点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:新型高效海水养殖尾水处理技术——微生物与电氧化法的“梦幻联动”
首页> 光明科普云> 科普中国智惠农民> 农科前沿 > 正文

新型高效海水养殖尾水处理技术——微生物与电氧化法的“梦幻联动”

来源:光明网-科普中国2023-07-21 13:34

  随着市场对海产品需求的增高,我国海水养殖规模快速扩大,海水养殖尾水排放量逐年提高,可能导致受纳水体富营养化和生物多样性降低,影响生态环境平衡。开发新型高效的养殖尾水处理技术已经成为保护海洋生态环境,推动海水养殖业可持续发展的必然要求。生物电氧化法养殖海水处理技术具有效率高、占地面积小、可控性强等诸多优点,引起了国内外学者和相关从业人员的广泛关注。

  一、生物法、电氧化法如何处理养殖海水?

  生物处理技术在海水养殖废水处理中具有广阔应用前景,通过利用微生物对污染物的吸收和降解作用将废水净化并转化为无害物质。生物法处理养殖尾水主要通过微生物的硝化和反硝化作用,使得水体中的氮转化为氮气溢出水体,同时对有机物也有一定的去除作用。但是,由于海水含有高盐度和其他特殊环境因素,例如低温和低营养物,生物法的效率和稳定性均可能会受到影响。传统生物技术包括生物膜的技术、人工湿地、沉底滤池或流化床等[1],在养殖海水处理中会存在启动周期长、易受环境影响等问题。针对这一问题,需要在传统生物技术基础上,进一步研究新型的生物处理技术来适应高盐度环境,优化微生物的培养条件、微生物群落结构合功能,提高生物法养殖尾水处理性能。

  电氧化指在电化学反应中,通过阳极反应直接或间接地去除污染物的方法。其中间接的途径是通过电氧化产生的羟基自由基或其他活性物质氧化降解污染物。电化学氧化法凭借反应条件温和、可控性强、反应灵活性高、反应装置简单等优点被应用于含盐废水处理,包括含难生物降解有机物含盐工业废水[2]和海水养殖废水[3]等,其缺点是电极材料成本相对较高,经济型方面尚需进一步优化。

  如果将微生物与电氧化法强强联合,会有怎样的奇妙反应?

  二、微生物与电氧化法的“梦幻联动”

  海水养殖业具有高密度、集约化的特征,对于养殖海水的处理就需要重点关注其实用性,选用高效率、低成本、操作简便的处理技术更有利于养殖业的发展。海水是天然的高含盐水体,电导率较高,高电导率也决定了电氧化处理海水养殖水先天优势,电化学与微生物相结合脱氮可以有效避免生物法亚硝氮积累问题[4],又弥补电化学法对水体pH的影响问题。初期仅对微生物与电氧化法结合进行研究,更多关注直接或间接氧化去除污染物方面,微生物与电氧化法以其高速率、高质量、稳定运行的特征被广泛应用。

  微生物与电氧化法相结合除了通过间接氧化的方式去除污染物,还可以通过低电流改变微生物群落结构和功能,在一定程度上强化脱氮性能,实现稳定高效地脱氮。电化学刺激对细胞的生物膜的结构、细胞形态、细胞行为、新陈代谢和生命过程均有影响,随着细胞质膜通透性的提高,营养物质的过膜转移被促进,细菌代谢分泌出细胞内容物和细胞外糖蛋白,以此影响ATP的合成和生产[5]。在电化学参与的微生物脱氮处理过程中,可以有效提高微生物的活性,纯电化学作用脱氮率仅占电化学和微生物共同作用时的30%[6]。生物与电化学的“梦幻联动”,使其成为一种新型绿色的工艺,可高效、经济、高质量地处理养殖海水,具有优异的性能和良好的应用前景。

  随着海水水产养殖业不断发展,这些新型水处理技术将为水产养殖业的发展保驾护航,在环境保护与养殖生物健康方面保障水产养殖业可持续发展。

  参考文献

  [1]李秋芬,康传磊,张艳,等.高效脱氮菌强化挂膜生物滤器对海水养殖尾水净化效果研究[J].中国水产科学,2021,28(05):614-623.

  [2]刘浩,陈勇,刘晓东,等.电化学氧化法处理工业废水现状研究进展[J].广东化工,2021,48(05): 100-102+116.

  [3]Lin ShiHui ,Wu zhi Long.Electrochemical removal of nitrite and ammonia for aquaculture[J]. Pergamon,1996,30(3):715-721.

  [4]杨玉珍,王婷,马文鹏.水环境中氨氮危害和分析方法及常用处理工艺[J].山西建筑,2010,36(20):356-357.

  [5]Mozah Zeyoudi,Eiman Altenaiji,Lutfiye Y. Ozer a, et al. Impact of continuous and intermittent supply of electric field on the function and microbial community of wastewater treatment electro-bioreactors - ScienceDirect[J]. Electrochimica Acta, 2015, 181:271-279.

  [6]Sun Jingqiu, Hu Chengzhi, Tong Tiezheng, et al. Performance and Mechanisms of Ultrafiltration Membrane Fouling Mitigation by Coupling Coagulation and Applied Electric Field in a Novel Electrocoagulation Membrane Reactor[J]. Environmental Science and Technology, 2017, 51(15):8544-8551

  作  者:王诗涵(大连海洋大学水产设施养殖与装备工程研究中心研究生)

  科学性审核:宋  婧(大连海洋大学水产设施养殖与装备工程研究中心副教授、研究生导师)

  策  划:刘雅丹、刘鹰(浙江大学生物系统工程与食品科学学院博士生导师)

  编  辑:武玥彤

新型高效海水养殖尾水处理技术——微生物与电氧化法的“梦幻联动”

 

[ 责编:武玥彤 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 新型风电安装船在江苏启东交付启航

  • 北京:夏日荷花开

独家策划

推荐阅读
中国水稻研究所研究员王克剑团队近日在杂交水稻育种领域取得重要进展——成功研发出克隆效率稳定超过99%、结实完全正常的一系法杂交水稻,团队将其命名为“一系1号”。图为团队创制的无融合生殖株系在试验田大群体种植下表现出的克隆效率与结实率情况。
2026-07-22 09:35
今年新增农业机器人、盐碱地科学与工程、智慧渔业三大新农科专业,分别由江苏大学、山东农业大学、宁波大学首批开设,为涉农人才培养开辟了新跑道。
2026-07-22 09:31
这场举世瞩目的盛会,凝聚共识,密集发布国际合作倡议与行动计划,为促进全球人工智能朝着向上向善、造福人类的方向发展注入了更多新动能。
2026-07-22 09:29
虽然现阶段机器人能做的事还很有限,但这种“人机搭档”的新模式,让我们的生活服务向高品质、多样化和便利化发展。我想,这就是科技落地的意义吧。
2026-07-22 09:28
重离子加速器是探索基本相互作用、物质结构和宇宙演化的重要工具,研究中产生的新知识、技术和方法被广泛应用于航天、医疗、农业等多个领域。
2026-07-22 09:26
无法驶出的化肥运输船,迟迟不散的热浪,突然生效的出口禁令……近期,一系列事件叠加,或许正给全球粮食安全带来显著不确定性。
2026-07-21 03:40
拔尖创新人才作为国家战略科技力量的核心支撑,其培育成效直接关系到高水平科技自立自强的进程。科学教育是拔尖创新人才培养的基础工程,必须把握青少年成长的关键期,构建全链条、一体化的科学教育新生态,推动教育、科技、人才深度融合,为强国建设筑牢人才根基。
2026-07-21 03:40
以人工智能为代表的新一轮科技革命和产业变革,正深刻重塑产业形态与劳动方式,职业教育作为对接产业最紧密的教育类型,面临的根本性问题已不再是如何培养标准化、重复性的熟练操作者,而是要回答人机协同时代究竟需要什么样的高技能人才。
2026-07-21 03:40
暑假已至,以中小学生为主力的研学游市场持续升温。外出研学已成为不少中小学生家庭的假期常规安排。家长往往将研学活动视作教育由家庭、学校向社会课堂的延伸,是学校教育的重要补充。
2026-07-21 03:40
毕业论文AI率检测,已成为无数大学毕业生关心的热点话题。AI工具引发的学术不端如何界定?为规避高AI率而拆解论文、打乱表达的无奈如何化解?AI检测产品缺少国家标准、质量参差不齐的困局如何突破?这些追问,热度居高不下,答案却远未清晰。
2026-07-21 03:40
未来产业是重塑全球技术竞争格局和引领全球经济变迁的重要力量,“十五五”规划纲要对“培育壮大新兴产业和未来产业”作出系统部署。
2026-07-21 03:40
当前,全球能源转型加速推进,海洋能正处在由技术探索迈向规模化应用的关键阶段。准确把握发展形势与现实基础,对于我国海洋能发展具有重要意义。
2026-07-20 10:00
如何破解制约早期科技成果转化的瓶颈?加强国家技术转移体系建设,培养一批全链条参与成果转化的技术经理人迫在眉睫。
2026-07-20 04:20
今年7月,全球人工智能治理的讨论在短短几天内完成了一次耐人寻味的“接力”。从在日内瓦举行的联合国人工智能治理全球对话、“人工智能向善”全球峰会,再到在上海举办的2026世界人工智能大会暨人工智能全球治理高级别会议,来自政府、国际组织、企业和学术界的讨论都聚焦于同一个问题:面对快速发展的人工智能,国际社会如何把已有的治理理念真正转化为国际合作行动?
2026-07-20 04:20
中国农业科学院和中国农业绿色发展研究会18日在北京发布《中国农业绿色发展报告2025》。报告显示,我国农业绿色发展水平持续向好,农业绿色发展机制创新不断拓展,理论研究与技术突破协同发力,区域农业绿色发展实践走深走实。
2026-07-20 04:20
不同于常规仅能帮助科研人员完成查阅文献、编写代码、处理数据或者实现流程自动化等基础功能的现有科研系统大模型,“求是引擎”首次具备了千步级长程科研推理能力,是能够自主组织和持续推进科研工作的科学发现系统。
2026-07-20 04:20
精细匹配才能让资源发挥最大效能。把闲置变增量,让分散汇合力,精准的分配机制,有利于提高生产力。
2026-07-17 09:53
新专业落地只是起点。下一步,教育部将组织各地各校有序完成专业开设,及时开发完善教学标准和人才培养方案,明确新专业的核心素养、知识能力要求及设置条件,确保新专业设置有章可循。
2026-07-17 03:20
盛夏雨林凝翠色,沧江碧水逐新潮。7月16日,“2026世界市长对话·西双版纳”主旨对话活动在云南省西双版纳傣族自治州举行。
2026-07-17 03:50
新质生产力的形成和发展,不仅引起社会生活的重大变革,而且引起并要求人的思维方式发生新的变革。思维观念和思维方式是能力、素质的先导,只有思维“换挡”,才能适应和驾驭新质生产力的快速发展。
2026-07-17 03:50
加载更多