2种微藻对养殖水体中氨氮和亚硝态氮的净化作用

在水温26℃下采用室内培养法,将蛋白核小球藻和斜生栅藻分别置于0.5、1.0、2.0、4.0、8.0mg/L 5种质量浓度的氨氮(NH_4~+-N)和亚硝态氮(NO_2~--N)的培养液中,培养14d,每隔2d分别测定培养液中NH_4~+-N和NO_2~--N的质量浓度和藻类密度。试验结果表明,在8.0mg/L时蛋白核小球藻对NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率最高,分别为82.5%和75.75%;而斜生栅藻在4.0 mg/L时对NH_4~+-N的去除率最高,为86.75%;在0.5mg/L时对NO_2~--N的去除率最高,为83.75%。在高质量浓度NH_4~+-N和NO_2~--N时蛋白核小球藻的扩繁速度更快,而斜生栅藻则在中低质量浓度NH_4~+-N和NO_2~--N溶液中更易增殖。利用不同藻类特性增殖藻类净化养殖水体中的NH_4~+-N和NO_2~--N具有很好的应用前景。     

凡纳滨对虾循环水养殖系统应用研究

以凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)室内工厂化流水养殖(IIFA)为对照组,通过养殖场凡纳滨对虾循环水养殖(RAS)试验(85 d)比较不同养殖模式对凡纳滨对虾的生长性能、养殖水体水质影响,探究循环水养殖系统(RAS)的硝化效率变化。结果显示:RAS的凡纳滨对虾存活率(74.58%±1.74%)、饲料转化率(70.56%±3.82%)、产量(3.91±0.49 kg/m~3)显著高于IIFA的凡纳滨对虾存活率(66.90%±3.80%)、饲料转化率(67.14%±3.25%)、产量(3.47±0.42 kg/m~3)(P0.05)。对虾RAS可以将养殖水体化学需氧量(COD)、氨氮(NH_4~+-N)和亚硝酸盐氮(NO_2~--N)质量浓度稳定在较低水平(5.92、0.60和1.14 mg/L);对照组的COD呈现上升趋势,最高升至15.37 mg/L,NH_4~+-N和NO_2~--N质量浓度在较大范围(0.20～2.90 mg/L和0.19～6.97 mg/L)内波动。然而,对虾RAS养殖水体NO_3~--N和总氮呈现逐渐上升的趋势,最高分别升至25.98和33.55 mg/L;对照组养殖水体NO_3~--N(0.94～2.85 mg/L)和总氮(5.95～14.01 mg/L)质量浓度变化则相对较小。对虾RAS对养殖水体硝化作用发挥着至关重要的作用,NH_4~+-N和NO_2~--N去除率分别为23.78%～91.43%和0～27.76%,NO_3~--N累积率则稳定在一定范围(0.57%～4.30%)。研究表明,对虾RAS的应用可有效控制凡纳滨对虾养殖水体关键水质指标,有利于对虾存活率的提高和养殖产量的增加。     

不同pH和滤料对硝化细菌消氨效果的影响

为了解在不同pH和滤料条件下硝化细菌对氨氮(NH_4~+-N)和亚硝酸盐氮(NO_2~--N)的去除效果,通过试验,探讨了5.0~10.0等6个pH梯度以及陶环、珊瑚石、生物刷和生物球等4种滤料的消氨效果。在pH 8.0~9.0时,至试验第7天氨氮去除率分别达99.86%、98.95%,明显高于pH 6.0、7.0和10.0组(去除率分别为66.18%、71.43%和70.51%)。在pH 7.0~9.0时,亚硝酸盐氮浓度的增加小于氨氮浓度的下降,特别是在pH 9.0时两者浓度变化差异明显。生物刷、陶环、珊瑚石和生物球分别在试验的第3、4、6、7天,氨氮去除率达100%。陶环组和珊瑚石组,NO_2~--N质量浓度在达到最高值(9.60 mg/L和10.00 mg/L),之后开始逐步下降。生物刷组和生物球组在达到最高值(9.55 mg/L和11.00 mg/L)之后基本维持不变。结果表明:硝化细菌适宜碱性的环境条件(pH 8.0~9.0),水体pH 9.0最有利于硝化细菌对NH_4~+-N和NO_2~--N的去除。不同滤料对硝化细菌去除NH_4~+-N和NO_2~--N有不同的影响。陶环对硝化细菌去除NH_4~+-N和NO_2~--N都有良好效果,生物刷只对去除NH_4~+-N有良好效果,珊瑚石只对去除NO_2~--N有良好效果。多种滤料配合使用有利于产生优势互补的效果。     

水力停留时间对厌氧反应器脱氮效果的影响

本研究使用自主设计的厌氧反硝化器,以斜发沸石为填料,自然挂膜,与循环水养殖系统一级生物滤池串接,探索不同水力停留时间(HRT)下反应器的脱氮效果。结果显示,在实验过程中,反应器对无机氮(IN)、总氮(TN)均有较好的去除效果。在低水力停留时间(HRT7.43h)下,反应器主要去除的是氨氮(NH_4~+-N);高水力停留时间下(HRT≥7.43h),反应器主要去除的是硝酸盐氮(NO_3~–-N)。当HRT为17.52h时,反应器的脱氮效果最好,NO_3~–-N去除率为77.48%。此后,HRT延长,脱氮效果下降。脱氮效果越好,亚硝酸盐氮(NO_2~–-N)、NH_4~+-N积累越严重,NO_2~–-N最先开始积累。本研究可为厌氧反硝化装备的开发提供参考。     

抗弧菌光合细菌的分离鉴定及对氨氮和亚硝态氮的降解特性

该研究采用双层平板涂布法和划线法,从不同地区的海洋环境样品中分离纯化光合细菌,以副溶血弧菌(Vibrio parahemolyticus)、创伤弧菌(V.vulnificus)、鳗弧菌(V.anguillarum)为指示菌,采用牛津杯法测定海洋光合细菌菌株的抑菌作用,采用靛酚蓝分光光度法和盐酸萘乙二胺分光光度法测定不同菌株对氨氮(NH_4~+-N)和亚硝态氮(NO_2~--N)的降解作用,筛选出具有抗弧菌并高效降解NH_4~+-N和NO_2~--N复合功能的优良菌株。结果显示,从30个海水、海泥等样品中分离得到3株光合细菌,分离自连云港车牛山岛海水样品的菌株P-3,对3种弧菌均具有较强的抑制作用,其中对鳗弧菌的作用最强,抑菌圈直径为5.3 mm。3株光合细菌均具有一定的降解NH_4~+-N和NO_2~--N作用,菌株P-3的降解作用最强,在含有50 mg·L~(-1) NH_4~+-N和NO_2~--N的培养基中培养4 d,降解率分别为89.68%和94.98%。经形态学观察、生理生化试验和16S rDNA序列分析,确定P-3为沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)。     

持续充氧对养殖池塘上覆水—泥水界面—沉积物间隙水中离子垂直分布的影响

为研究底部充氧对养殖系统上覆水—泥水界面—沉积物间隙水中离子垂直分布的影响,在室内条件下构建模拟装置,设充氧组(实验组)和未充氧组(对照组),每组4个平行,利用Peeper技术分别采集各装置中第0、1、4和7天,上覆水—泥水界面—沉积物间隙水整个垂直剖面的原位水样,然后应用微量分光光度法测定样品中的NH_4~+-N、NO_3~-N、NO_2~--N、PO_4~(3-)-P和SO_4~(2-)-S浓度。结果显示:(1)短期充氧对NH_4~+-N在上覆水和沉积物间隙水中的垂直分布特征影响不显著;(2)充氧可使沉积物上覆水和表层沉积物(0~2 cm间隙水中的NO_3~--N浓度大幅升高;(3)硝化作用的中间产物NO_2~--N,由于不能和氧气大量共存,其平均浓度的最大值由未充氧前出现在上层上覆水,逐渐转变为在表层沉积物1 cm深处;(4)充氧促进了沉积物对PO_4~(3-)-P的吸附和固定,显著降低了其在上覆水和表层沉积物(0~2 cm)间隙水中的浓度;(5)充氧通过化学和生物途径氧化了系统中还原性含硫物质,大幅升高了上覆水和表层沉积物(0~2 cm)间隙水中的SO_4~(2-)-S的浓度;(6)主成份分析(PCA)表明,持续充氧1、4和7 d显著改变了上覆水的理化性质,其中第4天和第7天的数据与对照组差异最大,相对于上覆水,充氧对沉积物间隙水的总体影响不显著。研究表明,底部充氧可降低引起池塘富营养化PO_4~(3-)-P的浓度,提高了氧化性离子NO_3~--N、NO_2~--N和SO_4~(2-)-S的浓度,显著改变了上覆水和表层沉积物间隙水的理化性质,是养殖池塘水质调控和环境修复的一种有效方法。     

HACH速测法与国标法测定对虾养殖水体氮磷含量的比较

为探讨HACH速测法检测对虾养殖水体氮磷含量的可行性,应用HACH速测法和国标法(GB 17378.4-2007)检测对虾池塘水体NH_3-N、NO_2~--N和PO_4~(3-)含量,分析两种方法测定结果及其相互关系;并研究了对虾养殖池塘水样直接过滤测定、过滤低温冻存和低温冻存过滤三种处理方法对NH_3-N、NO_2~--N和PO_4~(3-)检测结果的影响。结果显示,HACH速测法检测NH_3-N、NO_2~--N和PO_4~(3-)的标准曲线线性良好,检测结果与国标法检测结果差异显著(P0.05),但两者之间有显著的线性关系,线性方程分别为Y(NH_3~-N)=0.891X(NH_3~-N)-0.006;Y(NO_2--N)=1.657X(NO_2~--N)+0.004;Y(PO_4~(3-))=0.901X(PO_4~(3-))-0.018(Y为国标法检测值,X为HACH速测法检测值);HACH速测法检测养殖水体的结果利用建立的函数方程进行换算,获得的计算值与国标法检测值无显著性差异;经三种方法处理后的对虾池塘水体NH_3~-N、NO_2~--N检测值之间无显著差异,但经冻存处理两组水样的PO_4~(3-)含量显著低于直接过滤检测组PO_4~(3-)含量,冻存处理组之间PO_4~(3-)含量无明显差异。结果表明,HACH速测法可用于检测养殖水体NH_3-N、NO_2~--N和PO_4~(3-)含量,但检测结果需要经函数转化;为保证水样检测结果的准确性,待检水样需要采取合适的保存方式或者立即进行测定。     

3种氮源加富对半叶马尾藻幼苗生长和生化组成的影响

为了探讨硝氮(NO_3~--N)、氨氮(NH_4~+-N)和尿素氮(Urea)3种氮(N)源对半叶马尾藻(Sargassum hemiphyllum)幼苗生理特性的影响,在实验室条件下,把幼苗分别置于不同N源浓度中培养24 d,而后测定藻体的生长和生化组成含量。结果显示,不同N源和N浓度对幼苗的生长和部分生化组成有显著影响。3种N源加富均能促进幼苗的生长和组织N的增加,相对生长速率随着N浓度的升高而增加,在浓度为25~150μmol/L组中,幼苗的组织N增加量接近或超过每天以最大速率生长的N需求(0.032%/d);在浓度为50μmol/L时,相对生长速率达到最大值,Urea组的最大相对生长速率显著低于NO_3~--N和NH_4~+-N组;在浓度为10、25μmol/L时,NH_4~+-N组幼苗的相对生长率显著高于相同浓度下的NO_3~--N组,而在浓度为50~150μmol/L时则相反。除了最高浓度组(150μmol/L),随着N浓度的升高,幼苗光合色素、可溶性蛋白和组织N含量逐渐增加,而可溶性糖含量逐渐降低;在相同N浓度下,NO_3~--N加富幼苗的可溶性糖、叶绿素a和叶绿素c含量最高,NH_4~+-N加富时,可溶性蛋白和组织N含量最高,而Urea加富下墨角藻黄素含量最高。当NH_4~+-N浓度增加至150μmol/L时,幼苗的生长和可溶性蛋白含量下降幅度最大。研究表明,将培养水体中NO_3~--N加富至50~150μmol/L或NH_4~+-N加富至25~100μmol/L时,可有效促进半叶马尾藻幼苗的生长、光合作用和物质积累,为室内幼苗顺利度夏培育提供保障。     

竹子填料海水曝气生物滤器除氮性能

生物滤器是循环水养殖系统的关键水处理单元,主要用于去除水体中水溶性的氮化物.采用人工模拟海水养殖废水,在系统运行的水力停留时间HRT为1h,水温为18～25 ℃,气水比为3∶1,初始C/N＝3∶1,pH为8.05～8.53条件下,对竹子填料浸没式生物滤器的挂膜过程和稳定运行阶段系统去除氨氮的运行特性,以及挂膜过程中的硝化细菌群落变化进行了实验研究.结果表明,在较低的NH+4-N浓度条件下,采用竹子填料的生物滤器有较快的挂膜速度,挂膜成功后滤料表面上生长的氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌的数量分别为4.5×105、1.5×105(光面)和1.1×106 CFU/ml(粗面).具有较高且稳定的氨氮去除效果,氨氮去除效率达到80%,出水浓度小于0.06 mg/L,满足海水循环养殖系统中的应用要求.     

樟湖库湾鱼类网箱养殖区水体氮的时空变化特征

为研究网箱养殖区水体氮的时空变化特征,于2016年6月—2017年5月在樟湖库湾网箱养殖区和非网箱养殖区共设置5个站位,每月采集1次表、底层水,测定和分析总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、亚硝态氮含量(NO_2~--N),并以探讨网箱养殖区不同水层各形态氮的季节变化及相关关系。结果表明,网箱养殖区NO_3~--N和底层水体中TN含量高于对照区,但表层水体中TN和NH_4~+-N年平均含量低于对照区;养殖区和对照区水中无机氮的主要形态均以NO_3~--N为主,其次是NH_4~+-N,NO_2~--N最少,TN和三种无机态氮的季节变化趋势一致。网箱养殖区表层水体中各形态氮呈现极显著相关性(P0.01),对照区除表层水体中TN与NO_3~--N、底层水体中TN与NH_4~+-N极显著相关(P0.01)外,其余形态氮之间相关性不显著(P0.05)。     

生物强化移动床生物膜反应器处理水产养殖循环水初步研究

利用自制的硝化细菌菌剂促进移动床生物膜反应器(Moving bed biofilm reactor,MBBR)的挂膜启动,分析不同载体氨氮负荷、碳氮比条件下反应器运行状况,并进一步进行了实验室模拟循环水养殖草金鱼实验。结果显示,利用自制硝化菌剂能够完成整个移动床反应器的启动过程,在接种15 d后使循环出水氨氮稳定在1 mg/L以下。单位体积载体氨氮负荷实验表明,MBBR能够在100 mg TAN/(L填料·d)条件下,使出水满足一般水产养殖水质要求(氨氮0.5 mg/L,亚硝氮0.1 mg/L)。进水碳氮比在1以内时MBBR能够稳定高效运行。在实验室模拟循环水养殖过程中,经菌剂强化的MBBR能维持循环出水氨氮低于0.5 mg/L,亚硝氮低于0.05 mg/L。     

池塘循环水生态养殖效果分析

用多种生物修复技术结合池塘工程改造手段,构建封闭型池塘循环水生态养殖系统。养殖水体的水质指标监测结果表明,该循环系统对TN、TP、NH4+-N及CODMn的平均去除率分别达62.89%、60.24%、56.52%、47.81%,具有很好的净化效果,能够满足养殖用水的要求,在整个养殖过程中实现了养殖尾水零排放。该循环水养殖模式符合当前太湖保护的规划要求。     

抽屉式生物滤器在漠斑牙鲆循环水养殖中的效果研究

采用自行设计的抽屉式生物滤器应用于漠斑牙鲆(Paralichthys lethostigma)闭合循环水养殖系统,研究其对循环养殖水的处理效果及漠斑牙鲆的增重和饲料利用率的影响。结果表明:经过60 d的循环水养殖,漠斑牙鲆从初始时的(225.4±11.9)g增加到结束时的(337.5±10.3)g,增重率49.97%;试验饲料系数1.06,养殖密度24.1 kg/m3,成活率100%;抽屉式生物滤器对于NH4+-N、NO2--N和COD去除率分别为(10.61±1.88)%、(14.90±3.06)%和(16.11±1.70)%,可满足漠斑牙鲆养殖水体的水质要求。     

循环水养殖半滑舌鳎成鱼摄食活动对主要水质因子的影响

在封闭循环水养殖条件下,半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis Günther)的平均养殖密度(15.07±0.22)kg/m3,观测半滑舌鳎的呼吸频率,检测养殖水体中溶氧、氨氮、亚硝酸氮等24 h内摄食和代谢的变化规律。结果表明:(1)半滑舌鳎摄食前、后的呼吸频率平均值分别为27.3次/min和34.7次/min,摄食后的呼吸频率显著高于摄食前;(2)投喂前、后2.5 h内,水中溶氧一直处于下降趋势,在摄食2.5 h后,水中溶氧处于稳定的上升趋势;(3)投喂后,氨氮、亚硝酸氮浓度显著增高,2.5 h后达到峰值,随后缓慢降低,在下次投喂前0.5 h达到最低值。说明半滑舌鳎摄食活动对循环水养殖水质的影响呈现规律性,也说明循环水养殖模式可以满足半滑舌鳎对水质的基本要求。     

3种滤料生物滤器的挂膜与黑鲷幼鱼循环水养殖效果

采用微生态净水剂作为菌种,对3种生物滤料(陶环、弹性毛刷和爆炸棉)构建的生物滤器进行生物膜培养,并以3种生物滤器为基础构建简易循环水养殖系统,进行黑鲷(Sparus macrocephalus)幼鱼养殖实验。结果表明,陶环生物滤器、弹性毛刷生物滤器和爆炸棉生物滤器的生物膜成熟时间分别为25 d、32 d和28 d。黑鲷幼鱼经过40d的饲喂,3个实验组鱼的体质量与对照组相比,均差异显著(P<0.05),成活率均达到95%以上;实验组鱼血清溶菌酶(LSZ)活性和肝组织总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性均显著高于对照组(P<0.05);实验组鱼体消化道内菌群数量及其多样性要明显高于对照组。结果表明,不同滤料在相同工况条件下挂膜成熟时间不同;微生态净水剂作为挂膜菌种效果良好;循环水系统养殖模式不仅可以提高鱼体的生长速度,还能增强鱼体免疫性能。     

罗非鱼循环水养殖系统中一株肺炎克雷伯氏菌的分离鉴定及其脱氮性能研究

实验从山东德州市一罗非鱼(Oreochromis niloticus)养殖场循环水养殖系统的脱氮池中分离到一株具有高效脱氮特性的菌株(编号DZYC02),分别以葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉、丁二酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠为碳源,研究了碳源种类对菌株DZYC02脱氨氮效果的影响;同时以蔗糖为碳源、NH4Cl为氮源,研究了不同碳氮比、初始pH及盐度对该菌株脱氮效果的影响。结果显示:菌株DZYC02在以柠檬酸钠为碳源、C∶N≥15、pH 5~7、盐度0~15的条件下具有良好的脱氮效果,24 h内对浓度为20 mg/L的NH+4的去除率达100%,48 h内对浓度为20 mg/L的NO-2去除率高达100%;将该菌采用浸泡方式感染斑马鱼(Danio rerio)进行生物安全试验,结果显示菌株DZYC02对斑马鱼表现出较好的安全特性。分别用Biolog细菌鉴定方法和16S rDNA序列分析比对法对该菌进行鉴定,结果显示菌株DZYC02为一株肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)。     

河蟹青虾混养池塘循环水净化效能的初步分析

在河蟹青虾混养池塘构建封闭式循环水养殖系统,并对其净化效果和养殖效益进行了初步研究。结果表明：该系统对水体TN、TP、NH4＋-N和CODMn的平均净化效率分别为27.33%、56.14%、43.91%和39.59%。经湿地净化后的水质能够达到GB3838-2002地表水Ⅲ类排放标准,平均纯收益达53769元/hm2。     

循环海水养殖系统中生物膜快速形成的模拟试验

在20L水箱中加入15L人工污水模拟工厂化循环水养殖系统的生物滤池,采用优势菌种挂膜法,对滤材种类、混合菌液添加比例及接种次数等条件进行了优化,确定了快速挂膜的最佳实验室工作条件。在21d内对试验水体中的NH+4、NO-3和NO-2进行了监测。试验结果显示,最优试验条件为使用塑料弹性滤材作为生物膜载体,每7d接种1次优势菌液,硝化细菌∶反硝化细菌∶芽孢菌∶动胶菌添加比例为2∶1∶1∶1,在此条件下,第7d开始形成生物膜,第14d生物膜基本形成,第21d形成均匀完整的生物膜。成熟的生物膜在15d内对水体NH+4的最大降解量可超过5.00mg/L,即成熟生物膜降解NH+4的速率为每日降解超过0.50mg/L。当初始NH+4为5.00~10.00mg/L,成熟生物膜对NH+4和NO-2的降解能力在15d内可达到上限。     

微生物固定化载体筛选及其水质处理效果研究

为得到吸附能力强、水质处理效果良好的微生物固定化载体,本实验沸石、火山石、陶环、核桃壳、牡蛎壳五种不同载体对蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus,NY5株)的负载性能,以及在以养殖废水作为空白对照,游离NY5作为阳性对照的条件下,不同载体固定NY5对养殖的处理效果,并利用主成分分析法对水质处理效果进行综合评价。结果显示:沸石和牡蛎壳对NY5的负载性能较好,载菌量分别达1.25×10~9、9.0×10~8CFU/g;在养殖废水处理方面,火山石NY5组第7天、牡蛎壳NY5组第21天时NH_4~+-N浓度与空白对照相比分别降低53.4%、56.6%;火山石NY5组第7天时NO_3~--N浓度与空白对照相比降低87.9%;第28天时火山石NY5组、牡蛎壳NY5组NO_2~--N浓度与空白对照相比分别降低90.1%、80.2%;第14天时火山石NY5组TN浓度与空白对照相比降低51.6%。从主成分分析的结果也可以看出,火山石NY5组和牡蛎壳NY5组对养殖废水综合处理效果较好。