不同流向对曝气生物滤池处理对对虾养殖污水效果的影响

采用上流式和下流式曝气生物滤池处理凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)养殖污水,连续进行30 d,分析出水水质,并观察系统运行情况和装置污染状况。研究了养殖污水中化学需氧量、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、无机氮及活性磷酸盐6项指标的去除效果。实验结果表明:从养殖污水主要污染物指标的去除效果和稳定性上看,上流式优于下流式曝气生物滤池。在系统进水化学需氧量质量浓度为7.62～8.20 mg/L、氨氮质量浓度为0.62～0.65 mg/L、硝酸盐氮质量浓度为0.54～0.59 mg/L、亚硝酸盐氮质量浓度为0.23～0.27 mg/L、无机氮质量浓度为1.40～1.47 mg/L、活性磷酸盐质量浓度为0.24～0.29 mg/L,水温为25℃～30℃时,上流式曝气生物滤池对养殖污水中6项指标的去除率分别为:45.2%、88.9%、58.5%、78.8%、75.3%和25.1%。可见,对氨氮的去除效果最佳,亚硝酸盐氮和无机氮次之,化学需氧量和硝酸盐氮的去除效果较差,活性磷酸盐去除率最低。     

臭氧对大菱鲆半封闭循环水养殖系统水质净化研究

为设计构建一套半封闭循环水大菱鲆(Scophthalmus maximus)养殖系统,通过向低压喷淋式溶氧器添加一定量的臭氧,探讨臭氧对水质的改善作用.试验结果表明,添加臭氧后,系统能有效及时去除悬浮物,去除率约59％,将系统总悬浮物浓度基本控制在8 mg/L以下；能提高系统的增氧能力,平均每个循环可增加溶解氧约8.38 mg/L；通过向低压喷淋式溶氧器添加0.26 mg/L的臭氧,总氨氮去除率约为18％,亚硝酸盐氮去除率约为8％,杀菌率约为94％.在海水循环水养殖系统中,臭氧不但杀菌效果显著,而且对去除系统总悬浮物、总氨氮和亚硝酸盐氮效果良好.     

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.     

单级生物接触氧化法去除海水养殖废水中的无机氮

利用在填料上人工接种微生物组成的浸没式生物接触氧化单级处理系统对养殖废水进行净化,效果良好。在试验水体体积与处理系统体积之比约为100∶1的情况下,对氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮起始质量浓度分别为4.0 mg/L、1.76 mg/L、800 mg/L,COD质量浓度为16.33 mg/L的养殖废水进行处理,发现处理系统中进行着强烈的硝化和反硝化作用:处理30 h,氨氮质量浓度下降并一直保持在0.1 mg/L;亚硝酸盐氮浓度48 h内,前6 h从1.76 mg/L短暂上升到2.24 mg/L,然后持续下降,最低到0.22 mg/L;对硝酸盐氮的反硝化作用能力也很强,经48 h处理,硝酸盐氮质量浓度从800 mg/L下降到180 mg/L。根据对处理过程中的水质测定,浸没式生物接触氧化单级处理试验系统具有较强的生物脱氮能力。     

循环水养殖系统生物挂膜的消氨效果及影响因素分析

针对工厂化循环水养殖系统,利用海水中的自然净化微生物挂膜,挂膜成功后,形成了很好的硝化作用,进行不同水温、进水氨氮浓度和水力停留时间(HRT)影响因素实验。结果表明,相同的进水氨氮浓度,随着水温的升高,不同水温之间氨氮浓度变化差异显著(P0.05)。在28℃水温时,经过生物膜120 h的净化处理,进水氨氮浓度降低到最低;随着进水氨氮浓度和HRT的增大,氨氮去除率及特殊去除率也不断的增大,但在同一进水氨氮浓度下,氨氮特殊去除率随着水力停留时间的延长反而降低。     

水芹对富营养化水体的净化效果研究

利用聚乙烯板作为浮床栽植水芹(Oenanthe javanica),观测其对4组不同富营养化程度水体的净化效果。结果表明,水芹对总磷(TP)有较好的去除效果,初始浓度越高去除率越低,去除率范围53.3%～84.0%;水芹对低于5mg/L的总氮(TN)有较好的去除效果,去除率也随初始浓度升高而降低,去除率范围36.1%～85.7%,如果总氮浓度过高(达到20mg/L左右),去除效果不明显。试验组氨氮(NH3-N)的浓度虽然有明显的降低,但与对照组比没有明显优势,水芹对亚硝酸盐氮(NO2--N)的去除作用不明显,硝化细菌对氨氮和亚硝酸盐氮的去除起主要作用,水芹通过降低水中总氮水平对氨氮和亚硝酸盐氮有一定间接的去除作用。在整个试验过程中,各组高锰酸盐指数(CODMn)维持在较低水平(<3mg/L),未观察到栽植水芹对高锰酸盐指数的降低作用。     

高效絮凝脱氮除磷菌剂对黄尾鲴夏花培育池水质及生产效果的影响

为解决黄尾鲴夏花培育过程养殖水体中氮、磷等营养物质含量上升的问题，探讨了不同浓度的高效絮凝脱氮除磷菌剂对养殖水体氮、磷去除的效果。30d的水族缸养殖实验验证了当高效絮凝脱氮除磷菌剂的剂量为0.2 mg/L时，养殖水体氨氮的含量始终在0.15 mg/L以下；氨氮去除率可达90.5%～99%,亚硝酸盐氮的含量始终在0.08 mg/L以下，亚硝酸盐氮去除率可达93.8%～99%;总磷去除率可达72.8%～99%;生物絮团在第三天就能形成。此外，通过大田实验得到使用高效絮凝脱氮除磷菌剂培育黄尾鲴夏花成活率可达71.25%～72.5%,养殖效益每亩可达3862.5～3937.5元。表明高效絮凝脱氮除磷菌剂能显著提高耐低温黄尾鲴的苗种成活率和养殖经济效益。     

不同浓度臭氧对循环水养殖系统生物膜活性及其净化效能的影响

本文通过在循环水养殖系统中添加不同浓度的臭氧,研究其对循环水养殖系统生物膜活性及其净化效能的影响.结果显示,当氧化还原电位(ORP)小于450 mV时,氨氮的去除率随着臭氧浓度升高而升高,最高去除率达39.9％,亚硝酸盐氮的平均去除率为28.2％,生物膜菌群的平均存活率为88.1％,生物膜对养殖水体氨氮和亚硝酸盐氮的处理效果良好;当氧化还原电位为500 mV时,经过臭氧24 h处理,氨氮和亚硝酸盐氮的去除率分别由36.5％、28.1％降到12.2％、8.4％,而臭氧4h处理后,生物膜对氨氮和亚硝酸盐氮的去除率分别由47.5％、32.1％降到5.0％、3.3％,水处理效果明显下降,生物膜菌群存活率由88.1％降到31.5％.由此可见臭氧添加浓度对生物膜及净化效能有重大影响.综合试验结果和分析评估,建议封闭循环水养殖系统的臭氧添加量以控制生物滤池内的氧化还原电位低于400 mV为宜,可保证循环水系统的安全性和经济性.     

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。     

甘蔗渣载体填料在海水曝气生物滤池中的应用

为研究甘蔗渣作为载体填料用于海水曝气生物滤池中的可行性,在海水曝气生物滤池中培养生物膜,并以此为基础构建海水养殖排放水处理系统。通过监测水体总氨氮(TAN)、亚硝酸盐氮(NO2--N)等水质指标浓度变化,水体游离细菌与载体附着细菌密度变化,评价甘蔗渣载体生物滤池的降解效果。结果显示,以甘蔗渣为载体的生物滤池挂膜所需时间为26 d,挂膜完成后甘蔗渣附着可培养总菌和芽孢杆菌密度分别为3×108cfu/g和7.8×107cfu/g。在处理养殖水体时,生物滤池中水体氨氮和亚硝酸盐氮浓度分别控制在0.2 mg/L和0.05 mg/L以下,同时,水体中芽孢杆菌数量由3.3×103cfu/L增加至7×104cfu/L,弧菌数量由4.9×103cfu/L下降至3.1×101cfu/L。研究表明,以甘蔗渣为载体的海水曝气生物滤池能快速有效地完成挂膜,并在海水养殖排放水处理中取得较好效果。     

海马齿对海水养殖系统中氮、磷的移除效果研究

大量的外源性饵料和排泄物使海水养殖水体N、P以及有机物大量增加,导致水质恶化,是制约海水养殖业发展的主要因素。通过构建海马齿面积比为3∶2盐度为15的A、B 2组浮床海水养殖系统,以检验海马齿的N、P移除能力。结果显示,当海马齿处于生长启动期,A组和B组的水质指标与对照组之间无显著性差异（P〉0.05）;但当海马齿生长...     

一株高效脱氮菌株的分离鉴定及应用潜力分析

为了获得对虾养殖池塘中高效去除亚硝态氮和氨氮的菌株,采用富集培养分离的方法,从养殖水体中筛选得到1株去除亚硝态氮和氨氮的菌株,培养24 h后的去除率分别为96.17%和88.27%,编号为O-11。基于形态学、分子生物学及生理生化鉴定结果,明确了该菌株基本生物学特征以及可能的分类地位。分离菌株在20~30℃时有利于亚硝态氮的去除,而温度为20~35℃时对氨氮的去除效果较好;分离菌株在盐度小于30的环境中对亚硝态氮的去除能力受盐度变化的影响不大;在碱性环境中分离菌株对氨氮的去除能力较高。安全性检验可知,在菌浓度为10~5~10~8 cfu/mL的菌株O-11对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)是安全的,且在菌浓度为10~5 cfu/mL时能显著提高对虾的存活率,促进对虾生长。这说明,分离菌株O-11在水产养殖水体中有害氮脱除方面具有潜在的应用价值。     

Potential and limitations of ozone for the removal of ammonia, nitrite, and yellow substances in marine recirculating aquaculture systems

The high levels of water-reuse in intensive recirculating aquaculture systems (RAS) require an effective water treatment in order to maintain good water quality. In order to reveal the potential and limitations of ozonation for water quality improvement in marine RAS, we tested ozone's ability to remove nitrite, ammonia, yellow substances and total bacterial biomass in seawater, considering aspects such as efficiency, pH-dependency as well as the formation of toxic ozone-produced oxidants (OPO). Our results demonstrate that ozone can be efficiently utilized to simultaneously remove nitrite and yellow substances from process water in RAS without risking the formation of toxic OPO concentrations. Contemporaneously, an effective reduction of bacterial biomass was achieved by ozonation in combination with foam fractionation. In contrast, ammonia is not oxidized by ozone so long as nitrite and yellow substances are present in the water, as the dominant reaction of the ozone-based ammonia-oxidation in seawater requires the previous formation of OPO as intermediates. The oxidation of ammonia in seawater by ozone is basically a bromide-catalyzed reaction with nitrogen gas as end product, enabling an almost complete removal of ammonia-nitrogen from the aquaculture system. Results further show that pH has no effect on the ozone-based ammonia oxidation in seawater. Unlike in freshwater, an effective removal of ammonia even at pH-values as low as 6.5 has been shown to be feasible in seawater. However, as the predominant reaction pathway involves an initial accumulation of OPO to toxic amounts, we consider the ozone-based removal of ammonia in marine RAS as risky for animal health and economically unviable.     

蕹菜和水鳖对泥质与沙质底养殖水体的净化效果研究

为解决淡水池塘集约化投饲养殖水体的营养物质富集问题,采用围隔试验方法,研究了蕹菜(Ipomoea aquatica)和水鳖(Hydrocharis dubia)两种植物对泥质和沙质两种底质养殖水体的净化效果。研究发现:泥质底水体的氨氮、亚硝酸盐氮和总磷(TP)自净去除率显著低于沙质底,而泥质底水体的高锰酸盐指数(CODMn)自净去除率显著高于沙质底(P<0.05);不同底质水体中,两种植物对水体氨氮、亚硝酸盐氮、总氮(TN)和CODMn的去除率显著高于相应对照组(P<0.05);12.5%与25.0%的水鳖处理对营养物质的去除率基本无显著差异(P>0.05),12.5%的蕹菜与水鳖处理组仅在泥质底水体中水鳖(MSBI)对氨氮的去除率显著小于蕹菜(MKC)以及MSBI对亚硝酸盐氮的去除率显著高于MKC(P<0.05);泥质底水体中植物处理对氨氮、亚硝酸盐氮、TN、TP和CODMn的最大去除率分别为60.07%、54.78%、52.68%、23.96%和47.32%,沙质底分别为72.43%、83.54%、57.20%、37.07%和40.75%;此外,试验末植物处理组水体的所测营养物质均存在一定程度的上升。沙质底水体中氨氮、亚硝酸盐氮和TP等营养物质波动较大且自净去除率高于泥质底;在泥质和沙质底水体中蕹菜和水鳖浮床均具有显著净化作用,本地种水鳖可作为生态浮床的潜力净水植物;浮床应用过程中应加强收割与收获等管理,以避免水体二次污染。     

枯草芽孢杆菌对海水鱼塘生态因子的影响

为探讨枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)在鱼类养殖池塘中的生态作用,采用直接往养殖水体中投放该制剂的方法,研究分析微生物数量及其与环境因子的相关关系。结果显示,枯草芽孢杆菌,实验池数量为0.35×10~3~1.45×10~3cfu/m L,对照池为0.04×10~3~0.08×10~3cfu/m L;浮游植物生物量,实验池为0.094~1.521 mg/L,对照池为0.103~0.763 mg/L,实验池中枯草芽孢杆菌数量和浮游植物生物量均高于对照组。试验鱼塘中枯草芽孢杆菌与硅藻数量呈显著正相关,相关系数0.844(P0.05);当溶氧≥6 mg/L时,枯草芽孢杆菌与亚硝酸盐氮含量呈显著负相关,相关系数-0.915(P0.05)。溶氧过低(2 mg/L)时,枯草芽孢杆菌对亚硝酸盐氮、氨氮没有明显的降解作用;溶氧≥6 mg/L时,对亚硝酸盐氮、氨氮的降解作用明显。研究表明,投放适量浓度的枯草芽孢杆菌能有效改善养殖水体状况,对水质起到进一步净化作用。     

An experimental study on nitrification biofilm performances using a series reactor system

Total ammonia nitrogen (TAN) concentration is often a key limiting water quality parameter in intensive aquaculture systems. Removing ammonia through biological filtration is thus the first objective in recirculating aquaculture system design. In this study, the performance characteristics of a steady-state nitrification biofilm were explored using a series of reactors. Four nitrification kinetics parameters were estimated using the data collected from the experimental system, including minimum TAN concentration, half saturation constant, maximum TAN removal rate and maximum specific bacterial growth rate. Experimental data showed that a minimum TAN concentration was needed to support a steady-state nitrification biofilm. For the temperature of 27.2°C, the mean minimum TAN concentration was 0.07 mg/l. For a single substrate-limiting factor, the relationship between TAN removal rate (R) and TAN concentration (S) was represented by an empirical equation [R=1859(S−0.07)/(S+1.93)]. The characteristics of nitrite oxidation were also demonstrated by the experiment system. The results of this study will help to better understand the characteristics of nitrification biofilters applied in recirculating aquaculture systems.     

A device that converts aqueous ammonia into nitrogen gas

A photoelectrocatalytic oxidation (PECO)³ device was developed for converting aqueous ammonia into nitrogen gas. The device uses a germicidal UV lamp to activate a titania (TiO₂)-coated anode (photoanode) that is connected to a titanium or platinum wire cathode to form an electrolytic cell. When a small bias (2 V DC) was applied between the anode and cathode, ammonia (−3 oxidation state) was oxidized primarily into nitrogen gas (0 oxidation state) rather than nitrite (+3 oxidation state) or nitrate (+5 oxidation state). The ammonia oxidation rate changed as a function of the crystalline structure of the titania coating on the anode, the salinity of the water, the applied voltage, and the disruption of boundary layers near the photoanode surface. There was no ammonia removal in water without at least some NaCl in solution, suggesting that the device works by converting chloride ions into chlorine and hypochlorous acid, which then react with ammonia to form nitrogen gas. Varying the pH between pH = 5 and pH = 10 had no effect on the rate of ammonia removal. A continuous flow-through PECO reactor was tested using aquariums spiked with ammonium chloride or stocked with seawater-adapted tilapia fed a high protein diet, and found to effectively remove ammonia and limit nitrite and nitrate accumulation in the tanks.     

基于循环水孵化系统的俄罗斯鲟受精卵孵化性能研究

目前,绝大多数海淡水增养殖鱼类的苗种繁育几乎完全是人工繁殖,但对受精卵的孵化方式的研究较少,尤其循环水孵化方面。为探索封闭循环水孵化系统对鲟鱼(Acipenseriformes)受精卵孵化性能的影响,本文通过对俄罗斯鲟(Acipenser gueldenstaedtii)受精卵孵化率、孵化酶组成和含量以及孵化过程中水体氨氮浓度变化规律进行研究。结果显示,封闭循环水孵化系统中总氨氮浓度随孵化时间呈线性增长,受精卵的排氨率为60~90 mg/(g·h),破膜6 h后孵化率为86%,孵化水体中孵化酶累积较严重。俄罗斯鲟的孵化酶主要由分子量为41.3 k Da的蛋白质组成,受精卵的孵化液由23种蛋白质组成,其中包括7种水解酶。研究表明,对氨氮的去除及孵化酶控制技术是循化水孵化系统急需攻克的首要问题。     

换水率和密度对刺参生长和水质的影响

为探究日换水率(0、10%、20%、30%和100%)和养殖密度[0.980±0.008、1.760±0.005、2.810±0.007和(3.640±0.006)kg/m3]对刺参(Apostichopus japonicus)生长率和养殖水质的影响,养殖试验首先在非循环水养殖条件下,测定各组刺参综合特定生长率(ISGR)及养殖水体中氨氮及亚硝酸盐氮质量浓度。结果显示,日换水率为10%和20%处理组的ISGR分别达到每天(1.330±0.161)%和(1.410±0.182)%,显著高于其他处理组;密度养殖试验证明,随着养殖密度的增加,ISGR逐渐降低,分别达到每天(0.610±0.500)%,(0.570±0.030)%,(0.560±0.045)%和(0.320±0.040)%,各组换水率及养殖密度组水体中氨氮及亚硝酸盐氮均在安全浓度范围内波动;养殖结果显示,循环水养殖试验组刺参的ISGR高于非循环水养殖组,可达(0.130±0.007)%,且氨氮及亚硝酸盐氮质量浓度在0.020 mg/L以下,而非循环水养殖的分别积累到(0.600±0.015)mg/L和(0.076±0.002)mg/L。研究表明,在换水率15%,养殖密度(2.810±0.007)kg/m3的循环水养殖条件下,可以保证水体水质稳定,刺参生长良好。