海水循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中生物膜生長調(diào)控與水體循環(huán)優(yōu)化研究.pdf

1、高效、環(huán)保的循環(huán)水養(yǎng)殖模式是未來水產(chǎn)養(yǎng)殖的必然發(fā)展選擇，在海水循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中生物濾池實(shí)際運(yùn)行時(shí)常出現(xiàn)啟動慢、耗時(shí)長等問題，影響循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)平均化負(fù)荷設(shè)計(jì)忽略了魚類污染物排放變化規(guī)律，導(dǎo)致養(yǎng)殖水體存在氨氮和亞硝酸鹽氮超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。針對以上問題，本文從海水淡水環(huán)境中生物膜生長、填料表面修飾、成熟填料接種和變速流調(diào)控等方面研究了硝化生物生長特征和關(guān)鍵作用因子以及水體循環(huán)優(yōu)化和調(diào)控措施。論文主要結(jié)果如下:

2、>　　(1)海水環(huán)境中當(dāng)亞硝酸鹽氮濃度分別不小于100mg/L和12mg/L時(shí)氨氧化菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化菌(NOB)活性分別受到抑制，淡水環(huán)境中AOB沒有受到明顯抑制，而NOB抑制濃度不小于50mg/L;游離亞硝酸(FNA)對海水和淡水環(huán)境中NOB活性的完全抑制濃度分別不小于0.05mg/L和0.21mg/L。海水環(huán)境中NOB以Nitrobacter為主而淡水環(huán)境則以Nitrospira為主，鹽度可能降低了Nitrospira對基

3、質(zhì)的競爭能力。然而海水生物膜生物量和胞外聚合物(EPS)蛋白質(zhì)組成含量明顯高于淡水生物膜含量，此點(diǎn)與總有機(jī)碳(TOC)和熒光光譜檢測(3D-EEM)結(jié)果一致，這種現(xiàn)象源于硝化生物膜對鹽度環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制。
　　(2)表面修飾填料可在25d內(nèi)建立完全硝化能力，早于普通空白填料(35d);修飾填料能夠明顯地促進(jìn)NOB在生物膜生長早期定殖過程，避免亞硝酸鹽氮積累，減輕游離亞硝酸(FNA)對AOB和NOB的生長抑制。修飾填料表面物質(zhì)組分變化

4、研究發(fā)現(xiàn)修飾填料表面作用物質(zhì)為蛋白質(zhì)和多糖，這些大分子物質(zhì)為生物膜生長提供潛在的有機(jī)物源和空間結(jié)構(gòu)。
　　(3)利用成熟填料接種生物濾池，接種量越大（如10～15％接種比例）生物濾池啟動越快，越早形成完全硝化能力。然而新生物膜生長(如硝化能力、胞外聚合物(EPS)組分、細(xì)菌豐度等）更易被成熟生物膜抑制，這是由兩者之間基質(zhì)競爭引起的。硝化生物膜生長過程主要產(chǎn)生3種高絲氨酸內(nèi)脂(AHL)(C4-HSL、C8-HSL和3OC8-HSL)

5、，后兩者可能促進(jìn)硝化生物膜生長，因此在充足基質(zhì)的基礎(chǔ)上投加人工AHL是促進(jìn)生物膜快速生長的途徑之一。
　　(4)羅非魚攝食后12h內(nèi)0～4h和8～12h為氨氮排放低谷期(4.2～4.7mg/(h*kg))，4～8h為氨氮排放高峰期(11～12mg/(h*kg));低循環(huán)率下無機(jī)氮濃度高于高循環(huán)率對應(yīng)濃度，排放高峰期總氨氮(TAN)為3.26～3.37mg/L，亞硝酸鹽氮(NO2-N)為1.32～1.45mg/L，超出羅非魚健康生長