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

  • 习近平出席中法企业家委员会第七次会议闭幕式并致辞

  • 大江南北传法治音——国家宪法日普法教育全景图

独家策划

推荐阅读
为何CCER可以抵消碳排放?这里不得不提到中国的碳市场。在这样一个市场里,碳减排量可以像日常商品一样被交易。
2025-12-04 10:13
近日,中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越创新中心(以下简称分子植物卓越中心)研究员林鸿宣团队与上海交通大学研究员林尤舜团队、广州国家实验室研究员李亦学团队合作,种出了“不怕热”的水稻。
2025-12-04 10:03
科学家发现了一种可以在63摄氏度下存活的单细胞变形虫,创造了真核生物的耐热纪录。拉森火山国家公园以冒泡的酸性湖泊和炽热的地热池而闻名,但该变形虫却来自一条pH中性的“热溪流”。
2025-12-04 10:04
根据我国风电光伏基地规划布局方案,至2030年,这些新能源基地总装机规模将达4.55亿千瓦,大约相当于20个三峡水电站的总装机容量——“沙戈荒”生态环境脆弱,一旦遭到破坏,恢复难度大,大规模建设光伏风电发电基地可能会影响当地的植被、土壤和水资源等。
2025-12-04 10:01
光明日报北京12月3日电 记者张胜日前从生态环境部获悉,该部与国家能源局近日联合发布3项针对海陆油气田的温室气体自愿减排项目方法学。这是全国温室气体自愿减排交易市场首次将支持范围扩充到油气开采领域,通过市场机制破解油气甲烷回收利用难题。
2025-12-04 09:58
布局“未来产业”,“十五五”规划建议为什么“点名”量子科技、生物制造等6项产业?如何挖掘中国未来产业的应用价值?
2025-12-03 09:52
记者从工业和信息化部获悉:截至10月末,我国5G基站总数达475.8万个,比上年末净增50.7万个,占移动基站总数的37%。
2025-12-03 09:44
利用美国宇航局“毅力”号火星车捕捉到的声音和电信号,法国科学家提出了火星存在闪电的证据。
2025-12-03 09:41
11月30日,内蒙古自治区乌海市,我国装机规模最大的半固态锂电池电网侧独立新型储能项目成功并网。
2025-12-03 09:34
近日,由中国科学院院士、中国科学院青藏高原研究所研究员丁林领衔的大陆碰撞与高原隆升团队,系统梳理了青藏高原隆升的历史细节。
2025-12-03 09:28
建设教育强国,基点在基础教育。 特别值得一提的是,我校教师创新性地构建了以跨学科项目学习为核心、贯通小初高认知发展,融合科学家精神、工程师思维与设计师视角的科学教育“PRIDE项目式课堂”模式。 此外,科学教育联合培养共同体,也是学校科技教育的有力支撑。
2025-12-02 10:09
今年12月2日是第十四个全国交通安全日,相关部门将围绕“文明交通 礼行天下”主题开展一系列活动。”  公安交管部门提醒:重载车辆、新手驾驶人等慢速群体尽量使用右侧车道通行,减少因较大速度差导致交通拥堵或事故。
2025-12-02 10:08
作为国内单机容量最大、效率最高燃气机组,与传统燃煤机组相比,应急调峰能力大幅提升,能源利用更高效。其碳排放强度仅为百万千瓦燃煤机组的40%,且几乎不产生颗粒物和二氧化硫,从源头减少污染。
2025-12-02 10:08
近日,法国空中客车公司与欧盟航空安全局相继发布声明,要求全球约6000架空客A320系列飞机紧急停飞维修。“此次事件的核心原因是受到单粒子翻转的影响,同时也暴露出航空电子设备对高空飞行环境中太阳辐射影响应对不足。
2025-12-02 10:07
转录组测序显示,受体植物中茉莉酸信号通路被激活;高效液相色谱-质谱检测证实,受体植物根系中茉莉酸及活性衍生物JA-Ile含量增加。”  该团队发现,茉莉酸甲酯处理能模拟菌根网络介导的互作效应,激活植物茉莉酸通路,改变根际微生物组,富集有益菌。
2025-12-02 10:06
中国科学技术大学教授潘建伟、朱晓波、彭承志、龚明等与山西大学教授梅锋等合作,基于可编程超导量子处理器“祖冲之二号”,首次在量子体系中实现并探测了高阶非平衡拓扑相。
2025-12-01 09:33
在距离海平面千米的深海,阳光无法抵达,海水冰冷,压力极大。然而,在环境极端的“海底沙漠”中,却生长着形态各异、结构复杂的深海珊瑚,构建起生机勃勃的海底“秘密花园”。
2025-12-01 09:32
推动科技创新和产业创新深度融合,是加快发展新质生产力、建设现代化产业体系的内在要求,也是塑造高质量发展新动能新优势的战略抉择。
2025-12-01 09:23
红小豆又名赤豆、小豆,是中国老百姓餐桌上一种颇受欢迎的杂粮,但科学家对其基因组的了解还不够深入。
2025-12-01 09:23
在“梦想”号问世之前,中国科学家想要开展深海大洋钻探研究,只能“借船出海”。
2025-12-01 09:22
加载更多