水產(chǎn)養(yǎng)殖中生物濾器的應(yīng)用研究.pdf

1、循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)(RAS)在國(guó)外水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中占重要地位，相關(guān)研究起步較早，相對(duì)比較全面。隨著我國(guó)水資源短缺及水體富營(yíng)養(yǎng)化情況越來越嚴(yán)重，養(yǎng)殖生物疾病頻發(fā)，水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)自身養(yǎng)殖水體及周圍水域的污染越來越引起人們的關(guān)注，RAS也越來越受到重視。生物濾池是RAS的核心設(shè)備，利用其中培養(yǎng)的生物膜來去除養(yǎng)殖產(chǎn)生并對(duì)養(yǎng)殖生物有毒的氨和亞硝酸鹽。生物濾器中的生物濾料是生物膜微生物附著生長(zhǎng)的載體，是影響生物膜結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響生物濾器效率的主要因素之一。因此，本

2、論文就生物膜培養(yǎng)過程中水質(zhì)指標(biāo)的變化規(guī)律，生物濾料的選擇，生物濾器中的氨氮降解動(dòng)力學(xué)，錦鯉養(yǎng)殖對(duì)水體產(chǎn)生的負(fù)荷，及選用珊瑚砂作為濾料的生物濾器所能承受的錦鯉養(yǎng)殖量等方面進(jìn)行了研究。 為了確保試驗(yàn)中總氮(TN)測(cè)定的準(zhǔn)確性，首先就堿性過硫酸鉀(K2S2O8)消解紫外分光光度法測(cè)定TN時(shí)空白吸光值過高的影響因素進(jìn)行了分析研究，通過試驗(yàn)確定蒸餾水及K2S2O8的純度是影響空白吸光值的關(guān)鍵因素。選用普通蒸餾水雙蒸去離子后的高純水及純度大

3、于99.0％的進(jìn)口KES2O8或國(guó)產(chǎn)分析純K2S2O8二次重結(jié)晶配制成的溶液，其余步驟參照國(guó)標(biāo)介紹的方法，即可保證空白吸光值達(dá)到要求，即小于0.030。 選用材質(zhì)相差較大的五種生物濾料--纖維棉、塑料棉、塑料球、珊瑚砂、陶瓷環(huán)等自制5個(gè)生物濾器，利用錦鯉養(yǎng)殖廢水循環(huán)運(yùn)行，培養(yǎng)生物膜。試驗(yàn)結(jié)果顯示，掛膜過程中，TAN快速下降的同時(shí)，NO2--N快速上升，Alk、pH、PO43--P大幅下降；NO2--N快速下降的同時(shí)，NO3--N

4、快速上升，PO43--P大幅下降，Alk、pH緩慢上升；IMn先降低然后上升后又降低；Ht始終保持上升趨勢(shì)。亞硝化反應(yīng)和硝化反應(yīng)過程中Alk和PO43--P的不同變化規(guī)律體現(xiàn)了兩者本質(zhì)的不同。珊瑚砂濾料為試驗(yàn)濾料中用于養(yǎng)殖水處理的最佳濾料，其優(yōu)點(diǎn)如下：粒徑適中，具有疏松、多孔特性；掛膜最早成功；消耗PO43--P最大：可調(diào)控Alk、Ht；其截污能力適中，既能滿足生物膜微生物生長(zhǎng)需要，又不致造成嚴(yán)重堵塞。 利用掛膜成功后的珊瑚砂濾

5、料進(jìn)行NH3-N降解的動(dòng)力學(xué)研究。人為向曝氣水中添加分析純(NH4)2SO4、K2HPO4配制成不同NH3-N濃度梯度的廢水，利用已掛膜成功的珊瑚砂濾器進(jìn)行循環(huán)處理，NH3-N降解過程中間隔一段時(shí)間取樣測(cè)NH3-N濃度、Alk等水質(zhì)指標(biāo)。結(jié)果顯示，NH3-N初始濃度在6.18.5mg·L-1范圍內(nèi)的NH3-N最終均降至小于0.70 mg·L-1,降解速率常數(shù)為0.2372-0.4132 h-1，比文獻(xiàn)中其他濾料的降解速率常數(shù)低，說明本試

6、驗(yàn)生物濾器中生物膜的Ks值較小，即濾料表面的生物膜與底物NH3-N的親和性強(qiáng)，適宜于處理低濃度NH3-N廢水。而養(yǎng)殖水對(duì)NH3-N的去除要求較高，NHa-N濃度越低越好，所以本試驗(yàn)所用濾料--珊瑚砂適宜用于處理養(yǎng)殖水。本試驗(yàn)得出NH3-N降解速率與NH3-N初始濃度的開方成正比：dc／dt=0.0994CO1/2，R2=0.9902。即NH3-N初始濃度越高，其降解速率越高，此特性保證了高濃度NH3-N的快速降解，適宜于處理養(yǎng)殖水循環(huán)利

7、用。本試驗(yàn)顯示NH3-N降解需消耗大量Alk，以珊瑚砂為濾料，平均每降解單位mgNH3-N需消耗Alk 0.11mmol。所以循環(huán)處理養(yǎng)殖水過程中，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，適當(dāng)添加NaHCO3等補(bǔ)充Alk。選用不同量的珊瑚砂濾料循環(huán)處理利用不同錦鯉養(yǎng)殖量的養(yǎng)殖水，研究錦鯉養(yǎng)殖對(duì)水體產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)鹽等負(fù)荷，產(chǎn)生的有毒物質(zhì)對(duì)錦鯉生理的影響，利用珊瑚砂作為濾料的生物濾器確保NH3-N保持穩(wěn)定低值所能養(yǎng)殖的錦鯉量。結(jié)果顯示，每日每克錦鯉使各水質(zhì)指標(biāo)的增加量分別

8、為，TAN 0.4362±0.020mg、TN 1.0447±0.2871mg、PO43--P0.0497±0.0035mg、TP 0.0927±0.0137mg、 IMn 1.4370±0.2132mg、 Alk0.0409±0.0034mmol；UIA<0.40mg／L，錦鯉健康搶吃，UIA<0.95mg／L時(shí)，錦鯉可維持?jǐn)z食；低負(fù)荷有利于培養(yǎng)生物膜，經(jīng)常反沖洗條件下，每克濾料最大養(yǎng)殖量可達(dá)2.92克錦鯉；14天不沖洗濾料，每克濾料

9、的最大處理量為1.79-1.92g錦鯉。 本試驗(yàn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，可為生物濾器用于養(yǎng)殖水處理循環(huán)利用的運(yùn)行管理提供科學(xué)依據(jù)。TN測(cè)定方法的研究結(jié)果，不僅為養(yǎng)殖水TN測(cè)定，而且為其他水體TN監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度提供了保證。五種濾料的生物膜培養(yǎng)階段各水質(zhì)指標(biāo)的變化規(guī)律體現(xiàn)了硝化細(xì)菌的成熟過程及其不同的反應(yīng)本質(zhì)。利用珊瑚砂作為濾料所得氨氮降解規(guī)律符合水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)氨氮的去除要求。通過生物濾器對(duì)錦鯉的養(yǎng)殖量的研究結(jié)果，建議利用生物濾器循環(huán)處理養(yǎng)殖