裝在塑料瓶里發(fā)黃、渾濁的污水，幾個小時后，竟然像變戲法似的成了清澈透亮、無色無味的水。近日，筆者在交通運輸部天津水運工程科學(xué)研究院的實驗室里目睹了這一過程。原來，該院的實驗人員正在進行海水養(yǎng)殖廢水處理實驗。

       由交通運輸部天津水運工程科學(xué)研究院聯(lián)合華北電力大學(xué)開展的海水養(yǎng)殖廢水凈化項目，近期取得了突破性進展。該項目創(chuàng)新研發(fā)了接觸氧化耦合微納米曝氣技術(shù)，能夠使海水養(yǎng)殖廢水中的污染物快速去除，減少養(yǎng)殖廢水對海水的污染，用科技手段助力海洋生態(tài)環(huán)境保護，推動海洋產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

       打好海洋污染治理攻堅戰(zhàn)

       近年，我國海水養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展，促進了當?shù)睾Ｑ蠼?jīng)濟的發(fā)展，為養(yǎng)殖戶帶來了可觀的收入。但由此產(chǎn)生的養(yǎng)殖廢水排放量與日俱增。目前，大多數(shù)海水養(yǎng)殖廢水直排入海，造成了一些排放海域氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)增高和溶解氧降低，嚴重污染了近海水域環(huán)境，加劇了生態(tài)系統(tǒng)失衡。

       為了治理養(yǎng)殖廢水，打好海洋污染治理攻堅戰(zhàn)，我國出臺了多項水體保護及治理規(guī)劃，提出階段性完成目標及治理期限。

       2015年4月2日，國家出臺《水污染防治行動計劃》，彰顯了國家對防治水污染的重視和決心。該計劃中提出，到2030年，全國水環(huán)境質(zhì)量要實現(xiàn)總體改善，水生態(tài)系統(tǒng)功能得到初步恢復(fù)。

       2017年5月19日，《關(guān)于進一步加強渤海生態(tài)環(huán)境保護工作的意見》中指出，要加強海洋生態(tài)保護與環(huán)境治理修復(fù)。同年，中央環(huán)保督察組對廣西、海南、福建等省提出入海排污源、海岸線養(yǎng)殖塘、養(yǎng)殖廢水等的整治要求。

       各級政府紛紛響應(yīng)并行動。以海南為例，海南省政府高度重視，辦公廳印發(fā)《海南省深化生態(tài)環(huán)境六大專項整治行動計劃（2018年~2020年）》，制定實施養(yǎng)殖水域灘涂規(guī)劃，整治無序海水養(yǎng)殖行為。同時，《海南省水污染防治條例》明確要求，從事水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)當保護水域生態(tài)環(huán)境，排水應(yīng)當符合國家和本省水污染物排放標準。

       由此可見，海水養(yǎng)殖廢水污染治理已經(jīng)受到高度重視，并在政策層面提出了必須達標排放的要求。

       目前，海水養(yǎng)殖廢水排放標準執(zhí)行水產(chǎn)行業(yè)標準《海水養(yǎng)殖水排放要求》（SC/T9103-2007）中的各項污染物指標要求。其中主要約定了養(yǎng)殖過程中可能產(chǎn)生的，對環(huán)境造成不良影響的指標，即以氮、磷、有機物為主的排放指標。

       “受諸多因素影響，海水養(yǎng)殖廢水治理難度較大。常規(guī)方法下，海水養(yǎng)殖廢水治理費用高且難以達標”，該項目負責(zé)人張騄表示：“技術(shù)及成本是海水養(yǎng)殖廢水達標排放的制約因素”。

       對養(yǎng)殖廢水污染說“不”

       為了解決海水養(yǎng)殖廢水處理難題，交通運輸部天津水運工程科學(xué)研究院投入專項資金，利用水運交通環(huán)保實驗室科研平臺，聯(lián)合華北電力大學(xué)等國內(nèi)知名高校組建了博士科研團隊，開展海水養(yǎng)殖廢水凈化技術(shù)研究。

       當下，專門針對海水養(yǎng)殖廢水治理的研究相對較少，實際應(yīng)用也不多，常規(guī)的治理方法包括水體交換法、物理法、化學(xué)法、生物法。其中，水體交換法、物理法、化學(xué)法需要較多工程措施以及電力設(shè)備等條件，處理成本較高。物理法和化學(xué)法無法有效去除水體總氮，容易造成二次污染，破壞水域原有的生態(tài)系統(tǒng)。

       因此，生物法以其投資低、效益高、無二次污染且運行管理方便等優(yōu)勢得到了快速發(fā)展，并逐漸應(yīng)用到水環(huán)境污染治理中。

       但是，由于海水鹽度較高，常規(guī)生物法處理海水污染效率較低，無法達到預(yù)期效果。因此，該科研團隊經(jīng)過潛心鉆研，研發(fā)了新型固定化微生物技術(shù)。

       “固定化微生物技術(shù)是指利用物理或化學(xué)方法將游離微生物細胞、細胞器、酶或動植物細胞固定在某一特定空間范圍內(nèi)，使其高度聚集，并使其保留固有的活性，能在環(huán)境中連續(xù)和重復(fù)使用的技術(shù)。”該項目技術(shù)負責(zé)人常方介紹道，固定化微生物技術(shù)對受污染水體中的有機物和無機氮等的去除均能取得較好的效果，并且用于水處理后的固定化微生物可多次重復(fù)使用。同時，科研人員針對不同海水養(yǎng)殖廢水特性進行了大量系統(tǒng)的試驗研究，在耐鹽微生物培養(yǎng)馴化、固定化材料研發(fā)等方面不斷創(chuàng)新，取得重大突破，并形成了一整套高效、成熟的處理技術(shù)和裝備設(shè)計方案。

       據(jù)悉，該項目的核心技術(shù)——接觸氧化耦合微納米曝氣技術(shù)是將特選的高效微生物固定在特殊的微生物載體上，使其在復(fù)雜的環(huán)境中依然可保持很高的微生物密度和生物活性，并且能在適宜條件下快速增殖。

       “該技術(shù)具有處理效率高、反應(yīng)速度快、微生物流失少、運行穩(wěn)定可靠等諸多優(yōu)勢，極大程度地增強了微生物在養(yǎng)殖廢水中的生物活性，從而有效提升了出水水質(zhì)，克服了微生物對污染物降解效率低的困難，降低了養(yǎng)殖廢水處理的成本。”該項目技術(shù)總負責(zé)人常方告訴筆者。

       目前，這項技術(shù)可將養(yǎng)殖廢水中化學(xué)需氧量、無機氮、磷分別降至5毫克/升、0.3毫克/升、0.03毫克/升以下，處理效果高于養(yǎng)殖廢水一級排放標準的要求。“采用該技術(shù)可將養(yǎng)殖廢水中各種污染物嚴格控制在排放標準以下，而且部分難降解污染物濃度遠低于排放標準。”常方說。

       不僅如此，新技術(shù)還具有占地面積相對較小、運行穩(wěn)定、運行成本低（每噸養(yǎng)殖廢水處理成本僅為0.5元~1元）、維護成本低等特點，適用范圍廣，推廣價值高。

       水體中微生物結(jié)構(gòu)圖

       用微生物固定化技術(shù)對海水養(yǎng)殖廢水進行處理。

       微生物固定化載體是一種具有網(wǎng)狀大孔結(jié)構(gòu)的高分子合成材料，微生物（細菌）通過吸附作用結(jié)合在高效微生物載體表面。載體表面的微生物通過硝化作用和反硝化作用達到脫氮的目的，整個處理過程中，載體表面的微生物可以有效消耗掉水體中有機物和磷酸鹽，從而達到去除有機物和磷酸鹽的目的。

       技術(shù)推廣應(yīng)用前景廣闊

       為推進技術(shù)應(yīng)用，2017年，交通運輸部天津水運工程科學(xué)研究院在海南省東方市某水產(chǎn)養(yǎng)殖場開展了海水養(yǎng)殖廢水凈化的實驗研究。

       科研人員因地制宜，采用了微納米曝氣固定化微生物處理裝置。該裝置由初沉池、調(diào)節(jié)池、多級缺氧—好氧接觸氧化反應(yīng)池等組成，微生物反應(yīng)池中以聚氨酯懸浮球組合調(diào)料作為反硝化菌和硝化菌的載體。“利用聚氨酯載體填料獨特的微生物固定化優(yōu)勢，將富集出的氨氧化菌等污染物高效降解菌固定在載體表面，使其在系統(tǒng)中維持較高的微生物密度和活性，從而發(fā)揮穩(wěn)定高效的氨氮等污染物去除效果。”常方介紹道。

       第三方檢測結(jié)果表明，養(yǎng)殖廢水經(jīng)處理設(shè)施凈化后的出水水質(zhì)已優(yōu)于海水養(yǎng)殖廢水排放一級標準，其中化學(xué)需氧量、無機氮以及活性磷酸鹽分別穩(wěn)定達到10.0毫克/升、0.50毫克/升和0.05毫克/升以下的水平。

       科技推動海水養(yǎng)殖發(fā)展

       2017年，海南省海洋經(jīng)濟生產(chǎn)總值約為1250億元，同比增長9%，快于地區(qū)生產(chǎn)總值增幅。海洋經(jīng)濟的發(fā)展正在科技的帶動下服務(wù)新時代的發(fā)展需求，將大海的潛在生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化為潔凈、高效的生產(chǎn)力。建立養(yǎng)殖示范區(qū)，將養(yǎng)殖廢水集中收集、集中處理、集中排放，成為推動傳統(tǒng)漁業(yè)向現(xiàn)代漁業(yè)轉(zhuǎn)型的必然要求。

       “下一步，將推動該技術(shù)廣泛應(yīng)用于我國沿海海水養(yǎng)殖廢水處理工作，推動海水養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展，破解海洋環(huán)境保護和廢水排放污染的矛盾。”張騄表示，將繼續(xù)推動科技與海洋環(huán)保相結(jié)合，克服傳統(tǒng)海水養(yǎng)殖業(yè)的弊端，同時為其帶來新的經(jīng)濟活力。

       交通運輸部天津水運工程科學(xué)研究院院長張華勤表示：“這幾年，我院把開展海洋保護作為科研工作的重點，加大人才引進及資金投入，積極推動相關(guān)科研工作，為加強海洋生態(tài)環(huán)境保護、加快建設(shè)海洋強國貢獻一份力量。”