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

  • 青藏铁路工作者群像

  • 京沪高铁开通运营15周年 运送旅客超23亿人次

独家策划

推荐阅读
随着SpaceX上市,太空算力再度成为全球科技竞争新焦点。据报道,中国已推动12颗计算卫星实现在轨运行,它们是于2025年5月14日发射升空的全球首个太空计算卫星星座。抓住机遇、乘势而上,中国完全有底气在这场太空算力竞赛中,跑出自己的加速度。
2026-07-01 09:38
电动汽车还与人工智能、新型电力电子技术加速融合,推动车辆从传统交通工具向智能能源终端转变。面对旺盛市场需求,中国电动汽车凭借完整产业链、智能化优势及快速交付能力,正改写全球汽车市场格局,成为稳定全球供应链的关键力量。
2026-07-01 09:33
中国世赛焊接团队全力对标产业升级需求,将比赛成果转化为实际应用,积极探索技能人才成长成才的实践路径。依托10余年的积淀与科学化的集训机制,中国焊接世赛团队终于迎来突破时刻,先后斩获第41届世赛银牌、第42届世赛优胜奖,并在第43届赛事中勇夺该项目的首金。
2026-07-01 09:29
短短几年,林场里农家乐和民宿如雨后春笋般涌现,如今增加到40多家,形成了一条远近闻名的“溪水农家院一条街”。每天午后,我都会沿着林场整洁的步道溜达溜达,一路景色宜人,一路自在惬意。
2026-07-01 09:26
国家税务总局30日发布最新数据显示,今年1至5月份,我国具身智能产业发展向好,呈现多方面亮点。目前,全国近九成具身智能产业企业集中在广东、北京、上海、浙江、江苏,其余少量分布在辽宁、山东、陕西、安徽等10个省市。
2026-07-01 09:24
在6月27日举行的首届西部商业航天大会现场,陕西西安高新区管委会主任陈辉端着一台银灰色的火箭发动机模型走向发布台。“我们要实现星箭总体环节的突破,大力引进培育卫星总体、火箭总体企业,支持卫星智能制造工厂和商业火箭总装线建设。
2026-06-30 10:01
近日,“共和国勋章”获得者、我国著名水稻专家袁隆平相关话题上了热搜。袁隆平带领我国科研工作者,通过雄性不育遗传工具,攻克了利用杂种优势的世界性难题,创建了系统化、原创性的杂交水稻育种体系,开辟出利用水稻杂种优势的新道路,有力保障了国家粮食安全。
2026-06-30 10:01
国家能源局29日发布数据显示,今年1至5月,全国累计完成电力市场交易电量30573亿千瓦时,同比增长24.8%。1至5月,从交易范围看,省内交易电量24361亿千瓦时,同比增长28.5%;跨省跨区交易电量6212亿千瓦时,同比增长12.2%。
2026-06-30 10:01
教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。在资源配置方面,需要强化规划衔接、政策协同,推动教育、科技、产业等多部门资源在人才培养这一共同目标下统筹配置。
2026-06-30 10:00
今年入夏以来,雷电、暴雨、大风等强对流天气轮番登场,其瞬间释放的破坏力令人心生畏惧。若身处人流密集区域,同行人不牵手,应立即进入安装有防雷装置的建筑物、金属车身的汽车等安全区域。
2026-06-30 10:00
美国核能初创企业Antares宣布,其在爱达荷国家实验室安装的小型模块化核反应堆“Mark-0”首次测试达到临界状态,成为特朗普政府发布加速核电发展行政命令以来,第一个突破这一门槛的新型反应堆设计。
2026-06-29 09:43
目前,油田油水井、站库的数字化覆盖率已分别超过97%和93%,物联网将油气生产的每一个末梢都纳入了智慧之网。
2026-06-29 09:41
中国共产党党员、中国工程院院士、著名金属材料专家、华中科技大学教授崔崑同志,因病医治无效,于2026年6月26日在武汉逝世,享年101岁。
2026-06-29 09:40
科学家成功把一束在纳米尺度下被高度囚禁的光,变成了一把能感知原子级形变的超级“尺子”,对材料内部埋藏的微小变形实现了无损探测。
2026-06-29 09:40
27日,国家重大科技基础设施“聚变堆主机关键系统综合研究设施”最大的超导部件——环向场磁体在安徽省合肥市完成最后制备工艺,并通过专家验收。
2026-06-29 09:37
当地时间24日,世界气象组织在日内瓦为中国工程院院士、中国气象局卫星气象专家许健民颁发第七十届国际气象组织奖,表彰他为天气预报、卫星气象事业以及气象业务服务作出的卓越贡献。
2026-06-26 09:28
来自英国伦敦国王学院与加拿大麦克马斯特大学衍生公司Block Biosciences等机构的科学家,正在研制一类靶向IMPDH2酶的候选药物。团队已设计并合成了数百种靶向IMPDH2的候选药物,正从中层层筛选最优化合物,力争尽快推向临床开发。
2026-06-26 09:26
6月25日,以“弘扬伟大抗疫精神 走好疾控新长征路”为主题的2026年“我和我的疾控故事”宣讲会在中国疾病预防控制中心举办。中国疾病预防控制中心性病艾滋病预防控制中心综合防治与政策室主任单多的故事,要从一双生了冻疮的手讲起。
2026-06-26 09:23
届链博会期间,贸促智库交流活动暨全球供应链报告与指数发布会在京举办。2018—2025年,促进指数、连接指数、创新指数、韧性指数均呈上行态势,表明全球供应链继续朝着更具韧性、更有效率、更富活力的方向发展。
2026-06-26 09:20
需要看到,保护耕地是推进乡村全面振兴、建设宜居宜业和美乡村的重要组成部分,广大农民是保护耕地的重要行动主体。
2026-06-26 09:19
加载更多