海水循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中生物濾料的微生物掛膜與水處理效果研究.pdf

1、本文以人工模擬海水養(yǎng)殖廢水為處理對(duì)象，采用自制海水循環(huán)水模擬裝置，對(duì)6種不同的濾料進(jìn)行生物掛膜及凈水效果分析，探討了影響濾料水處理效果的因素，通過(guò)優(yōu)化掛膜方案縮短掛膜時(shí)間，比較了黑鯛幼魚(yú)在循環(huán)水養(yǎng)殖模式同流水養(yǎng)殖模式下生長(zhǎng)及免疫指標(biāo)的不同，并運(yùn)用PCR-DGGE技術(shù)分析了掛膜成熟后陶環(huán)濾料表面的生物膜群落組成，以期對(duì)海水循環(huán)水養(yǎng)殖模式不同濾料在低氨氮負(fù)荷條件下的生物膜培養(yǎng)及生物凈水方法提供數(shù)據(jù)參考。實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　

2、 1.對(duì)3種不同材質(zhì)和形狀的生物濾料(聚乙烯濾球，珊瑚石，聚丙烯方便面凈水板)做了氨氮?jiǎng)討B(tài)吸附性能的實(shí)驗(yàn)，并探討了3種濾料處理模擬海水養(yǎng)殖廢水過(guò)程中的掛膜情況，對(duì)每種濾料均選擇在31.6m3/(m2·h)、57.3m3/(m2·h)、82.8m3/(m2·h)三種水力負(fù)荷下進(jìn)行氨氮吸附和掛膜實(shí)驗(yàn)，掛膜成熟后試驗(yàn)每種濾料在19 m3/(m2·h)、35 m3/(m2·h)、51m3/(m2·h)、67 m3/(m2·h)和83 m3/(m

3、2·h)5種不同水力負(fù)荷下處理模擬海水養(yǎng)殖廢水的情況，得出不同濾料對(duì)應(yīng)的最佳水力負(fù)荷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，珊瑚石濾料的掛膜成熟時(shí)間明顯短于聚乙烯和聚丙烯材質(zhì)的濾料；水流速率與生物膜厚度呈負(fù)相關(guān)；在生物濾器穩(wěn)定運(yùn)行階段，當(dāng)水力負(fù)荷處于19 m3/(m2·h)～51 m3/(m2·h)時(shí)，不同濾料的濾器對(duì)水體溶解態(tài)無(wú)機(jī)氮和總有機(jī)碳具有較為理想的降解效果。
　　 2.采用微生態(tài)凈水劑作為菌種，對(duì)3種不同材質(zhì)和形狀的生物濾料(陶環(huán)、彈性毛刷和

4、爆炸棉)進(jìn)行生物膜培養(yǎng)，掛膜成熟之后進(jìn)行黑鯛幼魚(yú)的養(yǎng)殖效果實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示：在相同掛膜條件下，三種濾料分別經(jīng)過(guò)25d、32d和28d掛膜成熟。在本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易循環(huán)水系統(tǒng)條件下，黑鯛幼魚(yú)養(yǎng)殖效果良好，經(jīng)過(guò)40d的飼喂，3個(gè)實(shí)驗(yàn)組魚(yú)的體重與對(duì)照組相比，呈顯著性差異(P<0.05)，成活率均達(dá)到95％以上；實(shí)驗(yàn)組魚(yú)體血清LSZ酶活性和肝組織T-SOD酶活性均顯著高于對(duì)照組(P<0.05)；實(shí)驗(yàn)組魚(yú)體消化道內(nèi)菌群數(shù)量及其多樣性要明顯高于對(duì)照組。

5、結(jié)果表明：不同濾料在相同工況條件下掛膜成熟時(shí)間不同；微生態(tài)凈水劑作為掛膜菌種效果良好；循環(huán)水系統(tǒng)養(yǎng)殖模式下不僅可以提高魚(yú)體的生長(zhǎng)速度，還能增強(qiáng)魚(yú)體免疫性能。
　　 3.選擇3種生物膜培養(yǎng)常用的有機(jī)物質(zhì)-葡萄糖、蛋白胨和乙酸鈉作為外加碳源，并采用微生態(tài)凈水劑作為掛膜菌種，在初始總氨氮濃度為10mg/L的條件下對(duì)陶環(huán)濾料進(jìn)行生物膜培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，直至反硝化系統(tǒng)完全建立，探究掛膜成熟的3組生物濾器在3種碳源及4種碳氮比條件下的同步硝化反硝化

6、效果。結(jié)果顯示：采用葡萄糖、蛋白胨和乙酸鈉作為有機(jī)碳源生物膜成熟時(shí)間分別為31d、40d和128d；在初始總氨氮濃度為5mg/L的條件下，碳氮比為4:1時(shí)濾器去除溶解態(tài)無(wú)機(jī)氮的效果最佳，3組濾器在48h時(shí)的TN去除率均達(dá)到85％以上，碳氮比過(guò)高或過(guò)低時(shí)均顯著影響濾器的硝化反硝化性能；添加乙酸鈉在相同情況下具有最好的生物脫氮效果。
　　 4.采用PCR-DGGE技術(shù)從分子生物學(xué)水平上對(duì)硝化反硝化系統(tǒng)完全建立的陶環(huán)濾料表面的生物膜微

7、生物群落構(gòu)成進(jìn)行了初步分析研究。結(jié)果顯示：生物膜樣品中的17株菌株分別屬于α-Proteobacteria和β-Proteobacteria(變形菌綱)、Flavobacteria(黃桿菌綱)和Bacilli(芽孢菌綱)。黃桿菌(Flavobacteriaceaebacterium)、泥灘桿菌屬(Gaetbulibacter.sp)和玫瑰桿菌屬(Roseobacter.sp)等兼性厭氧細(xì)菌與其它好氧細(xì)菌共存于生物膜系統(tǒng)中，說(shuō)明生物膜中同