除了流入湖泊的河流给湖泊带来的氮磷污染物外，水产养殖产生的废水也是湖泊富营养化的一个不可忽视的因素。人们已认识到治理水产养殖废水对环境的重要性,水产养殖废水的处理方法主要有物理处理法、化学处理法、物理化学处理法、生物处理法。一般认为生物处理是最经济有效的手段,并且符合生态学及可持续发展的观点。

1　物理处理技术
1.1　过滤技术
1.2　泡沫分离技术

2　化学处理技术
2.1　电化学
2.2　臭　氧

3　生物处理技术
3·1　活性污泥法
3·2　生物膜法
3·2·1　生物滤池
3·2·2　生物转盘
3·2·3　生物转筒
3·2·4　生物硫化床

过滤技术

由于养殖废水中的剩余残饵和养殖生物排泄物等大部分以悬浮态大颗粒形式存在，因此采用物理过滤技术去除是最为快捷、经济的方法。常用的过滤设备有机械过滤器、压力过滤器、沙滤器等。在实际处理工程中，机械过滤器(微滤机)是应用较多、过滤效果较好的方式。沸石过滤器兼有过滤与吸附功能，不仅可以去除悬浮物，同时又可以通过吸附作用有效去除重金属、氨氮等溶解态污染物。

过滤装置是从传统的砂滤池不断发展起来的，其基本原理是阻隔吸附作用。在处理水产养殖水体中，用砂滤池能很好地去除SS，但是去除N和P效果不佳;改用斜发沸石去可以吸附一定量的氨。Palacios等在砂滤床种植植物，控制渗透率和干湿循环时间，在水力负荷为3.5 cm/d，去除93%总磷;在处理鲑鱼养殖废水中，其水力负荷分别为1.35、25、80~240和2000~2700 cm/d，SS去除效果差异性不大。

泡沫分离技术

泡沫分离根据表面吸附的原理，利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体对液相中的溶质或颗粒进行分离，因此又称泡沫吸附分离。

自20世纪70年代,泡沫分离技术已在工业废水处理中得到广泛应用。其原理是向被处理水体中通入空气，使水中的表面活性物质被微小气泡吸着，并随气泡一起上浮到水面形成泡沫，然后分离水面泡沫，从而达到去除废水中溶解态和悬浮态污染物的目的。由于泡沫分离技术不仅可以将蛋白质等有机物在未被矿化成氨化物和其他有毒物质前就已被去除，避免了有毒物质在水体中积累，而且可向养殖水体提供所必需的溶解氧，对维护养殖水体生态环境有良好作用。

泡沫分离技术是近十几年发展起来的新型分离技术之一。泡沫分离是根据吸附的原理，向含表面活性物质的液体中鼓泡，使液体内的表面活性物质聚集在气液界面（气泡的表面）上，在液体主体上方形成泡沫层，将泡沫层和液相主体分开，就可以达到浓缩表面活性物质（在泡沫层）和净化液相主体的目的。被浓缩的物质可以是表面活性物质，也可以是能与表面活性物质相络合的物质，但它们必须具备和某一类型的表面活性物质能够络合或鳌合的能力。人们通常把凡是利用气体在溶液中鼓泡，以达到分离或浓缩目的的这类方法总称为泡沫吸附分离技术，简称泡沫分离技术。

臭氧处理技术

海水工厂化养殖废水存在养殖生物排泄物等悬浮物，以及氨氮、可生物降解有机物等物质，而且也存在难生物降解有机物。因此，利用臭氧、过氧化氢、二氧化氯、漂白液等化学氧化剂的氧化作用，氧化分解难生物降解溶解态有机物是养殖废水深度处理的主要手段。臭氧氧化技术已在西欧、美国和日本被广泛应用于海水养殖系统的循环水处理。此外，臭氧不仅能快速降低海水COD ，而且还可大大降低水体中氨氮和亚硝酸盐浓度。但所消耗的臭氧量很大。因此采用O3/UV工艺，既能提高处理效率又可减少臭氧的用量。用O3/UV技术净化湖水可达到水质净化及水体增氧的目的。

臭氧

电化学技术

电化学是研究电和化学反应相互关系的科学。电和化学反应相互作用可通过电池来完成，也可利用高压静电放电来实现，二者统称电化学，后者为电化学的一个分支，称放电化学。                                                                         在物理化学的众多分支中，电化学是唯一以大工业为基础的学科。它的应用主要有：电解工业，其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业；铝、钠等轻金属的冶炼，铜、锌等的精炼也都用的是电解法；机械工业使用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整；环境保护可用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物；化学电源；金属的防腐蚀问题，大部分金属腐蚀是电化学腐蚀问题；许多生命现象如肌肉运动、神经的信息传递都涉及到电化学机理。应用电化学原理发展起来的各种电化学分析法已成为实验室和工业监控的不可缺少的手段。
在水产养殖废水的处理中，用电化学法去除水中溶解的亚硝酸盐和氨氮的研究结果表明,亚硝酸盐完全去除的时间和能耗随着传导率的增加而降低,输入电流最大为2A时,耗能最少,pH相对于输入电流和电导率来说几乎没有影响;在酸性条件下有利于亚硝酸盐的去除,碱性条件有利于氨的去除,氨的去除速度低于亚硝酸盐的去除速度。

活性污泥法

活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。

典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。

污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。从空气压缩机站送来的压缩空气，通过铺设在曝气池底部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，还使混合液处于剧烈搅动的状态，形悬浮状态。溶解氧、活性污泥与污水互相混合、充分接触，使活性污泥反应得以正常进行。

第一阶段，污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，这是由于其巨大的比表面积和多糖类黏性物质。同时一些大分子有机物在细菌胞外酶作用下分解为小分子有机物。

第二阶段，微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供给自身的增殖繁衍。活性污泥反应进行的结果，污水中有机污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增长，污水则得以净化处理。

经过活性污泥净化作用后的混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出，其中大部分作为接种污泥回流至曝气池，以保证曝气池内的悬浮固体浓度和微生物浓度；增殖的微生物从系统中排出，称为“剩余污泥”。事实上，污染物很大程度上从污水中转移到了这些剩余污泥中。

活性污泥法的原理形象说法：微生物“吃掉”了污水中的有机物，这样污水变成了干净的水。它本质上与自然界水体自净过程相似，只是经过人工强化，污水净化的效果更好。Meske等通过活性污泥法处理水产养殖循环用水研究表明，NH+4-N含量不能达到回用的要求；Umble等在水产养殖排水沟渠中用接近SBR的操作方式进行好氧厌氧处理，效果良好；Nugual等用SBR法处理海水养殖废水，探讨盐度影响，结果表明，在盐度不是很高情况下，脱氮效果良好。

生物膜法

生物膜法主要有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化设备和生物硫化床等,这些技术因为其微生物的多样化,在水产养殖废水的封闭循环使用中得到广泛利用。

是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，是一种固定膜法，是土壤自净过程的人工化和强化；主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。

生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。生物膜法具有以下特点：（1）对水量、水质、水温变动适应性强；（2）处理效果好并具良好硝化功能；（3）污泥量小（约为活性污泥法的3／4）且易于固液分离；（4）动力费用省。

生物膜法又称固定膜法，基本特征是：
　　
在污水处理构筑物内设置微生物生长聚集的载体（一般称填料），在充氧的条件下，微生物在填料表面聚附着形成生物膜，经过充氧的污水以一定的流速流过填料时，生物膜中的微生物吸收分解水中的有机物，使污水得到净化，同时微生物也得到增殖，生物膜随之增厚。当生物膜增长到一定厚度时，向生物膜内部扩散的氧受到限制，其表面仍是好氧状态，而内层则会呈缺氧甚至厌氧状态，并最终导致生物膜的脱落。随后，填料表面还会继续生长新的生物膜，周而复始，使污水得到净化。
　　
微生物在填料表面聚附着形成生物膜后，由于生物膜的吸附作用，其表面存在一层薄薄的水层，水层中的有机物已经被生物膜氧化分解，故水层中的有机物浓度浓度比进水要低得多，当废水从生物膜表面流过时，有机物就会从运动着的废水中转移到附着在生物膜表面的水层中去，并进一步被生物膜所吸附，同时，空气中的氧也经过废水而进入生物膜水层并向内部转移。
　　
生物膜上的微生物在有溶解氧的条件下对有机物进行分解和机体本身进行新陈代谢，因此产生的二氧化碳等无机物又沿着相反的方向，即从生物膜经过附着水层转移到流动的废水中或空气中去。这样一来 ，出水的有机物含量减少，废水得到了净化。

生物膜的形成过程：含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着在填料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。生物膜的成熟：在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定。

生物滤池

生物滤池(biologicalfilter，tricklingfilter)是由碎石或塑料制品填料构成的生物处理构筑物。污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触，使污水得到净化。其性能特点：

1）生物滤池的处理效果非常好，在任何季节都能满足各地最严格的环保要求。
2）不产生二次污染。
3）微生物能够依靠填料中的有机质生长，无须另外投加营养剂。因此停工后再使用启动速度快，周末停机或停工1至周后再启动能立即达到很好的处理效果，几小时后就能达到最佳处理效果。停止运行3至4周再启动立即有很好的处理效果，几天内恢复最佳的处理效果。
4）生物滤池缓冲容量大，能自动调节浓度高峰使微生物始终正常工作，耐冲击负荷的能力强。
5）运行采用全自动控制，非常稳定，无须人工操作。易损部件少，维护管理非常简单，基本可以实现无人管理，工人只需巡视是否有机器发生故障。
6）生物滤池的池体采用组装式，便于运输和安装；在增加处理容量时只需添加组件，易于实施；也便于气源分散条件下的分别处理。
7）此类过滤形式的生物滤池能耗非常低，在运行半年之后滤池的压力损失也只有500Pa左右。

在集约化养鱼装置中配用的生物滤池有平流式、升流式和降流式。生物滤池中填料是生物的载体，填料主要有碎石、卵石、焦炭、煤渣、塑料蜂窝和各种人工合成产品等;生物滤池能连续使用，不需要更换滤料。生物滤池设计中很重要的就是填料的选择，填料的结构和表面积要有利于生物膜的生长和有机悬浮颗粒的捕集。在台湾，Yang等用一个十字交叉的高孔隙率的填料(塑料鲍尔环，孔隙率87%)的生物滤池，后跟一个有很大表面积填料(粉末焦炭颗粒，孔隙率35%)的生物滤池，在停留时间为2.5h，SS和BOD去除率分别为98.8%和80.2%。在新加坡，China等用沉淀池→生物滤池→二沉池→生物过滤器工艺，其中填料为混合纤维(表面积>1000m2/m3，孔隙率85%)，对河口大面积集约化养殖水体处理后可回用。在澳大利亚，Abeysinghe等用好氧淹没升流式生物滤池去除鲑鱼养殖废水中TOC和N，其中填料有效表面积141m2/m3，停留时间为4h时，去除40%的磷，氮完全硝化和40%反硝化，TOC可以降到12mg/L。曝气后从生物滤池出水应有足够的溶解氧满足回用需要，Eikebrokk利用一个淹没式的鼓风升流式的生物过滤器，在这个生物过滤器里可以进行消化和氧的传递，把其放在鱼塘里，使得污染物减少了90%~95%，池塘的溶解氧可保持在5mg/L。另外可通过控制溶解氧进行生物滤池的硝化和反硝化作用，Sauthier等用池塘(曝气)→机械滤池→紫外光消毒→淹没式生物滤池(反硝化池)→鱼塘回用，其中填料孔隙率>30%，氮负荷为2.4kgN/m3.d，反冲洗时间为3d。

生物转盘

生物转盘(rotating biological disk)由水槽和部分浸没于污水中的旋转盘体组成的生物处理构筑物。盘体表面上生长的微生物膜反复地接触槽中污水和空气中的氧，使污水获得净化。
　　
生物转盘工艺是生物膜法污水生物处理技术的一种，是污水灌溉和土地处理的人工强化，这种处理法使细菌和菌类的微生物、原生动物一类的微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育，形成膜状生物性污泥－－－生物膜。污水经沉淀池初级处现后与生物膜接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机污染物作为营养，使污水得到净化。在气动生物转盘中，微生物代谢所需的溶解氧通过设在生物转盘下侧的曝气管供给。转金表面覆有空气罩，从曝气管中释放出的压缩空气驱动空气罩使转金转动，当转金离开污水时，转金表面上形成一层薄薄的水层，水层也从空气中吸收溶解氧。

生物转盘由一串固定在轴上的圆盘组成，盘片之间有一间隔，盘片一半放在水中，另一半露出水面。水和空气中的微生物附在盘片的表面上，结成一层生物膜。转动时，浸没在水中的片露出水面，盘片上的水因自重而沿着生物膜表面下流，空气中的氧通过吸收、混合、扩散和渗透等作用，随转盘转动而被带入水中，使水中溶解氧增加，水质得到净化。

生物转筒

生物转筒是一种包含有氧化槽、进出水管、转轴的具有填充物的生物转筒(鼓)的污水处理装置，其特征在于：它由带支架的氧化槽、挡板、进水管、转轴、螺母、具有填充物的生物转筒(鼓)、转轴套筒、出水管共同连接构成，其相互位置和连接关系为：带支架的氧化槽，其截面为半圆形结构，氧化槽内用挡板将其分隔成多个单元，槽的左下部安装有进水管，槽的右上部安装有出水管，每个单元装置一个具有填充物的生物转筒 (鼓)，多个转筒(鼓)可形成多级串联的反应器；生物转筒(鼓)由带有多条筋板和多个凸块的圆筒和盖板连接构成，盖板通过螺钉及圆筒内凸块与圆筒形成可装拆的紧固连接，每个圆筒(鼓)的整个圆筒并包括筒内筋板及转筒盖板的表面开设有足够面积的多个孔洞，每个转筒内腔里填充有所需的填充物，具有填充物的转筒(鼓)通过转轴穿过每个转筒(鼓) 内的套筒形成可转动连接，并通过转轴、套筒及螺母使多个具有填充物的生物转筒(鼓)串联在一起，转轴两端通过滚动轴承固定装置在氧化槽两侧的支架上。

生物转筒是生物转盘的变型，是从20世纪70年代中期发展起来的，在丹麦、德国发展很快。丹麦研制了单转筒型，德国则发展了多转筒型，转筒内的填料有塑料球、塑料环和波纹盘片等。有些生物转筒外还设有集气装置以增加水中溶氧量。其典型的3种生物转筒形式为:(1)外壳结构为硬聚乙烯塑料，内装聚氯乙烯波纹圆盘片，转筒由16只小转筒组成，转筒直径约1.8 m，转速为0.24~1.2 r/min，转筒耗能0.37 kW;(2)筒体外壳为钢制，长1.57 m，外壳开6个孔，每个孔长1.5 m，宽0.32 m，筒内固定在轴上硬聚乙烯波纹的盘面呈多边形，外接圆直径3m，盘面总表面积120 m2;(3)转筒的筒体四周装有小容器，当转筒向上转时，小容器内盛满了水，向下转动时，水被洒在塑料球上，空容器内充满空气进入水中，净化水的体积为生物转筒体积的15~25倍。

生物硫化床

生物流化床是指为提高生物膜法的处理效率，以砂（或无烟煤、活性炭等）作填料并作为生物膜载体，废水自下向上流过砂床使载体层呈流动状态，从而在单位时间加大生物膜同废水的接触面积和充分供养，并利用填料沸腾状态强化废水生物处理过程的构筑物。构筑物中填料的表面积超过3300m2/m3填料，填料上生长的生物膜很少脱落，可省去二次沉淀池。床中混合液悬浮固体浓度达8000-40000mg/L，氧的利用率超过90%，根据半生产性试验结果，当空床停留时间为16-45分钟时BOD和氮的去除率均大于90%，此时填料粒径为1mm，膨胀率为100%，BOD负荷16.6kg(BOD5)/( m3.d)。生物硫化床工艺效率高、占地少、投资省，在美、日等国已用于污水硝化、脱氮等深度处理和污水二级处理及其他含酚、制药等工业废水处理。

生物硫化床是高负荷的一种生物膜法，Arbiv等用好氧的硝化滴滤和缺氧反硝化硫化床相结合的反应器，悬浮在表面的富含硝酸盐和溶解的有机物送到硫化床，处理效果良好。Jewell等在水产养殖水体循环中利用膨胀床的硝化和反硝化作用同时，处理BOD5、SS和氮，出水氨氮低于0.5 mg/L。

水产养殖废水的自然生物处理

湿地生态系统

用自然生物处理水产养殖水体主要有湿地、稳定塘和土地处理系统等，其优点是处理含氮和磷的水体，能达到比较彻底的处理效果。

人工湿地具有一定的污水处理能力，对氮、磷有机物悬浮物等的去除有良好的效果，人工湿地净化工农业废水已有大量研究，近年来，用人工湿地处理水产养殖废水取得一定进展。非集约化水产养殖的自然水域本身是一个典型湿地系统，具有良好的自净能力，只要合理利用和加强其自净能力，会有良好的环境效应和经济效应;Kruzie等综合土地处理\湿地\池塘\水生植物系统进行水产养殖水体循环。Wood等利用人工湿地系统处理水体，湿地系统中藻类密度高，在地表水利负荷13.5cm/d时，COD的去除率59.2%、NH+4-N为34.6%、PO-4-P-为31.9%和SS为78%;如果水力停留时间在3 d，则COD的去除率79.4%、NH+4-N为82.8%、PO3-4-P为54.1%、蛋白质产率50 t/hm2.a。Lin等[27]用人工湿地处理水产养殖水体，在水力负荷为1.8~13.5 cm/d之间，则NH+4-N去除率为86%~98%，总无机氮(TIN)为95%~98%，磷的去除为32%~71%，出水NH+4-N浓度< 0.3 mg/L，NO-2-N< 0.01 mg/L。对于盐度高的水体，用耐盐性植物种植在沙性湿地上，可去除养殖水体中98%的总氮、94%的无机氮、99%的总磷和97%的溶解态磷。

鱼塘水生生态系统

鱼塘水生生态系统本身有很强的净污能力，在水产养殖水体的处理中完全可以利用鱼塘对污染物的净化能力来净化污水。养殖水体的综合利用主要是用池塘的自净能力和鱼类生理特性，如充氧、鱼藻共生系统、鱼类白天和晚上不同活动时间混养、耐污能力不同鱼类混养和对鱼类生理修正。Kirke从曝气方面进行了研究，对鱼塘采用风力曝气;Logsdon从改变水生植物结构着手，利用浮萍对氮和磷的吸收(1 km2的浮萍能吸收约802 kg氮和146kg的磷)和对重金属的累积能力处理水产养殖水体。Wang用双壳类去除藻类，沉降法去除悬浮物，通过虾塘、蚝形成水的循环利用。Umble等用鱼塘处理城市污水二级处理出水，利用二级处理出水提供的营养，调节营养比例(N∶P在16~23)，使得水生植物繁殖，作为鱼类的食料。养殖水体的综合利用的安全是人们关心的问题，Adamsson等进行的研究结果表明，只要投加饲料成分恰当，影响不大，但从保守的观点来说，有待于进一步证实。

生物工程在水产养殖废水处理中的应用

伴随着生物技术的发展，水产养殖业越来越多地运用生物工程技术来减少废水排放量和污染物数量。比如用微生物发酵生产和遗传工程技术将合成特定氨基酸的基因克隆进入微生物的细胞质中，然后借助微生物的增殖来生产蛋白质鱼类饲料，可以提高鱼对饲料的利用率，降低氮的排泄物，减少废水中氮的浓度；利用生物筛选技术和基因工程培育一些去污能力强的植物(特别是藻类)和微生物来净化水产养殖废水；利用生物工程对鱼类进行生理修正，使鱼类提高耐污能力和减少排泄物，比如Phelps培育的鱼类对沙门氏菌属形成抗体，这种鱼类就可以在污染水体中生长。郑耀通等对具有高效净化水产养殖水体的紫色非硫光合细菌进行了分离和筛选，筛选出来的紫色非硫光合细菌既有很强的净水能力，又是鱼类的饲料。目前国内的研究主要集中在光合细菌在水产养殖水体净化中的应用。

水产养殖废水的循环利用工艺流程

进行水处理装置有多种，其结构各不相同，其工艺流程也不一样，下面介绍几种典型的流程。鱼池排水→集水池塘→氧化池→沉淀池→增温增氧池→鱼池回用的工艺在德国使用较多，这种工艺流程中氧化池为生物转筒，水力负荷4.5~5.4 m3/m3.d，沉淀池回流50%~100%到氧化池。鱼池排水→沉淀池→升流式生物滤池→淋水塔式增氧→加热、消毒→鱼池回用的工艺在加拿大使用较多，在沉淀池能够去除60%的SS，在升流式生物滤池的填料粒径为1~10 mm左右，可以去除99%氨氮，新鲜水/回用水为1/9。鱼池排水→充氧→升流式石灰岩滤池→沉淀池→增氧→回用的工艺在美国使用较多，其中新鲜水/循环水为1/5。鱼池排水→升流式碎石滤池→降流式碎石滤池→增温池→回用的工艺在上海集约化水产养殖业水体循环中使用较为普遍，其中滤池水力负荷110.5~140.0 m3/m3。鱼池排水→集水池→升流式沸石滤池→降流式沸石滤池→补充新鲜水、调温→鱼池回用在北京集约化水产养殖业水体循环中使用较多，其中滤池水力负荷为150~194m3/m3。

在水产养殖废水处理中的生物修复技术

目前国内外使用最多的微生物净化技术是投菌技术和生物膜技术等。投菌技术是直接向污染水体中接入外源的污染降解菌，然后利用投加的微生物激活水体中原本存在的可以自净的、但被抑制而不能发挥其功效的微生物，并通过它们的迅速增殖，强有力地钳制有害微生物的生长和活动，从而消除水域中的有机污染及水体的富营养化。目前国内外常用的有集中式生物系统(central biological system，CBS)、高效复合微生物菌群(EM)及固定化细菌等技术。

CBS技术是由美国CBS公司的科学家开发研制的一种高科技生物修复技术，它是由几十种具备各种功能的微生物组成的一个良性循环的微生物系统。重庆桃化溪在2000年3-4月间曾使
用CBS技术净化河水。结果显示，BOD的去除率为83.1%~86.6%，COD的去除率为74.3%~80.9%，氮的去除率为53%~68.2%，磷的去除率为74.3%~80.9%，净化效果十分明显。固定化微生物技术是通过一定的包埋方式将生化处理菌种固定在一个适宜其繁殖、生长的微环境中的技术，从而达到有效降解养殖废水中某些特定污染物的目的。目前一般是经过富集、培养、筛选得到的高密度生化处理混合菌，包埋在海藻酸钠、PVA等凝胶材料中，结果使天然海水环境中相对贫乏的菌种在包埋体系中形成优势菌种，并且使包埋体系中的生化处理菌不易随意流失，从而达到有效处理养殖废水的目的。由于固定化微生物密度高、活性强、反应速度快，与常规的微生物挂膜生化处理技术相比，对氨氮和某些难生物降解有机物具有显著去除作用，因此该技术有望成为海水工厂化养殖废水处理的重要生化处理技术。

生物膜技术是废水连续流经固体填料(碎石、塑料填料等)，在填料上就会生成生物膜，生物膜繁殖着大量的微生物，起到净化废水的作用，生物膜法有多种处理构筑物，其中有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化和生物流化床等。也可通过共代谢作用，利用微生物和植物或动物的共同作用来得到除污效果。

植物作用

大型藻类能通过光合作用吸收固定水体的C、N、P等营养物质来合成自身，同时增加水体溶解氧。对大型海藻化学成分的分析表明，大型海藻组织中具有丰富的氮库，可以高效地吸收储存大量的营养盐。大型海藻组织中的营养库一般包括:无机氮库、氨基酸氮库和非蛋白可溶性有机氮库(如叶绿素、藻红素等)、蛋白质氮库(如酶类)等。在小水体的鱼类养殖系统中，利用海藻吸收养殖废水中的无机营养盐，能减少水体中约50%的NH4-N，同时海藻的净产量可以提高18%，另外，大型海藻对污染环境也具有较强的耐受力和清洁作用，有报道表明在受金属和有机污染的海区种植大型海藻，可以提高水体DO，降低BOD、POC以及铜、锌、铅和镉等金属含量，促进污染区环境的恢复。藻类可以有效地富集和降解农药、烷烃、偶氮染料、淀粉、酚类、邻苯二甲酸酯及金属有机染料物等多种有机化合物。

水生动物作用

近年来，国内外许多学者和研究人员致力于利用水生动物对水体中有机和无机物质的吸收和利用来净化污水，通过水生动物直接吸收营养盐类、有机碎屑、细菌和浮游植物，取得明显的效果。能净化污水的水生动物主要有滤食性鱼类，双壳贝类以及水氵蚤等小型浮游动物等。

鱼类的净化作用　遮目鱼在海中生活时以底栖藻类及多细胞植物碎屑为饵，它是我国台湾省虾池中混养的主要鱼类，另外，梭鱼、鲻鱼、莫桑比克罗非鱼等也能利用藻类及有机碎屑，可与对虾混养，起净化水质的作用。据对鲻鱼食性分析，腐败有机物占38%~50%，砂粒28%~30%，蓝绿藻12%~16%，硅藻15%~18%，无脊椎动物0.2%~2%(费鸿年，1960)。

双壳贝类的净化作用　双壳贝类多是滤食水中的浮游生物、有机碎屑等饵料的，通过其滤食活动，起到净化水质的作用。在对虾养殖池塘中，可混养缢蛏、牡蛎、文蛤、扇贝等，来减轻池水的富营养化，而且其本身也具有较高的经济价值。据张德玉报道(1991)虾池混养适量扇贝会起到净水的作用，放养扇贝前化学耗氧量在6.5mg/L，放养扇贝后到8月10日降到2.70mg/L，8月15日降到2.24 mg/L。

水氵蚤等小型浮游动物的净化作用　水氵蚤等小型浮游动物的食物主要是细菌、单细胞藻类和有机碎屑等，其滤食活动也有净化水质的作用。

固定化微生物

固定化微生物技术是20世纪60年代发展起来的一门新兴生物技术。该技术利用物理或化学的措施将游离微生物细胞或酶定位于限定的空间区域，并使其保持活性从而反复利用，具有效率高、稳定性强、反应易控制、对环境耐受力强、保持菌种高效等优点。目前经常采用的生物固定化方法主要有吸附法、包埋法、交联法和共价结合法，尤以包埋法和吸附法最为常用。选择合适的固定化细胞载体是这项技术的关键，固定化细胞载体主要有天然高分子凝胶载体(琼脂、海藻酸钙等)和有机合成高分子凝胶载体(如聚乙烯醇PVA、聚丙烯酰胺ACAM等)。因为PVA凝胶具有无毒、廉价、对细胞活性损伤小、抗微生物分解和机械强度高等特点，被认为是目前最有效的固定化载体之一。Nagadomi等使用由PVA-硼酸和海藻酸材料固定化的光合细菌处理水产废水，试验结果表明，固定化PVA球的水质净化能力比海藻酸盐固定化球强。

目前对处理水产养殖废水的固定化菌株研究得较多的是光合细菌和硝化细菌。将光合细菌同载体结合并固定化，不仅可以增强沉降性，使水质净化效率提高、稳定性增强，微生物质量分数提高；同时还具有抗环境因子影响能力强，可长期保持包埋菌占优势而防止其它有害菌生长等优点。郑耀通等[16]净化模拟养殖水质的试验结果表明，经PVA、SiO2、CaCO3、海藻酸钠组成的凝胶液固定化后的光合细菌可显著提高氨氮和COD的去除率，并能增加溶解氧。加入固定化光合细菌15d后，氨氮含量下降98.9 %，溶解氧增加63.4%，COD去除率为70.6%。由此可以看出，固定化光合细菌在去除氨氮、有机物质和增加溶解氧方面有明显的优越性。硝化细菌主要用于生物脱氮。黄正等选用PVA作为硝化细菌包埋体，添加适量粉末活性炭包埋固定化硝化污泥，制备固定化小球，经6周驯化后处理养殖废水，COD的去除率为74.9 %，氨氮的去除率达82.5 %。Kim等为评估固定化硝化细菌处理海水循环养殖系统废水的脱氮特性，以PVA-硼酸法制备凝胶固定硝化细菌，试验结果表明，运行30~40 d后，氨氮的去除率达98%，亚硝酸盐的累计质量分数从6 mg/L降到0.1 mg/L以下；当海水盐度不同时，硝化细菌的活性恢复时间相同；在条件适宜、RHT为0.3 h时，氨氮的最高去除率可达82 g/m3.d。可见固定化硝化细菌技术对处理海水循环养殖废水表现出很好的脱氮效果。

藻类固定化技术起始于20世纪80年代，与游离藻类相比，固定化藻类具有细胞密度高、反应速度快、运行稳定可靠、藻细胞流失少等优点。严国安用海藻酸钙凝胶包埋固定斜生栅藻净化废水，试验结果表明，固定化斜生栅藻对氨氮和正磷酸盐的净化效果明显高于未固定斜生栅藻。W ilkinson对活性藻类的固定化研究结果表明，固定化藻类对重金属的去除效率要比悬浮藻高，速率更快。藻类固定化技术在废水处理中具有广阔的应用前景，但是，该技术目前主要处于实验研究阶段，在实际应用中还存在许多问题，如对固定化微生物的净化机制及其保存、批量生产等的研究尚未完善。

微生物固定化技术能够有效净化养殖水体，降低环境污染并有利于建立高效率的循环养殖系统，降低生产成本，从而促进养殖业的发展。相信经过不断的研究和改进，固定化微生物技术一定能在养殖废水生物处理的实际应用中发挥巨大潜力。