专利名称：一种原位修复水产养殖废水的方法
技术领域：
本发明涉及环境保护领域，具体的说涉及一种养殖废水的修复方法。
背景技术：
目前的养殖模式多以投饵为主，残饵、粪便、N、P等富营养因子排入水体，使养殖水体中化学需要量(COD)，生物耗氧量(BOD)严重超标，有的已超过国家三类水质标准。据估计，每生产一吨虾可使水体中增加0.2吨的N元素和0.05吨的P元素，其结果加重了鱼虾的病害和降低了产量。因此，改善水产养殖水域环境已成为养殖业生产中可持续发展的关键问题和研究热点。
我国目前水产品总产量已占世界水产品总量的1/3，是名副其实的水产品生产超级大国。但是，我国水产品出口额仅占世界水产品出口贸易总额的6.3％，与水产品超级大国的地位极不相称。在国际上，我国水产品的出口通道，受到绿色壁垒的层层阻隔。所以健康生态养殖是我国水产业能否发展的关键问题。
众所周知，水产环境中化学药品的使用会造成病原体产生抗药性，药品的残留量，污染水环境，同时会杀害水中有益细菌，造成水生生态的失调。微生物制剂在水产养殖中的成功使用，使健康养殖发生了革命性的转变。它们能够消除养殖水体中的氨氮、COD和各种有机物，起到净水、养水、调节养殖水体中的微生态平衡的作用，使健康养殖不仅成为可能和现实，而且上升到一个更新的高度——这就是在水产养殖中具有革命意义的健康生态养殖。
微生物制剂对修复养殖环境水质有着显著的作用，但也存在一定的局限性。一般情况下，引进系统的微生物由于分散在水体中，“居无定所”，群落的稳定性不高，很难竞争过土著微生物而长期地成为优势种。在引进系统的短时间内作用明显，但效果不能持久。为了修复水质，只能不断的往养殖系统内投加微生物制剂，这样在人力、物力上的投入很大。因此，采用生物工程手段，利用生物膜技术，给投加的有益微生物提供一个良好的栖息、繁殖生境，增加其在水生生态系统中的稳定性，则可以使微生物修复效率提高数倍。
一般的生物膜法主要应用于工业及生活废水的工程处理，水产养殖的生物膜法处理大多应用于工厂化养殖，采用异位处理技术，即将养殖水抽出后进行处理，而后将处理水放回养殖池中。而且通常采用的生物膜载体是利用软性、半软性或硬性的填料组成，比表面积为50左右，需要一定的基建工程和设计必须的工艺流程。同时此类技术必须要求专业人士操作。而针对非工厂化的水产养殖，采用生物膜法进行异位修复是不可行的。因此，能否筛选具有高比表面积、不会妨碍水面船只通行以及水产品捕捞的生物膜填料，再结合高效有益微生物修复水产养殖废水以解决水产养殖废水的原位修复难题显得至关重要。
发明内容
本发明的目的是针对水产养殖废水原位修复的难题，提供一种利用生物膜技术和有益微生物处理相结合的原位持续修复水产养殖废水的方法。
本发明通过采用一种新型的生物膜载体，利用其高吸附能力，给投加的有益微生物提供一个良好的生长繁殖环境，从而高效、持续地分解水产养殖水体中的有机污染物并吸收、利用、转化无机污染物，使养殖废水中的有机和无机污染物含量达到环境安全标准。
本发明所利用的生物膜载体为美国梅瑞地安(Meridian)水生科技公司研发的专利产品AquaMats。该载体的特征如下●每平方米AquaMats载体能够提供200平方米的比表面积，且内部具有疏松的孔结构，可以为有益微生物的生长、繁殖提供巨大的生物附着表面；●AquaMats载体为百分百的生物惰性材质，完全亲和于环境和生态；●AquaMats载体采用超级编织技术，具有三维立体结构，可为有益微生物的生长、繁殖提供良好的空间，并有助于形成三维结构的生物群落；●AquaMats载体为细条形，在水体中表现为漂浮状水草型。
本发明的方法具体包括(1)在水底放置生物膜载体AquaMats，所采用的生物膜载体为(BDF型)水底放置型，为美国梅瑞地安(Meridian)水生科技公司研发产品；(2)控制水体pH在6～8.5之间；可视生长介质实际酸碱度，通过施用酸性或碱性营养盐(或石灰)加以调节；(3)控制水温为20～35℃；温度太低不利于微生物生长；(4)初次使用时BOD5控制在15mg/L以上，保证投加的有益微生物生长繁殖所必需的营养；上层水体溶解氧保持5mg/L以上，有利于好氧微生物的生长；(5)往水中投放微生物。
上述(1)所述的生物膜载体AquaMats在水体的放置密度按每20立方米水体放置一平方米生物膜载体计算，摆放成S型，有利于细菌的吸附。
上述(5)所述的微生物为包括光合细菌、芽孢杆菌、硝化细菌和反硝化细菌的复合菌。
上述光合细菌、芽孢杆菌、硝化细菌和反硝化细菌的比例为4∶3∶3∶2，每毫升复合菌液含活菌数1010个以上。
本发明所用的有益微生物光合细菌、芽孢杆菌、硝化细菌和反硝化细菌为采用特异性培养基分离富集并用不同浓度的养殖废水进行驯化筛选出来的复合微生物，亦可市售。其主要特征如下●在养殖水体中能快速生长繁殖；●能适应较宽的酸碱度变化幅度；
●包括好氧细菌、兼氧细菌和厌氧细菌；●能快速分解和利用有机无机污染物。
本发明的优点与有益效果1、本发明所筛选的生物膜载体具有高比表面积和内部疏松的孔结构，具有极强的吸附能力，可为有益微生物的生长繁殖提供良好的栖息生境。而且本载体在水体中表现为漂浮状水草型，不会影响水产养殖过程中的捕捞和船只通行。
2、本发明所筛选的有益微生物系具好氧、兼氧和厌氧等特性的多种净水微生物复合而成，修复效果显著，能适用不同深度的水环境(以不超过3米为宜)。
3、本发明建立的修复模式系生态原位修复；修复过程中不会造成二次污染，同时修复进程中不会破坏水体生态环境，并有助于改善养殖水体因养殖过程中有机和无机污染而引起的水体富营养化和生产力下降，恢复并提高养殖水体的生物多样性，明显改善水质。
4、本发明建立的原位持续修复模式，简化了修复养殖水体污染的程序，操作方便，修复效率高，适合于推广应用，潜在经济效益可观。
具体实施例方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1 实验室模拟水产养殖废水修复试验将生物膜载体AquaMats底部用镀漆铁管固定后，按着每平方米生物膜载体服务20立方米水体计算，放入室内模拟污染严重的水产养殖水体底部。往水中投放光合细菌、芽孢杆菌、硝化细菌和反硝化细菌，其比例为4∶3∶3∶2，投放比例10-6ml/l，活菌数1010个/ml以上。水温28℃，pH7.5，距离水面50公分处用增氧仪曝气增氧，溶解氧6.5mg/l以上。
表1实验室模拟试验水质变化表(mg/l)2004-06 NO2-N CODBOD5NH4-NPO4-P TN本底值0.489614.34 11.37 2.01 24.16第三天0.38449.36 8.17 1.99 18.52第七天0.26223.06 0.37 1.66 19.03第十四天 0.15383.38 0.63 1.24 11.65第三十天 0.02212.10 0.28 0.85 17.35表2实验室模拟试验中不同处理时间各污染物成分的降解率(％)NO2-N CODBOD NH4-N PO4-PTN第三天21 54 3528 1 23第七天47 77 7997 1821第十四天 68 60 7695 3852第三十天 96 78 8598 5828养殖废水污染物本底值氨氮11.37mg/l，总氮24.16mg/l，亚硝氮0.48mg/l，可溶性磷2.01mg/l，BOD514.34mg/l，COD96mg/l。处理后第三天，各类污染物的含量有一定程度下降；处理一周后，水质已经明显改善，各污染物含量显著降低；处理三十天后水质基本维持稳定。可见，养殖水体修复效果显著。
实施例2 水产养殖废水修复试验将生物膜载体AquaMats底部用细沙装袋后缝合，按着每平方米生物膜载体服务20立方米水体计算，放入水产养殖水体底部。往水中投放光合细菌、芽孢杆菌、硝化细菌和反硝化细菌，其比例为4∶3∶3∶2，投放比例10-6ml/l，活菌数1010个/ml以上。水温25℃，pH7.5，距离水面50公分处增氧仪曝气增氧，溶解氧5mg/l以上。
表3水产养殖废水修复试验中水质变化表(mg/l)2004-09 NO2-N COD BOD5NH4-NPO4-P TN本底值0.0226423.70 0.70 0.110 2.61第三天0.0274320.00 0.54 0.059 1.80第七天0.0122815.00 0.46 0.098 1.67第十四天 0.0102312.40 0.33 0.079 1.47第三十天 0.00716 5.60 0.19 0.029 1.19表4水产养殖废水修复试验中不同处理时间各污染物成分的降解率(％)NO2-N CODBOD NH4-NPO4-P TN第三天-2033 16 23 4631第七天47 56 37 34 1136
第十四天 536448522844第三十天 677576727354养殖废水污染物本底值氨氮0.70mg/l，总氮2.61mg/l，亚硝氮0.022mg/l，可溶性磷0.110mg/l，BOD523.70mg/l，COD64mg/l。处理后第三天，各类污染物的含量有一定程度下降；处理一周后，水质已经明显改善，各污染物含量显著降低；处理三十天后水质基本维持在三类及二类以上地表水水质标准。由此可见，本发明的养殖废水修复方法修复效果显著。
权利要求
1.一种原位修复水产养殖废水的方法，其特征在于采用生物膜和微生物相结合处理水体。
2.如权利要求1所述的原位修复水产养殖废水的方法，其特征在于所述生物膜的载体为AquaMats。
3.如权利要求2所述的原位修复水产养殖废水的方法，其包括(1)在水底放置生物膜载体AquaMats；(2)控制水体pH在6～8.5之间；(3)控制水温为20～35℃；(4)初次使用时BOD5控制在15mg/L以上，上层水体溶解氧保持5mg/L以上；(5)往水中投放微生物。
4.如权利要求3所述的原位修复水产养殖废水的方法，其特征在于(1)所述的生物膜载体AquaMats在水体的放置密度按每20立方米水体放置一平方米生物膜载体计算，摆放成S型。
5.如权利要求3所述的原位修复水产养殖废水的方法，其特征在于(5)所述的微生物为包括光合细菌、芽孢杆菌、硝化细菌和反硝化细菌的复合菌。
6.如权利要求5所述的原位修复水产养殖废水的方法，其特征在于所述光合细菌、芽孢杆菌、硝化细菌和反硝化细菌的比例为4∶3∶3∶2，每毫升复合菌液含活菌数1010个以上。
全文摘要
本发明公开了一种原位修复水产养殖废水的方法。本发明通过采用一种新型的生物膜载体AquaMats，利用其高吸附能力，给投加的有益微生物提供一个良好的生长繁殖环境，从而高效、持续地分解水产养殖水体中的有机污染物并吸收、利用、转化无机污染物。使养殖废水中的有机和无机污染物含量达到环境安全标准。本发明建立的原位持续修复养殖废水的方法，简化了修复养殖水体污染的程序，操作方便，修复效率高，适合于推广应用，潜在经济效益可观。
文档编号A01K61/00GK1613303SQ200410052459
公开日2005年5月11日 申请日期2004年12月1日 优先权日2004年12月1日
发明者黄凤莲, 陈桂珠, 夏北成 申请人:中山大学