COD去除率达到了94.5%，采用枯草芽孢杆菌、硝化细菌以及光合细菌混合液，去除率为95.6%；硝化细菌在与其他微生物混合后，对于氨氮的去除效果降低。上述实验结果说明，微生物在对池塘污水进行处理的过程中，具有一定的协同作用，但同时也具有拮抗作用，在部分情况下，采用单一微生物比复合微生物的效果更好。

表1 微生物处理池塘养殖污水结果

3 结论与建议

3.1 结论

本实验观察了不同微生物之间的协同作用，枯草芽孢杆菌通过分解有机物，产生一些有益的代谢产物，为硝化细菌和光合细菌的生长提供了营养物质。硝化细菌能够将氨氮等有害物质转化为无害的硝酸盐，光合细菌则在光照条件下进行光合作用，为水体提供氧气，促进氨氮的氧化。三种微生物协同作用有助于实现鱼塘污水中有机物和氨氮的降解和净化。实验也发现了单一微生物与复合微生物之间的效果差异，在一些情况下，采用单一微生物菌剂比复合微生物菌剂更能显著降低氨氮含量和有机物浓度。这主要是因为不同微生物之间存在竞争和拮抗作用，复合微生物系统中可能出现某些微生物的生长被抑制的情况，因此，在实际应用中需要选择合适的微生物组合和菌剂配比。综合实验结果可以得出结论：微生物技术在鱼塘养殖污水净化中具有潜力，通过选择合适的微生物组合，优化实验条件，微生物技术可以有效降解有机物，降低氨氮含量，改善鱼塘水质。但是实验也同时揭示了微生物之间的竞争和拮抗作用，以及不同条件下的差异，所以在实际应用中，相关人员需要更加深入地研究微生物的生态特性，制定更加科学的处理方案。

3.2 建议

3.2.1 加强养殖鱼塘污水调查

在开始微生物净化之前，相关人员首先需要全面了解鱼塘污水的来源和成分，包括污水的排放量、主要来源、污染物种类及浓度等信息，通过系统地调查，可以更准确地了解污水特性，为制定后续净化措施提供依据。污水中的水质参数是评估污染程度的重要指标，加强对污水中各种水质参数（如氨氮、总氮、总磷、悬浮物等）的监测，相关人员可以了解污水的污染程度及其变化趋势，通过定期监测，可以实时掌握微生物净化效果，并及时调整净化策略。不同微生物在污水中的作用和效果各异，在进行鱼塘污水调查过程中，相关人员需要了解污水中可能存在的微生物种类及其生态特性，比如适宜的生长温度、pH值等，通过深入了解微生物的特性可以有针对性地选取适合的微生物来进行净化。鱼塘养殖的水体特点受季节和气候因素影响较大，不同季节污水特性可能存在差异，所以在进行鱼塘污水调查时，考虑不同季节的变化，有助于我们更好地理解污水特性的变化规律，为微生物净化的实施制定更合理的计划。整理归纳调查所得数据，建立污水数据库，有助于更好地管理和分析污水信息。数据库可以记录污水特性的历史变化，从而为微生物净化的实施提供历史数据支持，有利于我们更好地把握净化效果。在进行鱼塘污水调查过程中，将实地调查与实验研究相结合，可以更全面地了解污水情况。实地调查可以获取真实数据，实验研究则可以深入探究微生物净化的机理和效果，从而为净化措施的制定提供更科学的依据[4]。

3.2.2 合理选择微生物

根据鱼塘污水的分析结果，确定目标污染物是选择微生物的关键步骤。不同微生物在降解不同污染物方面具有不同的特性，例如一些微生物擅长降解有机物，而另一些可能更适合处理氨氮等无机物，相关人员需要选择能够有效降解目标污染物的微生物。在选择微生物时，相关人员需要考虑它们的生态适应性，微生物在不同的环境条件下具有不同的生长和代谢特性，所以需要根据鱼塘的水质、温度、pH值等环境因素，选择适应性较强的微生物菌种，以确保其能够在实际环境中正常生长和发挥作用。在微生物净化过程中，不同微生物之间可能存在协同作用，相互促进污染物的降解，所以在选择微生物时，相关人员要考虑它们之间的协同效应，合理组合多种微生物菌种，发挥协同作用，提升污水净化效果。微生物的生长速率和代谢活性也是选择的重要因素，一些微生物具有较快的生长速率和较高的代谢活性，可以在较短时间内迅速降解污染物，而另一些微生物虽然生长速度较慢，但在长时间内能够稳定发挥作用，相关人员可根据需要选择适合的微生物以实现污水的长期稳定净化。在选择微生物时，可以参考先前的研究和实践经验，已有的文献和实验数据可以提供有关微生物的特性、适应性和效果等方面的信息，为选择合适的微生物提供参考依据[5]。

3.2.3 优化微生物混合液配比

微生物菌种之间的作用机理各异，有些擅长降解有机物，有些能够转化氮、磷等无机物，其他可能具有协同作用。在优化微生物混合液配比时，我们需要深入了解每种微生物的作用机理，以合理组合不同微生物，实现最佳的净化效果。微生物需要一定的基质来提供能量和营养物质，选择适宜的基质能够促进微生物的繁殖和生长；不同微生物种类的含量应根据其功能和活性来调整，比如硝化细菌的含量要相对较高，以实现将氨氮氧化为硝酸盐；在微生物混合液中可以添加一些有益的共生微生物，如一些分解有机物的细菌和真菌，以提高有机物的降解效率；可以采用先培养后投放的方式，将优选的微生物培养至一定数量和活性，之后投放到鱼塘污水中进行净化处理；还要选择适宜的培养容器，如生物滤池、生物膜等，提供良好的生长环境，使微生物能够充分发挥净化作用；在投放微生物后，需要定期监测水质指标，根据监测结果对微生物混合液的配比进行调整，以保持稳定的处理效果。

3.2.4 加强微生物净化技术创新

为进一步提高微生物净化技术在鱼塘养殖污水处理中的效率和可靠性，提升污水处理的环保性，相关人员需要加强微生物净化技术创新。利用高通量测序技术对鱼塘污水中的微生物群落进行深入分析，了解各类微生物的种类、丰度以及相互关系，有助于更准确地设计微生物混合液；研究微生物在污水净化过程中产生的代谢产物，如酶、抗生素等，探索其在污水处理中的应用，可以提高微生物净化效率；利用基因工程技术改良微生物的代谢途径，增强其降解、氧化、还原等功能，可以提高微生物净化污水的能力；深入挖掘具有高降解能力的微生物种质资源，通过优化培养条件和筛选技术，可以获得高效的微生物菌种用于鱼塘污水净化；深入研究微生物在鱼塘生态系统中的作用和相互关系，探索微生物在污水净化过程中的生态学机制，能够为技术创新提供理论支持；将具有降解能力的微生物与水生植物结合，构建微生物-植物协同净化系统，可提高鱼塘污水的处理效率；利用微生物与电极的相互作用，可实现有机物降解和污水净化，同时产生电能，具有双重效益；将纳米技术应用于微生物净化技术中，通过纳米载体将微生物固定在净化系统中，可提高微生物的稳定性和降解效率；结合现代信息技术，开发智能化的微生物净化系统，实现实时监测微生物群落结构和活性，可以实现精准调控；开发环境友好型的微生物制剂，能够强化其在污水净化过程中的降解功能，同时不会对环境造成二次污染。