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水質(zhì)有機(jī)污染修復(fù)可行性研究

發(fā)表時(shí)間:2021/10/25 18:55:58  來(lái)源:成都三友生物工程有限公司  瀏覽次數(shù):1210  
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市場(chǎng)在變,我們的誠(chéng)信永遠(yuǎn)不會(huì)變!
     近三十年來(lái),隨著配合飼料的推廣普及,水產(chǎn)品產(chǎn)量的提高,品種結(jié)構(gòu)的多元化,水產(chǎn)品的消費(fèi)由過(guò)去的“吃魚難”變?yōu)楝F(xiàn)在的“賣魚難”,消費(fèi)趨勢(shì)由原來(lái)的“數(shù)量型”將向“質(zhì)量型”轉(zhuǎn)換,水產(chǎn)養(yǎng)殖在向社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)的水產(chǎn)品的同時(shí),其排泄物及殘餌對(duì)水質(zhì)的污染問(wèn)題日益突出。

    目前,養(yǎng)殖水質(zhì)的有機(jī)污染分布:城市生活污水,畜禽等養(yǎng)殖場(chǎng)排放的糞、尿約占20-30%,魚、蝦、蟹、蛙等的殘餌、糞、尿直接排入水中約占70-80%,即漁業(yè)養(yǎng)殖用水的有機(jī)污染約80%以上來(lái)源于自家污染;據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)研究表明:以粗蛋白32%的鯉魚配合飼料為例:(包括越冬)2公斤飼料長(zhǎng)1公斤魚,每生產(chǎn)1000公斤魚,其排泄的糞、尿約相當(dāng)于320公斤尿素,160公斤過(guò)磷酸鈣;2010年我省配合飼料產(chǎn)量52.74萬(wàn)噸,產(chǎn)值22.44億元,如果飼料系數(shù)以2計(jì),則其向水中排泄的氨、磷等有機(jī)污染相當(dāng)于8.4萬(wàn)噸尿素(2000元/噸),過(guò)磷酸鈣4.2萬(wàn)噸(780元/噸),即一年向水中排泄的氮、磷折合人民幣價(jià)值2億元,眾所周知,氮、磷尤其磷是經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高的資源,由于養(yǎng)份的不平衡,導(dǎo)致水中氮、磷含量超標(biāo),導(dǎo)致養(yǎng)殖水體的富營(yíng)養(yǎng)化,藍(lán)藻、裸藻、甲藻等難以消化的藻類大量繁殖,是湖淀、水華、油膜、鐵銹水、赤潮(海水)的主要誘因,其死亡水分解產(chǎn)生大量有毒、有害物質(zhì),導(dǎo)致水質(zhì)發(fā)黑、發(fā)臭,氨氮、亞硝態(tài)氮居高不下,是水生動(dòng)物中毒致死、缺氧浮頭的主要因素,同時(shí)水質(zhì)惡化的另一個(gè)結(jié)果是使得魚、蝦、蟹、蛙等病害多發(fā),病毒、細(xì)菌、寄生蟲病頻發(fā),除給水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)造成極大損失外,大量抗生素、抗菌素、外用消毒劑、殺蟲劑的濫用,導(dǎo)致養(yǎng)殖成本大幅攀升,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),精養(yǎng)高產(chǎn)池塘每年藥消費(fèi)的支出,低的約300-500元/畝,高的達(dá)到800-1200元/畝,僅蝦白斑病一項(xiàng),每年給蝦農(nóng)造成的損失就高達(dá)數(shù)十億人民幣。

    頻繁盲目的用藥,另一個(gè)不容忽視的問(wèn)題,則是藥物殘留導(dǎo)致的抗藥性、耐藥性及藥物殘留所帶來(lái)的食品安全問(wèn)題。

    據(jù)對(duì)中度污染的池塘一個(gè)夜晚的溶氧消耗的測(cè)定:日本對(duì)蝦8.6%,其他蝦0.5 %,魚6.7 %,池底 14.8%  ,池水 69.4 %(有機(jī)物、浮游動(dòng)物),水中溶氧是水生動(dòng)物養(yǎng)殖密度、產(chǎn)量、生長(zhǎng)速度的首要限制性因素,而池塘中有機(jī)物分解消耗的溶氧約占70%以上,由此可見(jiàn):殘餌、糞便是養(yǎng)殖產(chǎn)量和密度的瓶徑。

    溶氧不足除導(dǎo)致水生動(dòng)物缺氧浮頭致死外,另一個(gè)不容忽視的是對(duì)其生長(zhǎng)速度的負(fù)面影響,如:中國(guó)對(duì)蝦正常生長(zhǎng)情況下(生長(zhǎng)季節(jié))每天約生長(zhǎng)1mm左右,至養(yǎng)成期體長(zhǎng)一般為15-18cm,在生長(zhǎng)最快的8月份每天最快可生長(zhǎng)1.9mm,而在溶氧不足的情況下,生長(zhǎng)速度將會(huì)下降50%,而魚在溶氧不足的情況下,將導(dǎo)致其對(duì)配合飼料的消化吸收下降10-20%,而飼料系數(shù)將偏高0.1-0.2;以鯉魚飼料5800元/噸,畝凈產(chǎn)1000公斤魚計(jì),僅此一項(xiàng)將導(dǎo)致飼料成本上升580-1160元/畝。

    水質(zhì)修復(fù)的技術(shù)可行性

    由以上可知,水中殘餌、糞尿是造成水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化、惡化、病害頻發(fā)、生長(zhǎng)速度下降、養(yǎng)殖成本上升的主要限制性因素,以配合飼料為主的精養(yǎng)高產(chǎn)塘為例,全省2010年年產(chǎn)配合飼料52.74萬(wàn)噸,飼料系數(shù)平均以2.0計(jì),則凈產(chǎn)魚26.37萬(wàn)噸,平均畝產(chǎn)以1000公斤/畝計(jì),則可推算出精養(yǎng)高產(chǎn)塘面積約26.37萬(wàn)畝,其向水中排放的氮約合8.4萬(wàn)噸尿素,過(guò)磷酸鈣4.2萬(wàn)噸,按化肥折算約合人民幣2億元。第二 ,精養(yǎng)高產(chǎn)塘因水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致的病害防治投入按低水平300-500元/畝計(jì),則全省26.37萬(wàn)畝池塘,每年投入0.79-1.32億元人民幣。第三,水質(zhì)惡化導(dǎo)致溶氧不足,將導(dǎo)使配合飼料系數(shù)偏高,導(dǎo)致飼料成本上升580-1160元/畝計(jì),則全省26.37萬(wàn)畝精養(yǎng)高產(chǎn)塘導(dǎo)致成本上升1.53-3.06億元。僅以上三項(xiàng)合計(jì)為4.326億元人民幣/年。折合每畝多花費(fèi)1638-2419元。

一、利用有益微生物的生物學(xué)特性,分解轉(zhuǎn)化水中有機(jī)污染物

<一>真菌
1、木霉菌:可有效分解殘餌、糞便中難消化的粗纖維、木質(zhì)素等碳水化合物。
2、酵母:可充分利用殘餌、糞便難利用和淀粉,其菌體蛋白質(zhì)高達(dá)67%,富含必需氨基酸、多種維生素、輔酶等是浮游動(dòng)物及濾食性魚、蝦、蟹等的優(yōu)質(zhì)天然飼料。
3、根霉菌:高效分解殘餌、糞便中難以利用的碳水化合物,轉(zhuǎn)化甾族化合物,降解難消化的蛋白質(zhì)產(chǎn)生有機(jī)酸,改善池塘水質(zhì)PH值偏高,有利于魚、蝦、蟹等水生動(dòng)物的生長(zhǎng)(PH值大于8.5,則不利于水生動(dòng)物的生長(zhǎng)繁殖)。

<二>放線菌
1、鏈霉菌:可利用有機(jī)質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)生抗生素,抑制有害細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖,減少抗菌素、抗生素的濫用,修復(fù)水質(zhì),減少消毒劑的使用,而常用的含氯消毒劑(漂白粉、強(qiáng)氯精、氯殺靈等)被證明是誘發(fā)細(xì)胞癌變的原因之一
2、小單孢菌(池底淤泥):利用有機(jī)質(zhì)發(fā)酵分泌產(chǎn)生殺蟲物質(zhì),可有效抑制或殺滅線蟲、絳蟲、吸蟲、鲺、錨頭鳋、中華鳋等蟲害,減少有機(jī)磷或菊酯類殺蟲劑的濫用,減少水產(chǎn)品的獸藥殘留。

<三>細(xì)菌
1、納豆菌:分解利用殘餌、糞便中難消化的蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪等,釋放出氨基酸、多肽等以利于浮游生物吸收利用。
2、解磷菌:將糞便中魚、蝦、蟹等未充分利用的磷(通過(guò)植酸酶的作用)及骨磷(動(dòng)物性原料中的礦物質(zhì)磷),釋放出來(lái)而被浮游植物利用(磷是大多數(shù)易消化的浮游植物的營(yíng)養(yǎng)限制因子)
3、硅酸鹽菌:通過(guò)這類微生物的大量繁殖使池塘中被固定的“硅”、“鉀”等礦物質(zhì)元素釋放出來(lái),水中“硅”的含量是“硅藻”的限制性因子。
4、芽孢桿菌:有效分解轉(zhuǎn)化“氨氮”,“亞硝態(tài)氮”有利于浮游植物利用,而“氨氮”,“亞硝態(tài)氮”是水質(zhì)惡化,導(dǎo)致水生動(dòng)物缺氧浮頭、病原微生物大量繁殖的誘發(fā)因素。

二、微生物分解釋放出的初級(jí)產(chǎn)物,必須通過(guò)浮游生物的轉(zhuǎn)化利用完成“物質(zhì)流”和“能量流”的循環(huán)。

<一>、水生浮游植物(藻類)
藻類分為藍(lán)、紅、隱、甲、金、黃、硅、褐、裸、 綠、輪藻共11個(gè)門,藻類是地球上光能的最大利用者(光合作用將無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)化成碳水化合物,釋放大量的氧)。

1、藻類是減少二氧化碳排放的有效途徑。
全球海洋浮游植物消耗利用的二氧化碳為85億噸/年。
淡水和濕地藻類消耗利用的二氧化碳為10億噸/年。

2、藻類是優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、必需脂肪酸、糖類、維生素、高檔色素的生產(chǎn)者。
   蛋白質(zhì):藻膽蛋白(素)(現(xiàn)已知僅有藍(lán)藻、紅藻、隱藻含有) 。
   藻類糖類:藻類得用二氧化碳和太陽(yáng)光生產(chǎn)碳水化合物不亞于糧物體                                           
   脂肪:許多硅藻含有豐富的多聚不飽和脂肪酸(PUFE)。 
   維生素:紅球藻孢中所含蝦青素是目前生物中含量最高 的。 
   礦物質(zhì):藻類可富集海、淡水中豐富的常量元素、微量元素、超微量元素。

<二>、藻類在水中“物質(zhì)流轉(zhuǎn)換”中的功能和作用
   藍(lán)藻是地球上第一類光合放氧的生物(大約在35億年前)。
1、碳水化合物
在PH值8-9的湖水中,藻類濃縮的碳酸氫鈉比水中溶解的CO2高200倍。
2、氮
有些藻類能吸收有機(jī)氮,如:尿素、氨基酸。
大多數(shù)藻類都能吸收NH4-N或NH3-N
而硝酸鹽變成氨需要能量和硝酸還原酶(NR)。
3、硫
藻類吸收硫在生物合成中形成半胱氨酸(Cys)和甲硫氨酸(Met)
4、浮游植物在最大生長(zhǎng)率條件下所需大量營(yíng)養(yǎng)離子間的比率為:
106碳:16氮:1磷
106碳:16硅:16氮:1磷
5、PH值
水體PH值的高低取決于:細(xì)菌對(duì)有機(jī)物的分解,水生動(dòng)物呼吸釋放CO2導(dǎo)致PH值下降(酸性化);藻類光合作用消耗大量CO2導(dǎo)致PH值上升(堿性化);故藻類是影響水中PH值變低的重要因素。
6、光合自氧藻類是地球上氧的制造者
藻類的光合作用消耗掉水中大量CO2的同時(shí),在池塘中   提供了水中90%以上的溶解氧(通過(guò)大氣向水中滲透的氧不足5%-10%)。

<三>、浮游動(dòng)物是水中微生物,浮游植物的次級(jí)消費(fèi)者,同時(shí)更是水生動(dòng)物苗種及濾食性水生動(dòng)物的主要食物來(lái)源。
1、原生動(dòng)物
(1)鞭毛蟲以微生物、有機(jī)碎碿、浮游植物為食。
(2)肉足蟲以微生物、有機(jī)碎碿、藻類為食。
(3)纖毛蟲以有機(jī)物、細(xì)菌、藻類為食。
2、輪蟲
個(gè)體大小0.5mm左右
    輪蟲是魚、蝦、蟹、貝、海參育苗中最重要的開(kāi)口餌料,所含營(yíng)養(yǎng)成份對(duì)苗種的生長(zhǎng)速度、抗病力及成活率有重要影響。其中以ω-3系列不飽和脂肪酸特別是甘碳五烯酸(EPA)和甘碳六烯酸(DHA)最重要;而輪蟲體內(nèi)的EPA/DHA主要是從攝食的藻類三角(消裸指藻、新月菱形藻、纖維角刺藻、球等鞭金藻、小球藻、微綠球藻等)獲得。
3、枝角類
小型甲殼動(dòng)物,體長(zhǎng)0.2-3.0mm,主要以藻類、微生物為食。
4、橈足類
   小型甲殼動(dòng)物,體長(zhǎng)0.3-3.0mm,可大量消耗原生動(dòng)物,浮游植物碎屑。
5、其他水生微型動(dòng)物
   線蟲:體長(zhǎng)0.25-2mm,以細(xì)菌、藻類 、輪蟲、機(jī)碎碿為食。
   腹毛蟲:體長(zhǎng)1-1.5mm。
    水棲寡毛類動(dòng)物顠(體蟲、顫蚓及水絲蚓)體長(zhǎng)1-100mm以土壤中細(xì)菌及有機(jī)碎片為食。
6、搖蚊幼蟲:體長(zhǎng)20-25mm,消耗利用池塘底部有機(jī)物、藻類、微生物,擔(dān)當(dāng)清道夫的作用。
7、蝦的食性
體長(zhǎng)6-9mm的仔蝦食物組成:硅藻占71.5%
幼蝦:食物以糠蝦類、撓足類、介形類為主。
成蝦:以底棲甲殼類(80%以上)、雙殼類、多毛類、蛇尾類、小雜魚為食。

<四>水生生態(tài)修復(fù)模式
    遵循:“物質(zhì)不滅,能量守恒”定律
    魚、蝦、蟹、貝、海參(占70-80%)
飼料 
        殘餌、糞、尿(占20-30%)
原則一:“變廢為寶”:利用多種有益微生物的“接力賽”將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化,將其養(yǎng)份釋放以被藻類吸收利用。
原則二:“營(yíng)養(yǎng)平衡、因勢(shì)利導(dǎo)”;根據(jù)水生動(dòng)物易消化利用的微生物及藻類營(yíng)養(yǎng)需求,補(bǔ)充其限制性營(yíng)養(yǎng)因子,將殘餌、糞、尿中高氮、高磷作為“資源”轉(zhuǎn)化利用。
通過(guò)食物鏈的轉(zhuǎn)化,如下模式:
有機(jī)廢物 易消化的藻類 浮游動(dòng)物 濾食性水生動(dòng)物
食物鏈的傳遞:增重一斤白鰱約消耗60-80斤藻類 。
              增重一斤浮游動(dòng)物約需3-5斤藻類(細(xì)菌、有機(jī)碎屑)
              增重一斤鳙魚(花鰱)約消耗3-5斤浮游動(dòng)物

以此完成養(yǎng)殖水體中“物質(zhì)流”和“能量流”的循環(huán)。


(本文內(nèi)容有刪減)

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