淡水水产养殖中的常见藻类大致分为:蓝藻门、裸藻门、金藻门、甲藻门、隐藻门、硅藻门、绿藻门、黄藻门等。

水中存在的氨氮能够产生水体富营养化等危害。水中氨氮的去除非常必要。氨氮去除方法有多种,物理化学法有折点氯化法、空气吹脱法、化学沉淀法、液膜法、电渗析除氨氮法、催化湿式氧化法、土壤灌溉法、循环冷却水系统脱氨法;生物脱氮法可去除多种含氮化合物,总氮去除率可达70
%-95 %
,主要有传统硝化反硝化、短程硝化反硝化、同时硝化反硝化、厌氧氨氧化。有时要采取多种技术的联合处理,才能取长补短达到较好的处理效果。

1 养殖水体氨氮的积累及毒害

蓝藻、微囊藻死亡后产生的毒素更大,抑制其它藻类生长。螺旋藻不易消化、颤藻不易消化、平裂藻、项圈藻、鱼腥藻、微囊藻易产生水华。其中有的是有益藻类,则有的是有害藻。

氮在废水中以分子态氮、有机态氮、氨态氮、硝态氮、亚硝态氮以及硫氰化物和氰化物等多种形式存在,而氨氮是最主要的存在形式之一。

1.1 水体的氮素循环

一、蓝藻

氨氮存在于许多工业废水中,氨氮排入水体,特别是流动较缓慢的湖泊、海湾,容易引起水中藻类及其他微生物大量繁殖,形成富营养化污染,除了会使自来水处理厂运行困难,造成饮用水的异味外,严重时会使水中溶解氧下降,鱼类大量死亡,甚至会导致湖泊的干涸灭亡。

构成氮循环的主要环节是:生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。自然水体中的氮来自水生动植物尸体及排泄物的积累及腐败,含氮有机化合物通过营腐生细菌分解成氨氮、硫化氢等小分子无机物
,然后由各种自养型微生物主要为硝化细菌的作用 ,转化为亚硝酸盐和硝酸盐
,这三种氮素一方面被藻类和水生植物吸收,另一方面硝酸盐在缺氧条件下被反硝化细菌通过脱氮作用将硝态氮转化为氮气逸出水体
,大气中的氮被固氮菌利用重新回到水体。由于各种微生物的生长繁殖速度不同,在整个氮素转化过程中,从含氮有机物到氨氮的转化是由多种异养微生物来担任,而这类微生物的生长繁殖较快,因此这过程时间较短
;从氨氮到亚硝酸盐转化由亚硝化细菌担任,亚硝化菌的生长繁殖速度为18分钟一个世代,因此其转化的时间也较短;从亚硝酸盐到硝酸盐是由硝化细菌担任,硝化菌的生长速度相对较慢
,其繁殖速度为18小时一个世代,因此,由亚硝酸盐转化到硝酸盐的时间就长很多,亚硝态氮的有效分解需要12天甚至更长的时间。

蓝藻的生存竞争力很强。蓝藻的发生很大程度上取决于温度。蓝藻繁殖时对温度敏感,水温在17℃以下时,不会大量发生,或者不会对鱼类构成危害。当水温上升到28℃时,由于其它藻类的生长受到抑制,同时又大量被鱼类吞食,温度高鱼类摄食代谢增强,蓝藻很容易形成优势种群而大量爆发。

2007年太湖爆发的蓝藻污染就是典型的氨氮污染事件。2007年5月16日,梅梁湖水质变黑;22日,小湾里水厂停止供水;25日,贡湖水厂水质尚满足供水要求;28日,贡湖水厂水源地水质严重恶化,水源恶臭,水质发黑,溶解氧下降到0毫克每升,氨氮指标上升到5毫克每升,居民自来水臭味严重。

1.2 养殖水体中氨氮及亚硝态氮的积累及毒害

1.pH值

氨氮还使给水消毒和工业循环水杀菌处理过程增大了用氯量;对某些金属,特别是对铜具有腐蚀性;当污水回用时,再生水中氨氮可以促进输水管道和用水设备中微生物的繁殖,形成生物垢,堵塞管道和用水设备,并影响换热效率。为满足公众不断提高的环境质量要求,国家对氨氮制订了越来越严格的排放标准,研究开发经济、高效的除氮处理技术已成为水污染控制工程领域研究的重点和热点。

一般情况下,水体的氮循环处于一种稳定的状态
,水体氨氮及亚硝态氮维持正常水平
。在高密度养殖及淡水综合养殖的水体中,由于大量的投饵而留下的残饵、水体中水生动物的大量排泄物的累积,而定期的使用消毒药剂
,在杀灭有害微生物的同时,有益微生物种类及数量也会相应减少,水生态失衡
,表现为水质恶化
,水体透明度降低,水体缺氧,大量积累的氮素硝化过程受阻,形成养殖水体中氨氮和亚硝酸盐含量高,尤其是温度及
pH值较低时,硝化作用减弱,造成亚硝酸盐积累更明显 。

藻类喜欢偏碱性的水体,高pH值(pH8.0~pH9.5)会促进蓝藻的发生,故在蓝藻暴发时应避免使用泼洒石灰水的方法改善水质调节。

一、水的氨氮污染情况和特点

水体中的总氨包括分子氨(NH )与离子氨(NH
),其中对鱼类有明显毒害作用的是分子氨。随着
pH值的不同,两者在水中是可以相互转化的,水体中分子氨与离子氨的比例与水温及pH有密切关系。总的来说,温度和pH值上升,游离氨在总氨中的比例增加,游离氨含量越多,毒性就越强。养殖水体中离子氨允许的最高浓度为不超过每升5mg氮
(5 mgN/L),而分子氨允许的最高浓度仅为每升0.1 mg氮(0.1
mgN/L)。关于氨的毒性作用一般认为渗进生物体内的分子氨将血液中血红蛋白分子的
Fe2+氧化成为
Fe3+,降低血液的载氧能力,使呼吸机能下降。可见,水体溶氧愈低,氨毒性也就愈烈。氨主要是侵袭粘膜,特别是鱼鳃表皮和肠粘膜
,其次是神经系统,使鱼类等水生动物的肝肾系统遭受破坏,引起体表及内脏充血、肌肉增生及出现肿瘤
,严重的发生肝昏迷以致死亡。即使是低浓度的氨
,长期接触也会损害鳃组织,出现鳃小片弯曲、粘连或融合现象。

2.氮磷比

(一)水的氨氮污染情况随着世界经济的发展和城市化的进程,对水的需求量在不断地增大,随之而来的是废水的排放量也日益增多,水体中的氨氮污染已引起国内外社会各界的广泛关注。据统计,2003年全国废水的排放总量为460.0亿吨,其中工业废水排放量为212.
4亿吨, 氨氮的排放量为40.4万吨;城镇生活废水的排放量为247.
6亿吨,氨氮的排放量为89.
3万吨。氨氮的大量排放,不仅造成了水环境的污染、水体富营养化及水体发生赤潮等现象,而且在工业废水处理和回用工程中造成用水设备中微生物的繁殖而形成生物垢,堵塞管道和用水设备,影响热交换。1995年,德国要求85%污水处理厂的外排废水达到国家三级标准。1999年,在此标准基础上还要求污水厂出水每2h取样的混合水样至少有80%满足无机氮≤5mg/L。我国在1988年实施的地面水环境质量标准GB3838-88中规定硝酸盐、亚硝酸盐、非离子氨和凯氏氮的标准。时隔11年,在GHZB1-1999增加了氨氮的排放标准,在GB3838-2002标准中增加了总氮控制。各地的环保部门要求相关行业必须马上建设脱氮设施,否则关闭工厂或增加排污费的征收。由此可知氨氮处理的重要性。目前,国内外有很多处理氨氮废水的方法,为了避免重复建设和使用不成熟的技术,分析当前的技术进展具有重要的现实意义。

亚硝酸盐是硝化反应不能完全进行的中间产物,当水体总氨浓度达高峰
3~4天后,亚硝酸盐浓度也相应升高并达到高峰。相对于氨毒害,亚硝酸盐对鱼虾的毒性较小,但由于氨氮的转化速度较快
,使得亚硝酸盐的问题最为突出。亚硝酸盐作用机理与氨氮毒害相似,主要是通过鱼虾的呼吸作用由鳃丝进入血液,可使正常的血红蛋白氧化成高价血红蛋白,降低运输氧气的蛋白携氧的功能。出现组织缺氧,鱼虾摄食量降低,鳃组织出现病变,呼吸困难、骚动不安或反应迟钝,从而导致鱼虾缺氧甚至窒息死亡。亚硝酸盐还可与仲胺类反应成致癌性的亚硝酸胺类物质,pH值低时有利于亚硝酸胺形成。很多池塘出现鱼虾厌食现象
,亚硝酸盐过高就是主要原因之一。

蓝藻既可利用水体中的氮,又具有更高的利用磷的能力,低氮磷比或含磷较高富营养化的水体都可能导致蓝藻的大量发生。适当提高氮磷比可在一定程度上抑制的蓝藻的生长。

(二)水的氨氮污染特点水中的氮主要以氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和有机氮几种形式存在。在特定条件下,如氧化和微生物活动,有机氮可能转化为氨氮。好氧情况下,氨氮又可被硝化细菌氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。

2 养殖水体氨氮的生物调控

3.生态关系

表1: 90年代我国七大水系污染状况统计

目前降低养殖水体氨氮的方法有化学的氧化还原法、物理的吸附法或开泵增氧法、生物的肥水及细菌分解法等。前两种方法长期使用都会改变池塘底泥的性质,而且不能从根本上解决问题,而生物降解水体氨氮、亚硝态氮是依靠调节水体中的生物因子(藻类及微生物)对水体的有机污染物进行有效转化,达到自净作用,有利于建立合理的水生生态循环,是一种健康养殖水质调控的有效方法。

蓝藻与其它藻类一起构成池塘生态系统的生产者,提供了89%以上的溶氧。因此这些生产者除了参与生态系统的物质循环外,也影响到鱼类的生存(见下文5.蓝藻的危害)。

年份

2.1 微藻对水体的净化作用机理及在养殖水体中除氨氦的研究

4.蓝藻水华的成因

项目

微藻也称单细胞藻类,是一种在显微镜下才能辨别其形态的微小的藻类类群,约占全球
已知3万余种藻类的70%。微藻是以水为电子供体的光能自养生物,以光能作为能源,利用氮、磷等营养物质合成复杂的有机质。被藻细胞吸收的硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐可以用于氨基酸和蛋白质、叶绿素等含氮物质的合成,而微藻又为多种鱼类提供食饵,因此,微藻的生长可降低水体中的氮、磷含量。对氮和磷吸收效果最好的微藻是螺旋藻、小球藻、栅藻、颤藻,栅列藻等,尤以小球藻的降氮能力最强。Lefebvre等人的试验结果表明硅藻可吸收养鱼池塘废水富含的无机物质
N、P、Si等,对废水净化率可达到90%。Duma报道鲍氏席藻对养殖废水氮去除可达80%。

不同阶段的关键因素不同,一般可以将蓝藻水华的形成分为四个阶段:休眠、复苏、生物量增加、上浮。

长江

在养殖水体中接种有益藻类,既可起到除氮增氧的作用,又起到增饵肥水作用
,当其形成优势群体时,还能抑制有害藻类(微囊藻)生长。水产养殖中适合养鱼的最佳水色为油绿色(浮游植物主要种类为隐藻
、硅藻 、金黄藻和绿球藻等)和浅褐色(浮游植物主要种类为硅藻
、金黄藻、黄绿藻等),而这两类水中所含的藻类均易被鱼类消化吸收利用,是鱼类等养殖品种非常好的天然饵料。藻类的光合作用还能产生大量的氧气,据报道,水体中的溶氧80%来自藻类的光合作用。氧充足能促进亚硝酸盐向硝酸盐的转化,同时,可减少水体因缺氧而形成的恶臭气味,改善水体生态环境,抑制和减轻氨氮、亚硝酸盐、硫化氢对鱼类的毒害作用,提高鱼类食欲和饲料利用率,促进鱼类生长发育。

上浮后形成蓝藻水华,然后开始出现转水。

黄河

2.2 微生态制剂在淡水养殖中的研究及应用现状

5.蓝藻的危害

珠江

微生态制剂是从天然环境中筛选出来的微生物菌体经培养、繁殖后制成的含有大量有益菌的活性菌制剂,是近年来发展起来的新型鱼饵添加剂。养殖水体环境本身就是一个由多种微生物组成的动态平衡系统,有益菌和有害菌共存。众多研究表明,当向水体添加有益微生物,通过大量繁殖成为优势种群可抑制有害病菌的生长,同时通过有益微生物的新陈代谢,可降低水中过剩的营养物质和其他有害物质,对去除水体中的氨态氮、有机质、降低
BOD、COD和增加溶解氧等方面有明显的调节作用,同时也调节水体的pH值
,促进底泥中氮磷的释放,以促进浮游生物的生长。

蓝藻可以改变膨压浮力,在高温强光照的天气情况下,聚集在水体表层,吸收了大部分的阳光,在自己大量繁殖的同时抑制其它藻类的生长。蓝藻的大量繁殖,不断向水体分泌有毒代谢物质,从而影响浮游生物的种群演替、繁殖周期,还可引起一些浮游动物的大量死亡。

淮河

我国于20世纪80年代着手研究微生态制剂对水质的净化作用
,近年来应用于水产养殖业已积累了不少宝贵经验。微生态态制剂最早是应用于水族箱养殖
,用于海水养殖特别是对虾的集约化养殖已有较多报道,而用于淡水养殖的水质调控则是则是近年来才展开。目前,可用于开发调控水体微生态制剂的微生物种群比较多,其中能降低水体氨氮的微生物主要有光合细菌、芽抱杆菌、硝化细菌等。

蓝藻颗粒很难被鱼类消化,大量繁殖后很快就会成为绝对优势种群。这种通过种空间竞争形成的过度繁殖,必然也会带来种内斗争,这种内斗的结果又将导致大量的蓝藻死亡。蓝藻的大量死亡使得水体的生产者锐减,造成水体中的溶氧供应严重不足。同时,蓝藻死亡分解也会消耗大量的溶氧,释放大量羟胺、硫化氢等有毒物质。在严重缺氧和有毒物质存的条件下,鱼、虾、蟹类会大量死亡,甚至全部死亡。

松花江

2.2.1 纯种微生态制剂 光合细菌菌剂。

6.控制蓝藻的方法

辽河

光合细菌无毒无害,菌体含蛋白质60%以上,并富含B族维生素、氨基酸及促进生长因子等,并能释放具有抗病性的胰蛋白、辅酶Q等,有效抑制病菌的繁殖,早已用于开发优质安全的微生态饲料添加剂。光合细菌用作养殖水质净化剂,目前在国内外均已进入生产应用性阶段,日本、中国、东南亚各国的养虾池和养鱼池均已普遍使用光合细菌以改善水质。研究结果表
明,光合细菌作为水质净化剂对总氮的去除率达65% 。

当蓝藻大量发生时,可选用杀藻药物局部杀藻,其后再重新培养藻类。

海河

芽孢杆菌菌剂

(1)加注不带蓝藻的新水

1992

芽孢杆菌作为一种益生菌近年来已广泛应用于水产养殖业中,较多研究表明在养殖水体中投入一定量的芽孢杆菌后,水体中的氨氮、亚硝酸盐、大肠杆菌量明显降低,同时,它能改善养殖动物的肠道微生态提高其消化机能促进养殖动物的健康生长。由于芽孢繁殖的特性,芽孢对高温、干燥、化学物质有强大的抵抗性,所以芽孢杆菌在加工或应用时受温度、湿度、化学物质的影响较小,特别适合制成活性菌剂。由于它的特性与功能优于光合细菌而有望成为光合细菌的替代品,已成为当前国际净水界的研究热点芽孢杆菌属中尤其是枯草芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌、芽孢乳杆菌为主。

由于蓝藻比其它藻类具有更强的竞争力,因此控制措施以预防为主、防重于治。彻底清塘消毒可有效杀灭蓝藻、降低基数,可减少大规模发生的可能。同时应注意避免随加水带入蓝藻,对控制蓝藻也有积极意义。

比例(%)

硝化细菌菌剂

(2)定期换水

Ⅰ、Ⅱ:58;Ⅲ:22;Ⅳ、Ⅴ:20

硝化细菌是一种好气性细菌,属于自营性细菌的一类
,包括两种完全不同代谢群:亚硝酸菌属及硝酸菌属。这两类菌通常生活在一起,在无光下,亚硝酸细菌将氨氧化成亚硝酸,硝酸细菌(又称硝化细菌),将亚硝酸氧化成硝酸。可见,硝化细菌在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。硝化细菌生长较缓慢,其平均代时(即细菌繁殖一代所需要的时间)在10天以上,在食物短缺等恶劣环境下,休眠期最长可以达到2年之久。因此,把硝化细菌制成的菌液,可以长期保存

对于含有较多蓝藻的池塘,经常大量地换新水,可稀释蓝藻的浓度。同时也稀释了蓝藻分泌的毒物浓度,促进其它藻类的生长和保持整个生态系统的动态平衡。

Ⅰ、Ⅱ:24;Ⅲ: 6;Ⅳ、Ⅴ:70

2.2.2 复合微生态制剂

(3)放养一定数量的滤食性鱼类

Ⅰ、Ⅱ:47;Ⅲ:6;Ⅳ、Ⅴ:47

采用单一微生物菌种来控制、净化水质的方法存在一定的局限性,而由多类微生物组成的复合微生态制剂则起到降低氨氮,净化水体,改善水生态,抑制鱼类病虫害,提高养殖成活率,维持水生生物多样性等的多重作用因而成为微生态制剂的主要发展方向。王彦波等对比了光合细菌、芽孢杆菌和由光合细菌、芽孢杆菌等组成的微生态制剂对鲫鱼养殖水质的影响,结果显示,单独添加光合细菌降解水体氨氮的能力十分显着,降解率达72%;单独添加芽孢杆菌可以显着同化水体中的亚硝酸盐.亚硝酸盐含量下降幅度达50%;复合微生态制剂无论降低氨氮、亚硝酸盐含量还是COD含量,均优于单独制剂。吴伟等的实验结果认为复合微生态制剂通过直接影响水体中细菌的数量而促进水体的氮循环。张庆、林冬年先后以芽孢杆菌为主导的复合微生态菌剂对罗非鱼生长及养殖水体水质的影响
,结果表明复合微生态菌剂能降低水体氨氮同时对罗非鱼生长有较大的促进作用。陈秋红等以芽胞杆菌属为主的复合微生物制剂试用于鱼类养殖池塘的水质改良,获得较好的效果。

虽然蓝藻不易被消化,但由于其颗粒较大,更容易被滤食性鱼类摄食到体内,在一定程度上延缓、阻碍了蓝藻的生长。可供选择的鱼类有白鲢、花鲢、白鲫、罗非鱼等。实践表明放养一定数量的滤食性鱼类时,基本不会爆发蓝藻。

Ⅰ、Ⅱ:13;Ⅲ:20;Ⅳ、Ⅴ:67

2.2.3 固定化微生态制剂

二、裸藻

Ⅲ:26;Ⅳ、Ⅴ:74

随着固定化细胞技术的发展及固定化微生物在污水处理上的应用,固定化微生态制剂用于水产养殖已成为人们研究的热点
。固定化微生物用于处理含氨氮废水最早起于上世纪80年代,所包埋的微生物均为硝化和反硝化细菌,所用载体多为聚乙烯醇或海藻酸盐等。耿金菊等将分离得到的脱氮微生物菌群发酵液经离心分离后,均匀喷雾到麸皮载体上固定化后,制得固态微生态制剂,将制得的固态微生物制剂存放3个月后,验证其微生物生长繁殖性能和氨氮降解性能均未下降。郑耀通等用固定化光合细菌净化养鱼水质,发现其对去除水体的氨态氮有明显的优越性。齐素芳等人采用壳聚糖和海藻酸钠固定化硝化细菌去除养殖水体中的氨氮,去除率达94%以上。黄正等人采用固定化硝化细菌处理养殖废水中的氨
氮,24 小时后 ,氨氮去除率达82.5%。

1.裸藻的发生

Ⅲ:14;Ⅳ、Ⅴ:86

2.3 藻菌共同利用研究

产生裸藻水华的水环境:裸藻喜欢生长在有机质丰富、静止无流水的小水体中,并在营养充足时大量繁殖形成水华,成为水体中优势种迅速占领整个水表面。

Ⅰ、Ⅱ:16;Ⅲ:10;Ⅳ、Ⅴ:74

利用菌藻联合调控养殖水质,可以达到改善池塘微生态结构,又能保持水体透明度,使鱼有较好的天然饵料,是实施生态养殖的有效途径之一。沈南南研究小球藻和芽孢杆菌联合使用对养殖水体氨氮的降解作用,结果表明,小球藻和芽孢杆菌联合处理组对水质的调控效果明显优于只添加芽孢杆菌组或小球藻组。陈海敏探索了光合细菌和小球藻联合处理调控养殖水体水质情况,试验结果表明,光合细菌和小球藻能很好地去除水体的氮、磷,尤其对铵氮的去除效果最好,而且菌藻联合处理有利于养殖废水的重新利用,在工厂化养殖废水处理
中有着良好的应用前景。

2.水华形成的适宜温度和季节

主要污染物

3 结语

裸藻适宜生存的温度范围较广。水华形成的适宜温度为20~35℃,生长期横跨春、夏、秋三个季节,尤以6、7、8、9月份生长最旺盛。

有机物、酚、氨氮

降低水体氨氮浓度,是集约化淡水养殖业面临的大难题。现有的研究结果表明
,合理使用微藻或微生态制剂,利用生物控制方法,使水体的有益藻相及菌相处于动态平衡,既能起到水质净化作用,又能为养殖鱼类提供饵料,同时还能增强鱼类的抗病能力,促进鱼类的生长。显然,生物控制养殖水体水质是一种很有前景的健康养殖水质调控方法。利用微藻或微生态制剂除水体氨氮,我国目前仍停留在使用单一的微藻或微生态制剂,对藻菌联用方面研究得较少,还没得到实际应用。微藻作为净水剂在淡水养殖中的应用还没被引起重视
。今后应加大对藻菌联用的研究力度,微生态制剂向多元化发展,将具有不同功效的益生菌整合在一起,使其同时具有改善肠道内环境、增加进食、抑制有害菌群
、改善水质等多方面的作用。

3.裸藻的危害

有机物、酚、氨氮

(作者:高扬 宁夏银川兴庆区畜牧站)

裸藻很难消化,利用率低,鱼类不喜摄食;裸藻大量死亡时容易败坏水质调节,分泌的物质还对鱼、虾、蟹类产生毒害作用。

Hg、氨氮

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4.裸藻的防治

有机物、酚、氨氮

大量换水,使水体形成微流水。由于裸藻喜在有机质丰富、静止无流水的小水体生活,大量换水能改变这种环境,使得裸藻不易在流水中或新水中繁殖。

Hg、氨氮、酚

可以用杀藻药物进行局部杀藻,其后再用粪肥进行肥水,有良好的效果。

有机物、酚、氨氮、Hg、Cu

三、金藻、三毛金藻

有机物、氨氮

1.三毛金藻的发生

1993

三毛金藻为广盐性藻类,在含盐600—700毫克/升的水中仍能生长、生长适温10—30℃,适宜pH值6.5—9。三毛金藻怕阳光(与蓝藻喜光相反),多生存于水的中下层,一年四季均有发生,但主要发生在低温季节。

比例(%)

三毛金藻主要发生在沿海盐碱地区盐碱度较高的池塘。发病池水清瘦,水中没有别的藻类,水色为淡黄色,水中有大量三毛藻时水呈棕褐色。

Ⅰ、Ⅱ:37;Ⅲ:31;Ⅳ、Ⅴ:32

2.三毛金藻中毒的症状

Ⅰ、Ⅱ:13;Ⅲ:18;Ⅳ、Ⅴ:69

三毛藻在池塘中大量繁殖时,可引起鱼类中毒而发生死鱼现象。鱼在刚中毒时,首先向池塘背风浅水处集中,但驱之即散。随着中毒的加重,池面上布满鱼类,大多停留在四角及浅水池边,头朝岸边、排列整齐、在水面下静止不动、也不浮头,受到惊扰也无反应。有时还窜到岸上,或者当人走过驱之可暂时散开,人走后又立即集中。最为严重时,停留在岸边的鱼开始失去平衡,侧卧,呼吸困难,最后呈昏迷状态而死。

Ⅰ、Ⅱ:29;Ⅲ:40;Ⅳ、Ⅴ:31

随机捞取濒临死亡的白鲢、鲫鱼观察,可发现体表鳍基部充血,鱼体后部颜色变浅;打开鳃盖发现鳃内有大量粘液,鳃丝轻度腐烂;解剖鱼体,肠道无食,无明显疾病灶。

Ⅰ、Ⅱ:18.3;Ⅲ:15.7;Ⅳ、Ⅴ:66

3.三毛金藻的防治

Ⅲ:38;Ⅳ、Ⅴ:62

向池内注入较肥的水或临近池塘的肥水,中毒症状可暂时得到缓解。

Ⅲ:13;Ⅳ、Ⅴ:87

全池泼洒5—8克/立方米或高达20克/立方米的硫酸铵,使水中的氨离子达
0.06~0.10克/立方米,以抑制或杀死三毛金藻。

Ⅲ:50;Ⅳ、Ⅴ:50

每亩施尿素1—1.5公斤和磷酸钙2—3公斤,繁殖浮游生物,可抑制三毛藻的生长。

主要污染物

在发病初期可将毒水排放,加入新水或将鱼捕出,转入无毒水质的池塘中。

CODMn、酚、氨氮、Cu、As

四、甲藻、裸甲藻、飞燕角甲藻

CODMn、酚、BOD、氨氮

1.甲藻的发生

氨氮、Cu、As

甲藻为一大类鞭毛藻的总称,体呈卵圆形,大量繁殖时,常可改变其生活水域的颜色,有些甲藻可以作为某些水产幼体的饵料。甲藻喜欢生长在有机物质多、硬度大、微碱性的水体中。它们大量繁殖时,水呈红棕色俗称“红水”。在池塘中对鱼类产生危害的甲藻有多甲藻和裸甲藻等,以温暖季节较多。

CODMn、酚、氨氮

2.甲藻的危害

Hg、氨氮、酚

甲藻对环境的改变非常敏感,如果水温、pH值的突变,都会大量死亡。甲藻在繁殖过程中和死亡后,可产生多种毒素,引起鱼类的神经麻木、代谢失调及呼吸障碍、最后导致鱼类死亡。

CODMn、Hg、氨氮、酚、Cu

卵甲藻还能附在鱼身上,过寄生生活,吸收鱼体养料,刺激鱼体增生粘液,使鱼体像涂了一层米粉似的,故称“打粉病”,

CODMn、酚、氨氮

3.控制甲藻的方法

1994

根据甲藻、裸甲藻、飞燕角甲藻对水温、pH值等环境条件突变,都会促使它们很快大量死亡这一特性,当其大量繁殖时,可及时进行换水,使池水的水温和水质突然改变而抑制其繁殖。

比例(%)

甲藻的防控同蓝藻。用0.7—0.8克/立方米硫酸铜全池泼洒,可有效杀灭甲藻。

Ⅰ、Ⅱ:42;Ⅲ:29;Ⅳ、Ⅴ:29

五、隐藻

Ⅰ、Ⅱ:7;Ⅲ:27;Ⅳ、Ⅴ:66

1.隐藻的优点

Ⅰ、Ⅱ:39Ⅲ:43;Ⅳ、Ⅴ:18

隐藻是天然水域中最重要的鞭毛藻之一,隐藻含量丰富的水塘具有很高的生产力。隐藻的蛋白质含量较高(50%~70%
),而且某些种类,如卵形隐藻还含有较为丰富的不饱和脂肪酸,特别是具有较高营养价值的GLA
(十八碳三烯酸)和EPA
(二十碳五烯酸),它们分别占总脂肪酸含量的20%、16%和4%。

Ⅰ、Ⅱ:16;Ⅲ:40;Ⅳ、Ⅴ:44

隐藻有较高的营养价值,加之其无纤维素的细胞壁极易被消化吸收。因而,隐藻是鱼类及某些珍贵水产养殖动物的优质饵料之一。

Ⅰ、Ⅱ:6;Ⅲ:23;Ⅳ、Ⅴ:71

2.隐藻的缺点

Ⅰ、Ⅱ:32;Ⅲ:24;Ⅳ、Ⅴ:44

隐藻的生长周期较短,容易发死亡,水色为灰褐色。

主要污染物

六、硅藻:小环藻、舟形藻、直链藻、羽纹藻

CODMn、酚、氨氮、Cu、As

硅藻的优点

CODMn、酚、BOD、氨氮

硅藻个体小,适口性好。运动速度及分布情况与幼体活动习性一致,便于摄食,即摄食的机会更多。营养丰富且易于消化吸收,本身及其代谢产物无毒,,不影响幼体、苗种的正常生长。有利于优良浮游单细胞藻类繁殖,保障鱼、虾的营养充足,确保鱼、虾苗(用药)吃饱长快,增强抗疾病力和提高成活率。

氨氮、As、CODMn

七、绿藻

氨氮、CODMn

绿藻:盘星藻、新月藻、栅藻衣藻、空球藻、空星藻、实球藻、水网藻、水绵、微芒藻。

CODMn、氨氮、酚、CN-

1.绿藻的应用

CODMn、酚、氨氮、BOD

由于绿藻具有易培养、细胞壁薄、营养丰富等特点,目前主要作为饵料应用于水产养殖业中。

1995

2.绿藻的优缺点

比例 (%)

在我们池塘养殖(水质改良)中大量生长的绿藻多为小球藻,因其个体较小,营养丰富,是轮虫的优良饵料。能够使水体中产生大量轮虫,较为适合鱼、虾、蟹幼苗的培育。可直接作为水产幼苗的开口饵料,也可培育轮虫用来喂养幼苗;但由于其个体较小,养殖的成品鱼类对其的利用率不高,可作为调水产品来使用。

Ⅰ、Ⅱ:45;Ⅲ:31;Ⅳ、Ⅴ:24

八、黄藻、膝口藻

Ⅰ、Ⅱ:5;Ⅲ:35;Ⅳ、Ⅴ:60

黄藻、膝口藻在温暖的季节,常出现于肥沃的鱼池水体中。大量繁殖时,形成云彩状水华,水色呈黄绿色。是鲢、鳙鱼的好饵料。

Ⅰ、Ⅱ:31;Ⅲ:47;Ⅳ、Ⅴ:22

春季首先是硅藻种群的大量增长。硅藻高峰期一般不超过3个月,此后由于硅酸盐枯竭(<0.5毫克/升)或其它原因(动物滤食、菌类寄生等),种群开始消退并为绿球藻类或某些甲藻所取代。这段时期如果生产层的养分能及时得到补充,生产力仍然很高。

Ⅰ、Ⅱ:27;Ⅲ:22;Ⅳ、Ⅴ:51

夏、秋季节随着绿藻的发展,水中含氮量降到极低点,因而仲夏以后固氮蓝藻(鱼腥藻、束丝藻等)取代绿藻而急剧增长。蓝藻此时占优势的原因还与高温度(25℃以上)、强光照、高pH值以及较少被采食等有关。蓝藻水华期生物量很高,但生产力通常下降。

Ⅰ、Ⅱ:4;Ⅲ:29;Ⅳ、Ⅴ:67

秋后由于光照的减弱和温度下降等原因,会引起蓝藻种群突然性地消退。此后,随着秋季水层的垂直混合,环境条件又和春季类似,因而出现了硅藻的第二次高峰。

Ⅰ、Ⅱ:42;Ⅲ:17;Ⅳ、Ⅴ:41

冬季初级生产力集中在温带中或富营养型湖泊中;冬季在低光照、短日照和低温下,浮游植物生产力和生物量一般较低。

主要污染物

当水面封冰时,如果冰层不厚且无积雪复盖,冰下的光照度通常远高于藻类的补偿点,光合作用仍可不同程度地进行着。当冰层由厚的乌冰组成或冰上长期覆雪时,净产量转为负值,由于冰下无湍流藻类易下沉,生物量降到最低点。冰下浮游植物主要由隐藻、甲藻、金藻等鞭毛藻类组成。

CODMn、酚、氨氮

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CODMn、酚、BOD、氨氮

氨氮、CODMn

CODMn、氨氮

CODMn、氨氮、酚

CODMn、酚、氨氮、BOD

1996

比例 (%)

Ⅰ、Ⅱ:38.8;Ⅲ:33.7;Ⅳ、Ⅴ:27.5

Ⅰ、Ⅱ:8.2;Ⅲ:26.4;Ⅳ、Ⅴ:65.4

Ⅰ、Ⅱ:49.5;Ⅲ:31.2;Ⅳ、Ⅴ:19.3

Ⅰ、Ⅱ:17.6;Ⅲ:31.2;Ⅳ、Ⅴ:51.2

Ⅰ、Ⅱ:2.9;Ⅲ:24.3;Ⅳ、Ⅴ:72.8

Ⅰ、Ⅱ:39.7;Ⅲ:19.2;Ⅳ、Ⅴ:41.1

主要污染物

CODMn、酚、氨氮、Cu

CODMn、酚、BOD、氨氮

氨氮、As、CODMn

CODMn、氨氮

CODMn、酚、氨氮、Hg

CODMn、酚、氨氮、Cu、Hg

CODMn、酚、氨氮、BOD

1997

比例(%)

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ:67.7;Ⅳ、Ⅴ:32.3

Ⅳ:66.7

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ:62.5;Ⅳ:29.2;Ⅴ:8.3

干流以Ⅲ、Ⅳ为主

Ⅳ:70.6

Ⅴ以下:50

Ⅴ以下:50

主要污染物

CODMn、酚、BOD

CODMn、酚、BOD、氨氮

氨氮、Hg、CODMn

CODMn、氨氮

CODMn、酚、BOD

CODMn、酚、氨氮、BOD

CODMn、BOD、氨氮

1998

比例(%)

Ⅰ:4;Ⅱ:67;Ⅲ:4;Ⅳ:11;Ⅴ:4

Ⅱ:24;Ⅲ:5;Ⅳ:47;Ⅴ以下:24

Ⅰ:29;Ⅱ:36;Ⅲ:7;Ⅳ:22;Ⅴ:2;Ⅴ以下:4

Ⅱ:11;Ⅲ:17;Ⅳ:18;Ⅴ:6;Ⅴ以下:48

Ⅰ:5;Ⅱ:19;Ⅲ:4;Ⅳ:10;Ⅴ:9;Ⅴ以下:53

Ⅰ:4.5;Ⅱ:2.3;Ⅲ:4.5;Ⅳ:22.7;Ⅴ:4.5;Ⅴ以下:61.4

Ⅲ:4;Ⅳ:67;Ⅴ:21;Ⅴ以下:8

主要污染物

CODMn、SS、氨氮

SS、酚

氨氮、石油、SS

CODMn、BOD

CODMn、氨氮、石油、酚

CODMn、酚、氨氮

酚、石油

注Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分别表示按照我国地面水环境质量标准划分的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ类水体。

水中氨氮浓度并非固定不变,而是可在多种氮的存在形式间互相转化。我国地面水环境质量标准的说明中指出了水中三氮(氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮)出现的水质意义,见表2。
由表2可知,根据原水中三氮出现情况的不同,水质呈现不同的污染特征。但只要水中有氨氮出现,则表示水体受到新的污染,水体自净尚未完成。自来水厂面对这样的原水,为了保证饮用水安全,应该采取相应的水处理措施。

表2:三种含氮化合物在原水中出现的意义

NH4+ -N

NO2- -N

NO3- -N

意义

+

水新近被污染

+

+

新近被污染,分解正在进行

+

+

+

水以前被污染,已开始分解并仍有新污染

+

+

水中污染物已分解,趋向自净

+

+

旧污染分解已完成,现又有新污染

+

污染已分解,但未完全自净或硝酸盐还原为亚硝酸盐

+

水中污染物都已分解并达到了净化

清洁水

注“+”表示在水中出现;“-”表示在水中不出现。

二、水中氨氮去除方法的机理和工艺目前,水中氨氮的处理方法很多,其主要可分为两大类:物理化学法和生物脱氮法。物理化学法有折点氯化法、化学沉淀法、吸附法、离子交换法、吹脱法和气提法、液膜法、电渗析法、催化湿式氧化法等。生物法主要是利用微生物通过氨化、硝化、反硝化等一系列反应使废水中的氨氮最终转化成无害的氮气排放。

(一) 物理化学法

1.折点氯化法折点氯化法是将氯气通入废水中达到某一点,在该点时水中游离氯含量较低,而氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时,水中的游离氯就会增多。因此,该点称为折点。该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气,其反应方程式为:[
] Cl2 + H2O HOCl + H+ + Cl – NH4+ + HOCl NH2Cl (一氯胺) + H2O + H+
NH2Cl + HOCl NHCl2 (二氯胺) + H2O NHCl2 + HOCl NCl3 (三氯胺) + H2O NH4+

  • 3HOCl N2↑+ 5H+ + 3Cl +
    3H2ON2逸入大气,使反应源源不断向右进行。加氯比例: 与 之比为8 :l – 10 :1
    。当氨氮浓度小于20 mg/ L 时,脱氮率大于90 % ,pH 影响较大,pH 高时产生NO3-
    ,低时产生NCl3 ,将消耗氯,通常控制p H 在6-8
    。此法用于废水的深度处理,脱氮率高、设备投资少、反应迅速完全,并有消毒作用。但液氯安全使用和贮存要求高,对p
    H
    要求也很高,产生的水需加碱中和,因此处理成本高。另外副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染

2.化学沉淀(MAP) 法在一定的pH条件下,水中的Mg2+ 、HPO43-
和NH4+可以生成磷酸铵镁沉淀,而使铵离子从水中分离出来。影响沉淀效果的因素有沉淀剂种类及配比、pH值、废水中的初始氨的浓度、干扰组分等。有研究表明沉淀法去除废水中氨氮的pH值为10.0
,物质的量之比Mg∶N= 1.2、P:N = 1. 02 时沉淀效果最好,氨氮去除率达到90
%。赵庆良等[ ]研究表明,MgCl2 ?6H2O 和Na2HPO4?12H2O 组合沉淀剂优于MgO
和H3PO4 组合,垃圾渗滤液中的氨氮质量浓度可由5618 mg/ L 降低到65 mg/
L。李芙蓉等采用氧化镁和磷酸作为沉淀剂去除煤气洗涤循环水中高浓度的氨氮,效果良好。李才辉等对MAP法处理氨氮废水的工艺进行优化,研究表明氨氮的去除率随着反应时间的增加而增加,随着Mg∶N
比值的增加而增加。刘小澜探讨了不同操作条件对氨氮去除率的影响,在pH值为8.5-9.
5 的条件下,投加的药剂Mg2+:NH4+ ∶PO43- (摩尔比)为1. 4∶1∶0. 8
时,废水氨氮的去除率达99 %以上,出水氨氮的质量浓度由2 g/ L 降至15 mg/
L。国外对用化学沉淀法去除废水中的氨氮也有较多研究。Stratful等详细研究了影响磷酸铵镁沉淀及晶体生长的因素,得出4点结论:过量的铵离子对形成磷酸铵镁沉淀有利;镁离子可能是形成磷酸铵镁沉淀的限制因素;如果要想从废水中回收磷酸铵镁,需要得到比较大的晶体颗粒,则至少需要3
h 的结晶时间; 沉淀的pH 值应大于8. 5。 Battistoni
等进行了用化学沉淀法从废水厌氧消化后的上清液中同时回收氮和磷的研究。废水厌氧消化过程中,有机物中的氮和磷被微生物分解为无机的磷酸盐和氨氮,添加MgO
可以生成磷酸铵镁沉淀可回收磷和氮。 Lind
等则进行了用磷酸铵镁沉淀法从人的尿液中回收营养物质的研究,可以回收65. 0 %

(二) 生物脱氮法

1.
传统硝化反硝化
传统硝化反硝化工艺脱氮处理过程包括硝化和反硝化两个阶段。在将有机氮转化为氨氮的基础上,硝化阶段是将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮或硝酸盐氮的过程;反硝化阶段是将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成氮气的过程。只有当废水中的氮以亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的形态存在时,仅需反硝化一个阶段。尽管传统硝化反硝化工艺脱氮在废水脱氮方面起到了一定的作用,但仍存在以下问题:
硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高生物浓度,特别是在低温冬季。因此造成系统总水力停留时间(HRT)
长,有机负荷较低,增加了基建投资和运行费用;
硝化过程是在有氧条件下完成的,需要大量的能耗;
反硝化过程需要一定的有机物,废水中的COD
经过曝气有一大部分被去除,因此反硝化时往往要另外加入碳源(例如甲醇) ;
系统为维持较高生物浓度及获得良好的脱氮效果,必须同时进行污泥回流和硝化液回流,增加了动力消耗及运行费用;
抗冲击能力弱,高浓度氨氮和亚硝酸盐进水会抑制硝化菌的生长;
为中和硝化过程产生的酸度,需要加碱中和,增加了处理费用。由于传统硝化反硝化具有一些弊端,国内外一些学者研究的热点集中在如何改进传统的硝化反硝化工艺。近年来研究成果主要有短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、同时硝化反硝化、反硝化除磷等。

2.
短程硝化反硝化
短程硝化反硝化又称亚硝化反硝化,把硝化反应过程控制在氨氧化产生NO2-的阶段,
阻止NO2-进一步氧化,
直接以NO2-作为菌体呼吸链氢受体进行反硝化。此过程减少了亚硝酸盐氧化成硝酸盐,然后硝酸盐再还原成亚硝酸盐两个反应的发生,降低了需氧量、反硝化过程中有机碳的投入量,降低了能耗和运行费用。
短程硝化反硝化与传统的生物脱氮相比具有以下优点:于活性污泥法,可以节省25
%的供养量, 降低能耗; 节省反硝化所需碳源40% ,在C/
N一定的情况下可提高总氮的去除率;减少污泥量可达50
%;减少碱耗;提高反应速率,缩短反应时间,减少反应器容积。实现短程硝化与反硝化的关键是抑制硝化菌的活性而使NO2-得到累积。影响硝化菌活性及NO2-累积的因素有自由氨、pH、DO、温度等。

三、未来展望氨氮是废水治理的重要研究对象之一,人们对此正在不断尝试物理、化学、生物等多种工艺技术的开发应用。鉴于各种方法存在的问题及其开发前景,今后氨氮废水的研究应着重考虑以下几个方面:
(1) 廉价沉淀剂的开发,包括磷源、镁源的开发研究及循环利用。 (2)
优化吸附剂的性能,延长其使用周期及寿命。 (3)
深入研究微生物法去除氨氮,驯化高效功能菌种。 (4)
复合工艺取代单一工艺彻底去除废水中氨氮。 (5) 扩大实验研究的工业化应用。