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

  • 北京出入境人员总量较去年提前半月突破千万人次

  • 我国夏粮小麦收获已近九成

独家策划

推荐阅读
韩国首尔国立大学工程学院科学家研制出一款高性能有机发光二极管,集成了高导电性透明金属电极,透光率超过93%,有望在先进显示器等众多领域大显身手。所得器件兼具优异的透明度与电致发光性能,底层的有机层也安然无恙,充分彰显出该技术在下一代透明显示应用中的巨大潜力。
2026-06-16 09:27
《自然·医学》杂志15日报道了一种皮质内脑机接口(BCI)突破。该参与者累计使用该系统超过3800小时,共发出183060个句子(近200万词),平均每分钟56词,其中92%的句子被评定为“基本正确”或更佳。
2026-06-16 09:26
未来产业是科技创新和产业创新深度融合的产物,是技术突破催生的全新赛道,对于发展新质生产力具有先导性、引领性作用。未来产业的根基在于创新,没有源头创新,就没有未来产业的萌芽;没有持续创新,就没有未来产业的壮大。统筹科技自立自强与全球创新合作是夯实未来产业发展根基的关键。
2026-06-16 09:25
随着高密度发射成为常态,力箭一号火箭控制系统逐步实现软、硬件产品全链路自主可控。“目前,箭上配套设备缩减50%,地面设备削减80%,火箭电测周期由原来的1个月压缩到1周以内。
2026-06-16 09:23
作者:尚俊杰、王淑文(分别系北京大学教育学院副院长兼学习科学实验室执行主任、中国高等教育学会学习科学研究分会常务副理事长兼秘书长;将学习科学的研究成果深度融入AI教育系统的设计、开发与应用全过程,是提升教育质量、避免技术滥用的关键。
2026-06-16 09:22
数据显示,今年4月,中国汽车出口继续保持快速增长,同比增长超过70%,其中,新能源汽车表现最为亮眼,当月出口43万辆,环比增长16%,同比增长约110%。在海外社交媒体上爆火的“中国汽车”标签,以一种独特的方式为中国的全球气候治理贡献写下新注脚。
2026-06-16 09:17
随着人工智能技术的不断突破和应用场景的加速拓展,AI相关领域人才需求攀升将成为未来较长一段时间内劳动力需求的重要趋势特征。企业作为劳动力市场的需求主体,也应主动应对AI技术变革,推动内部数字化转型,提升生产效率。
2026-06-15 09:17
智能经济带来的技术提升,不是对传统产业的简单替代,而是通过“人工智能+”行动实现全方位赋能。面对全球人工智能治理规则正在形成的窗口期,我国既要在技术上对标一流,更应在治理上贡献智慧,助力全球AI治理变革。
2026-06-15 09:16
过了芒种,在河南省获嘉县照镜镇樊庄村,村民宋其文家里的麦田已开镰,但他不慌不忙,心里稳得很。宋其文感受到的智慧灌溉来源于水肥一体机搭载的作物高效用水智能决策系统,在那里,天空地数据持续搜集,不断优化生成实时灌溉决策方案。
2026-06-15 09:16
在率先落地的机器人、数字人营业性演出场景中,符合条件的经营主体可将机器人、数字人作为演职人员纳入管理范畴。”  北京经开区有关负责人表示,下一步将持续优化试点流程、稳步扩大试点范围,做到放而不乱、管而有序、服务到位,全力扶持新业态、培育新主体、壮大新产业。
2026-06-15 09:15
6月14日,国家防总办公室、应急管理部组织自然资源部、住房城乡建设部、交通运输部、水利部、中国气象局等多部门联合会商,研判近期降雨发展趋势,研究部署重点地区防汛工作。
2026-06-15 09:13
在“环保智慧大脑”的加持下,河南省重点环境问题平均存续时间从17.4小时压缩至1.09小时,生态环境监管能力显著提升。近年来,河南省生态环境厅坚持科技创新驱动、智慧化引领,生态环境监管进入全流程智能化监测、执法、应急处置的数智化时代,环境治理格局正在重塑。
2026-06-15 09:13
据英国《自然》网站9日报道,美国生命生物科学公司当天宣布,首次通过细胞“部分重编程”疗法,尝试让一名青光眼患者眼部受损的衰老细胞“返老还童”。
2026-06-12 09:32
一项发表于《科学》杂志的最新研究,绘制了首张全球菌根真菌“地下网络”分布图。这是继去年《自然》杂志发表菌根真菌多样性全球分析之后,科学家首次实现对其物理密度的全球可视化。
2026-06-12 09:29
斯坦福大学数学家贾里德·杜克尔·利希特曼在社交平台X上将这种现象类比为国际象棋中的“非常规开局”,认为AI有时能跳出人类长期形成的“审美与惯例”。
2026-06-12 09:28
在前不久举行的第三十四届哈尔滨国际经济贸易洽谈会上,哈尔滨工程大学智能海洋航行器技术全国重点实验室的展台前,围满了参观者。
2026-06-12 09:27
如今,智谱的大模型已经成为全球众多顶级云服务商和知名编程平台的“默认选项”之一,深受海外开发者的欢迎。如果说智谱代表了AI通用大模型在信息空间的实力,那么北京科学智能研究院则展示了AI征服物理和微观世界的强大力量。
2026-06-12 09:26
“在洞窟里,把冷光灯打开,面对着千年壁画的那一刻,所有的烦恼都会瞬间远离,觉得能近距离接触如此杰出的艺术品,是很震撼、很幸运又很幸福的事。遵循这一“笨规矩”,于宗仁组织完成了莫高窟与甘肃省内外多处壁画彩塑保护方案与实施工作,例如莫高窟千像塔彩塑保护修复、莫高窟第196窟壁画彩塑保护修复,以及麦积山石窟部分洞窟的塑像壁画保护修缮等。
2026-06-11 10:23
国际科技出版机构施普林格·自然10日发布的自然指数2026科研领导者榜单显示,中国继续保持全球第一,2024年至2025年科研产出增长22.4%,是全球十强中唯一实现两位数增长的国家。机构表现方面,自然指数显示,中国科学院整体排名位列榜首,在除健康科学和社会科学以外的5个学科领域位居第一。
2026-06-11 10:23
量子传感是一种利用量子效应进行高精度测量的新技术。量子传感可通过增加粒子数量来提高传感性能,然而这面临一个重要挑战——量子热化。“这不仅深化了人们对量子热化这一基础科学问题的认识,也为发展新一代高灵敏度量子传感器提供了新的思路。
2026-06-11 10:23
加载更多