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为什么消除氨氮和亚硝酸盐是如此具有挑战?

  本文分析了为什么氨氮(NH3)和亚硝酸盐(NO2),是工业废水处理和水产养殖当中的一项挑战。

  如果我们不必担心养殖废水中的氨或亚硝酸盐,污水处理将变的更容易。然而,氨(NH3)和亚硝酸盐(NO2)都是污水中的主要污染物,需要在释放到环境中之前将其除去,否则可能污染环境。

  同时,世界上的每种水体都存在氮循环,养虾所用的水体也不例外,氨与亚硝酸盐就是氮循环的产物,它们也是虾浮头,生长缓慢,易患疾病的原因。一旦水体当中的亚硝酸盐的水平过高,可以通过呼吸、渗透等作用进入虾血液当中,将本来可以携氧的亚铁血红蛋白,转换成化成不可携氧的高铁血红蛋白,导致虾血液运输氧的能力受阻。当虾处于低溶氧状态下,它就会变得虚弱,容易生病,或者出现死亡。对于鱼类来说,亚硝酸盐会阻止血红蛋白携氧并对鱼产生毒性。

  水体当中亚硝酸盐浓度过高是一个常见问题,使得高密度的水产养殖变得困难。目前,在世界上许多虾类养殖区,特别是在我国很多地区,控制虾塘中有毒气体如NH3,NO2仍然十分棘手。

  处理池塘当中氨氮、亚硝酸盐的浓度过高,用到细菌是一种非常有效的途径,但很多养殖户发现自家用的细菌处理氨氮、亚硝酸盐的效果不佳?为什么氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)在池塘当中发展的慢,且容易崩溃?一旦崩溃,将很难再次培育。

  与池塘当中大多数异养细菌相比,硝化细菌是生长缓慢的细菌菌株。即使在最佳条件下,AOB也需要12个小时来分裂细胞。而常见的异养细菌可以每30-60分钟分裂一次。

  当DO溶解氧含量小于1mg/L时,许多污水细菌都会大量繁殖。但是将氨转化成硝酸盐需要大量的氧气。因此,当水中的氧气充足时,AOB和NOB效果最佳。

  许多常见化合物抑制了硝化细菌的生长。虽然养殖当中化合物不多,但硝化细菌很容易被胺,消毒杀菌药剂溶剂,硫化物和酚类所抑制。

  硝化细菌适合在pH值范围为7.5至8.2,温度20-38摄氏度之间生长。在此范围之外,生长将降至很低的速度。

  亚洲科学家Junqian Gao(2018)先前的研究发现了一种,能够有效处理虾池中NH3,NO2的芽孢杆菌菌株。这些是一种芽孢杆菌S379的细菌,它们具有非常高的亚硝酸盐去除能力并且具有极好的环境适应性。希望这种细菌菌株很快投入商业生产,用于水产养殖中的亚硝酸盐处理。

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