循环水养殖系统生物滤器负荷挂膜技术

循环水养殖系统启动运行前往往需要经过一段时间的生物膜预培养,使生物膜达到成熟稳定,从而保证系统的水质净化功能。本研究通过养殖试验,研究了生物滤器负荷挂膜的技术方法,以期实现生物膜的快速成熟和系统的快速启动。为此,构建了6组循环水系统组成的养殖车间,建成后立即投入试验生产。试验为期120 d,养殖种类为红鳍东方鲀,初始放养平均体重(632.5±2.26)g。期间,红鳍东方鲀平均增重29.91%,养殖成活率98.7%,养殖密度由(19.34±1.89)kg/m3增加到(32.17±3.40)kg/m3,投饵率由0.2%增加到0.5%–0.7%,每日换水量由50%逐渐减至10%。结果表明,在生物膜的生长期,通过对投饵量及新水补充量的有效调节,可以把养殖水体中的氨氮和亚硝氮浓度控制在安全范围以内,以保证养殖鱼类的生长。生物膜在50天左右达到完全成熟,此后便可依靠生物膜的净化作用将氨氮浓度控制在0.5?1.2 mg/L、亚硝氮浓度控制在0.2?0.5 mg/L、pH值控制在6.5–7.5、COD值低于4 mg/L、细菌总数控制在800–2100 cell/ml的安全范围内。利用生物滤器负荷挂膜技术,在合理调控水质指标的条件下,循环水养殖系统建成后可以立即投入生产,实现生物滤器挂膜与养殖生产的同步进行。     

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。     

电流密度对电化学处理水产养殖废水效率的影响

为研究电化学处理中电流密度对养殖废水净化效果的影响,重点考察了4组电流密度(2、4、8和12m A/cm~2)对水体脱氮、杀菌消毒、三氯甲烷生成以及电流效率的影响,并在此基础上对产生的副产物、反应能耗等方面展开分析。结果显示:电流密度上升可加快污染物的去除,随着电流密度上升,氨氮(NH_4~+-N)去除率由46.9%提高到97.8%,亚硝酸盐氮(NO_2~--N)去除率由32%增至95.5%,化学需氧量(COD)去除率由25.7%上升到73.1%;电解过程产生的游离氯和升高的氧化还原电位在杀菌过程中发挥了重要作用;各电流密度下反应40 min均达到100%杀菌率,电解后一段时间内,随着游离氯质量浓度的逐渐下降,细菌数量表现为指数方式增长;电流效率由2 m A/cm~2时的33.3%,逐渐下降到12 m A/cm~2时的15.5%,电流效率的降低同时导致水处理能耗的增加。研究表明:电化学技术在养殖废水处理中发挥了良好作用,选择合适的电流密度对提高处理效率和降低能耗有重要意义。     

三株异养硝化–好氧反硝化细菌对圆斑星鲽养殖水质的净化效果

为了考察3株异养硝化–好氧反硝化细菌对圆斑星鲽(Verasper variegates)养殖废水的净化效果,选择初始体重为(98±6)g的圆斑星鲽240尾,随机分为8组。分别接种花津滩芽孢杆菌(Bacillus hwajinpoensis)SLWX_2、嗜碱盐单胞菌(Halomonas alkaliphila)X_3和麦氏交替单胞菌(Alteromonas macleodii)SLNX2的不同组合。测定了不同组合中各项无机氮及有机物的变化情况。结果显示,在实验过程中,对照组氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮、总氮和化学需氧量的浓度均呈持续上升趋势,分别从0.21 mg/L升至15.94mg/L,0.08 mg/L升至5.68 mg/L,1.10 mg/L升至7.05 mg/L,1.74 mg/L升至38.86 mg/L,1.19 mg/L升至22.87 mg/L。而加菌组的各指标浓度一直低于对照组,其中,SLWX_2+X_3+SLNX2组合对圆斑星鲽养殖废水净化效果最佳,氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮、总氮、化学需氧量的浓度分别低于对照组68.55%、48.36%、58.38%、40.02%和27.47%,SLWX_2+X_3组合的净化效果次之。此外,第21天时,对照组出现大量死鱼现象,各实验组中仅有少量死鱼。研究表明,添加的异养硝化–好氧反硝化细菌可在不添加碳源的情况下实现脱氮功能,有效维护养殖水质,并且对圆斑星鲽无毒害及致病作用。     

温度调控对刺参夏眠期生长和体壁成分的影响

将体重为（65．26±4．37）g的刺参分成3组（A组为室内低温养殖,B组为夏眠30d后室内低温养殖,C组为夏眠60d后室内低温养殖）,在不同温度条件下养殖120d,期间多次取样分析和比较刺参生长状况和体壁成分的变化。刺参夏眠期体质量显著下降,夏眠后体重增加明显。A、B、c三组刺参的特定生长率分别为-0．03％、0．27％、0．32％/d,存活率分别为91．67％、71．43％、53．57％,说明低温度夏虽然不能促进生长,但成活率高。刺参体壁主要营养成分含量由高到低依次为水分、粗蛋白、灰分、总糖和粗脂肪。养殖30d后,夏眠组与室内低温组相比,粗蛋白和粗脂肪含量增加,水分、灰分和总糖含量减少。实验结束时,A、C两组刺参体壁各营养成分与实验开始时无显著性差异（P〉0．05）;B组除粗脂肪含量显著低于实验开始时（P〈0．05）外,其他体壁营养成分无显著性差异（P〉O．05）。研究表明,高温季节低温饲育并不能解除所有刺参夏眠;刺参经历夏眠蛰伏后有一个体重快速增长期;刺参在体重快速增长的同时,体壁营养成分含量无显著性变化。     

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。     

2种养殖模式下大菱鲆的养殖效果对比

[目的]为循环水养殖模式在大菱鲆养殖业中的推广与应用提供理论依据。[方法]对流水养殖模式和循环水养殖模式下大菱鲆的密度、成活率、饵料系数及成本进行比较。[结果]经过60 d养殖,循环水养殖模式下大菱鲆的养殖密度由15.65 kg/m2增加到24.09 kg/m2,成活率99.52%,饵料系数0.71,养殖成本为18.78元/kg;流水养殖模式下养殖密度由7.36 kg/m2增加到11.68 kg/m2,成活率97.91%,饵料系数0.77,单位成本为24.28元/kg。[结论]循环水养殖大菱鲆的效果比流水养殖更好。     

高效脱氮菌强化挂膜生物滤器对海水养殖尾水净化效果研究

为了提高海水养殖尾水的净化效率, 研究了利用高效脱氮菌强化挂膜后的生物滤器对静止和流动养殖尾水的净化效果。首先利用自主筛选的 3 株适应海水环境、可有效去除氨氮、亚硝酸氮及有机物的高效脱氮菌[花津滩芽孢杆菌(Bacillus hwajinpoensis)SLWX₂、嗜碱盐单胞菌(Halomonas alkaliphila)X₃ 和麦氏交替单胞菌(Alteromonas macleodii)SLNX₂]的不同组合强化挂膜, 根据成熟后的生物滤器对定量静止养殖尾水中 NH₄⁺ -N、NO₂^– -N、NO₃^– -N、 总氮(TN)及化学需氧量(CODMn)的去除效果, 选出对各无机氮去除效果最佳的菌种组合作为强化菌种再次挂膜, 分析不同浓度强化菌种挂膜对流动养殖尾水中 NH₄⁺ -N、NO₂^– -N 和 NO₃^– -N 的持续净化效果,以上实验均以自然挂膜组为对照。静止尾水处理实验结果表明, 各实验组中 NO₃^– -N 浓度先上升后下降, 对养殖尾水各项无机氮及有机物指标的去除效果均优于对照组。其中, SLWX₂+X₃+SLNX₂ 组合高浓度组对养殖尾水中的各项指标去除效果最佳, 在第 48 小时对 NH₄⁺ -N、NO₂^– -N、CODMn 和 TN 的去除率分别达到 100%、100%、80.7%和 59.5%。而自然挂膜对照组的去除率分别为 95.5%、50.52%、38.1%、13.44%, 且 NO3– -N 浓度持续上升。说明脱氮菌强化挂膜可明显提高生物滤器对养殖尾水的净化效率, 有效降低养殖尾水中氮素和有机物的浓度。后期连续流动尾水净化实验结果表明, 实验组和对照组生物滤器出水的 NH₄⁺ -N、NO₂^– -N、NO₃^– -N 浓度均低于进水的, 强化挂膜组的又均低于自然挂膜组的, 其中 106 CFU/mL 实验组对无机氮的去除效果均最佳, NH₄⁺ -N NO₂^– -N NO₃^– -N 的最大去除率分别为 31.6%、11.33%、 15.6%; 105 CFU/mL 实验组次之, 且出水氮素浓度可长期维持在较低水平。说明脱氮菌强化挂膜对各项无机氮的去除效果持续优于自然挂膜。本实验的结果为脱氮菌在海水养殖尾水净化中的应用提供了理论基础和技术支撑。     

放养密度对凡纳滨对虾苗种中间培育效果的影响

通过对养殖场凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)实际苗种中间培育进行实验(21 d),探究了放养密度(1.50～2.25万尾/m~3)对凡纳滨对虾的生长性能、养殖水体水质以及细菌群落的影响。结果显示,当放养密度为1.50～2.25万尾/m~3时,放养密度的增加会提高凡纳滨对虾的产率、特定生长率、存活率及饵料转化率。实验期间,各养殖池内水体的pH逐渐下降,氨氮(NH_4~+-N)和化学需氧量(COD)浓度均呈逐渐上升趋势,弧菌(Vibrio)浓度则在一定范围内[(0.3～7.5)×10~4 CFU/ml]波动。放养密度的增加会导致养殖水体pH下降,NH4+-N和COD浓度升高,但对水体中的弧菌浓度没有明显影响。实验末期,放养密度较高的养殖池具有较高的细菌生物多样性,变形菌门(Proteobacteria)(56.52%～71.22%)和拟杆菌门(Bacteroidetes)(20.65%～38.23%)为各养殖池内主要细菌门类,而且弧菌属(Vibrio)(2.3%～9.4%)在各养殖池内均为优势菌属。在凡纳滨对虾苗种中间培育过程中,逐日增加换水量对水体pH和COD浓度具有一定的调节能力,但难以控制NH4+-N和亚硝酸氮(NO_2~--N)浓度的升高。     

养殖水电化学同步脱氮响应面优化与验证

本研究先通过单因子实验分析了电流密度、极板面积比、极板间距和初始pH对总氨氮(TAN)和硝态氮(NO3–-N)去除率的影响。采用Design-Expert软件中Box-Behnken的中心组合原则设计四因素三水平响应面实验，考察不同影响因子对脱氮效率的影响，并建立响应面模型优化反应条件，最后对优化的反应条件进行验证。结果显示，电流密度、极板面积比、极板间距和初始pH的变化对TAN去除影响不大，在所选反应条件下，TAN去除率均高于80%，但反应条件的改变显著影响硝酸盐(NO3?)的去除，NO3?去除率在29.8%~80.9%范围内变化。响应面模型的回归系数R2为0.9340，校正系数R2为0.8681，说明该模型具有较好的准确性。NO3?去除最优反应条件：电流密度为25.6 mA/cm2，阴阳极板面积比为1.6∶1，极板间距为2.5 cm，初始pH为6.6，对该反应条件下的脱氮效果展开实验验证发现，TAN去除率为87.3%，NO3?去除率为81.5%。研究表明，电化学处理可实现对TAN和NO3–-N的同步去除，同时，响应面模型的运用有助于优化电化学法在养殖水处理中的脱氮效率。