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
来源：光明网-科普中国
