研究评估水产养殖废水处理方法的可行性

有助于养活世界上不断增长的人口的水产养殖生产活动也会产生污染废水，危害环境。普渡大学科学家自去年5月以来发表的四项研究证明了以前未经证实的成功处理废水方法的可行性

食品科学副教授Jen Yi Huang说：“这些废水对环境不好，因为它们排放了大量的营养物质，如氮和磷。”

“当这些营养物质排放到水生环境中时，会导致氧气消耗和藻类大量繁殖等有害条件。我们希望将微藻作为废水处理方法。我们在水产养殖废水中种植藻类，”黄说，他领导了一项研究，重点是微生物利用营养物质作为废水生物处理方法

Huang的研究发表在2024年5月的《生物资源技术》杂志上。农业和生物工程助理教授Halis Simsek领导了其他三项研究。其中一篇将于6月1日发表在《环境研究》杂志上，另一篇发表在2023年8月15日和2024年3月15日的《环境污染》杂志上。普渡大学的十几名科学家以及埃及、印度和土耳其的研究机构为这项研究做出了贡献

在《生物资源技术》一书中，黄和他的合著者介绍了他们对基于微藻的虾循环养殖系统废水处理的生命周期评估（LCA）结果。该生命周期评估分析了印第安纳州福勒市一个商业农场从饲料生产到废水处理的虾生产过程对环境的影响

“这篇论文的结果在实验规模上提供了概念的证明，”黄说

美国农业部的项目寻求发展零浪费水产养殖（在受控条件下种植水生生物）和水培（将水产养殖与营养丰富的水中的植物栽培相结合）系统。黄说：“我们希望利用微藻充分回收废水中的营养物质。”

目标是确保零浪费食品生产在技术上可行，在环境上可持续。后者需要一个避免产生巨大环境足迹的生产系统。

黄说：“这是一个权衡，因为微藻废水处理的操作仍然需要一些能源投入。”。“生命周期评价评估了藻类废水处理的营养回收和额外能源投入之间的权衡。”

Huang的团队发现，微藻废水处理工艺在环境上是可行的。此外，该团队发现，即使考虑到能源需求，微藻处理也比传统的活性污泥废水处理方法效果更好

“使用微藻作为废水处理方法确实可以改善水产养殖生产的环境性能，”黄说

Simsek团队的所有三项研究均在普渡大学水产养殖研究实验室进行。在其中两项研究中，科学家们分析了用相同的四种藻类和两种细菌处理罗非鱼和虾的废水流。

Simsek说：“废水总是有细菌的。”。“我们正在使用废水中已经存在的天然细菌来去除污染物。”

研究团队在实验过程中测量了废水中的硝酸盐、亚硝酸盐、铵和其他参数。其中包括化学需氧量，这是一种对环境有害的污水排放量。“所有这些参数都可以通过藻类和细菌一起在废水中去除，”Simsek说。为研究选择的藻类和细菌类型是最常见的天然菌株。“每种废水都是不同的，”他指出，这意味着不同的工业部门产生不同的废水，因此可能需要不同的处理方法

2024年3月15日的环境污染研究结果表明，微藻和本地细菌联合处理大规模罗非鱼废水的潜力

在2023年的研究中，Simsek和他的合著者分别或共同评估了电絮凝（EC）和电氧化（EO）处理虾废水的效果。EC和EO是广泛用于处理农业和其他类型废水的方法，通过电力驱动化学反应来去除污染物

研究人员还应用了一种建模方法，该方法通常用于确定影响电化学方法的最佳因素

Simsek和他的合著者写道：“研究结果表明，EC和EO工艺对水产养殖废水的处理可能有益。”。他们建议对EC和EO进行更大规模的测试，以减少对环境的毒性影响

他们写道：“开发的处理系统与其他处理方法相结合，可以用于处理世界各地的各种类型的废水，这有助于支持零废物政策的发展。”