微生物菌剂无毒副作用、无污染, 可改善水质, 减少病害发生, 提高水产养殖动物的免疫力和产量, 在水产养殖中具有很好的应用前景。目前微生物菌剂主要有光合细菌、芽孢杆菌、乳杆菌、双歧杆菌、硝化细菌等^[17], 可以通过加入饵料或直接投加到水体中起到预防和减少病原菌感染的作用^[18]。微生物制剂主要包括单一型制剂和复合型制剂^[19]。

Wang等^[20]从鱼塘中分离得到光合细菌和芽孢杆菌, 然后将2种菌的混合物分别以3个不同浓度投加到虾池中, 28 d后发现投加组产量明显增加。黄钧等^[21]将5%的光合细菌添加到鳢鱼饲料中, 结果使鳢鱼体重平均增加9.3%, 饲料成本平均降低8.6%。Wang等^[22]通过向虾池中投加益生菌, 发现芽孢杆菌、氨化细菌、光合细菌等有益菌数量显著增加, 与对照相比致病菌数量减少了80%, 水体中氮、磷的浓度下降, 溶氧量升高, 河虾产量增加。Aly等^[23]发现, 枯草芽孢杆菌可以抑制荧光假单胞菌, 荧光假单胞菌会引起鱼类内脏败血性坏死, 最终导致死亡。Obbard等^[24]发现, 硝化细菌固定化方法可有效去除对虾养殖废水中的氨氮。酵母菌不仅维生素和蛋白质含量较高, 是优良水产饲料添加剂, 而且还有净化水质的作用^[25]。梁前才等^[26]研究了单一投放和复合菌剂投放模式下, 沼泽红假单胞菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌等3种菌剂对水体亚硝酸盐的降解效果, 结果表明, 复合菌剂的降解能力最强, 72 h的降解率可达到99.7%。

常用的生态工程技术主要有人工湿地、生态浮岛、生态坡和生态沟渠。人工湿地的研究主要围绕湿地结构功能优化、植物、微生物、基质等方面开展。陈家长等^[27]研究了水平流人工湿地对池塘养殖废水的净化作用, 结果表明, 出水中的氮、高锰酸盐指数可达到地表水I类标准, 总磷可达到地表水Ⅱ 类标准, 水质可从富营养水平调整为中营养水平。况琪军等^[28]的研究表明, 湿地可以去除养殖废水中80%以上的藻类。此外, 水生蔬菜对氮、磷等有较强的吸收能力, 在湿地系统中种植水生蔬菜, 不仅能够净化水质, 还能产生经济效益^{[29, 30]}。

顾兆俊等^[31]通过在养殖池塘排水渠中构建箱式生物浮床来净化不同水层的养殖废水, 总氮、总磷、氨氮和亚硝态氮的平均去除率分别达到21%、8%、17%和11%。高毛林等^{[32, 33]}分别探讨了强化曝气对组合湿地和垂直流湿地对水产养殖废水脱氮的影响, 发现通过微孔曝气增氧, 能显著提高组合湿地的脱氮效果。组合湿地中填埋深度仅为0.3 m的基质, 湿地对总氮、总磷和高锰酸盐指数的去除率分别为59.2%~64.5%、68.4%~73.8%和71.7%~74.4%。葛川等^{[34, 35]}以温室甲鱼和南美白对虾为例, 分别研究了人工湿地和多介质土壤层系统(multi soil layer, MSL)用于海水、淡水水产养殖污水处理, 并取得了良好的效果, 在工程应用中2套系统表现出运行稳定可靠, 投资和运行费用低, 管理维护方便等优点。刘佳等^[36]研究了2种人工湿地对抗生素的去除作用, 结果表明对恩诺沙星的去除率高于磺胺甲唑和氟甲砜霉素, 当水力停留时间为3 d时, 对磺胺甲唑的去除率达50%以上。黄翔峰等^[37]考察了黄菖蒲、芦苇、千屈菜、再力花和香蒲等5种常见湿地植物对水产养殖废水的净化能力, 黄菖蒲、芦苇对总氮、总磷、化学需氧量和抗生素均有较好去除效果。马旻等^[38]研究了在亚热带气候条件下, 凤眼莲、轮叶黑藻、香根草和水蕹菜等4种水生植物净化水产养殖废水的效果, 结果表明4种植物均能强化湿地对污染物的去除。马晓娜等^[39]构建了复合湿地系统海水养殖废水处理模式, 由沉淀池— 牡蛎过滤池— 毕氏海蓬子人工湿地池串联组成, 研究结果表明, 复合湿地系统可有效去除杀鲑气单胞菌, 其中牡蛎过滤单元去除率达22%~94%, 人工湿地单元去除率达17%~99%, 总去除率可达64%~99%。

生物工程技术主要有生物滤池、生物转盘、生物流化床、生物膜反应器等。高浓度氨氮和硝酸盐氮不仅对水产养殖动物有巨大危害, 也是自然环境水体富营养化的重要原因之一, 因而去除水产养殖系统中的氨氮和硝酸盐氮是废水处理的主要目标。同步硝化反硝化脱氮和好氧反硝化技术是目前生物工程技术中的主要脱氮技术, 在同一反应器内可实现同时硝化和反硝化, 降低了动能消耗和处理费用, 提高了脱氮效率, 已成为水产废水脱氮处理的重要途径之一^[40]。影响好氧反硝化反应的因素有碳氮比、溶氧、碳源、温度、pH等, 但不同的菌种、好氧反硝化反应器结构及环境调控措施会影响好养反硝化反应的脱氮效果^[41]。

蒋轶锋等^[42]采用上流式沸石滤料曝气生物滤池处理水产养殖废水。沸石的高效吸附作用可使系统快速启动, 在水力负荷0.25 m· h^-1及气水比20∶ 1工艺条件下, 系统运行性能最佳, 化学需要量和游离态氨去除率分别稳定达到85%和70%。邹俊良等^[43]采用移动床生物膜反应器净化模拟水产养殖废水, 在停留时间为8 h, 溶氧为2.0~3.0 mg· L^-1的条件下, 反应器快速启动、稳定运行, 化学需要量去除率达到80%以上, 总磷去除率达到50%, 总氮及氨氮去除率分别达到71.7%和98.4%。谌莉莎等^[44]以生态碳纤维材料作为接触氧化池内填料处理集约化水产养殖废水, 生态碳纤维填料具有生物相容性好、易挂膜的优点, 在溶氧为3 mg· L^-1, pH在7.0~8.5, 停留时间为10 h 时, 化学需氧量、游离态氨、总磷、浊度去除率分别为80%、60%、30%和80%, 亚硝态氮、硝态氮浓度分别低于0.1、0.5 mg· L^-1。李伟博等^[45]研究了动态膜生物反应器(dynamic membrane bioreactor, DMBR)和膜生物反应器(membrane bioreactor, MBR)2种处理工艺对水产养殖废水的处理效果和运行条件, 不同溶氧条件下, DMBR和MBR对高锰酸盐指数的去除率可达95%以上, DMBR和MBR的总氮平均去除率分别达到71.4%和75.8%, 2种工艺均能达到较好的污染物去除效果。