间歇式双循环工厂化养殖系统构建及其养殖效果

为改善工厂化循环水养殖系统水质净化效果,提高养殖密度和成活率,构建了间歇式双循环工厂化养殖系统。通过间歇运行生物膜反应器增加水力停留时间,充分降解含氮污染物;连续运行弧形筛及时去除固体颗粒物。考察了该系统的启动过程及石斑鱼高密度养殖效果。启动初期,将硝化型生物絮团与海绵填料混合培养,生物膜22 d即可挂膜成功。以30.03 kg/m~3为初始养殖密度开展石斑鱼养殖试验,经66 d养殖,石斑鱼平均质量从(273.00±12.22)增至(552.52±107.04) g,最终养殖密度达到60.78 kg/m~3,成活率为100%。养殖过程中,生物膜逐渐适应养殖环境,氨氮、亚硝酸盐氮去除率从13.33%、14.84%增至93.73%、93.50%。此外,在弧形筛进水槽增加曝气形成曝气式弧形筛,可进一步除去细小颗粒物,有效控制养殖水体浊度。     

基于高通量测序的石斑鱼循环水养殖生物滤池微生物群落分析

为了解循环水养殖系统生物过滤器内微生物群落结构,明确其内部微生物的多样性。该文采用Illumina-Mi Seq高通量测序技术对石斑鱼循环水养殖系统3级浸没式生物滤池内微生物群落结构及多样性进行分析。研究结果表明:3个浸没式生物滤池的样品分别获得712,635,865个Operational Taxonomic Unit(OTU),共同包含的OTU为488个,其中3号滤池的微生物群落丰富度和多样性高于1号和2号生物滤池,且1号生物滤池和2号生物滤池内微生物群落结构相似度较高。在门的水平,3个滤池以变形菌门Proteobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes为优势菌;在属的水平,发现3个滤池中起硝化作用的细菌主要是亚硝化单胞菌Nitrosomonas和硝化螺菌Nitrospira。该试验为揭开生物滤池这个"黑匣子"提供数据基础,对研究海水循环水养殖生物滤池的构建及其脱氮效率具有重要的指导意义。     

弧形筛及生物净化池净化陆基工厂化海水养殖废水的效果

为了研究陆基工厂化海水养殖废水理想的净化工艺,对山东省烟台市1个大型海水养殖厂的“弧形筛＋4级生物净化池”的废水净化系统进行了各项水质指标的定量检测。结果表明：系统对悬浮物与无机氮和无机磷的去除效果明显;经该系统处理后,养殖废水的溶解氧、pH值、电导率、温度和盐度在排放前已经达到自然海水的常规值;系统中的细菌总量和弧菌总量依废水流入的次序,在各级净化池之间呈现了下降趋势;净化池中底栖单胞藻则体现了丰富的生物多样性。利用废水净化池进行刺参养殖,还可创造显著的经济效益。研究结果证明,该套系统易于建造、废水处理能力强,是一种适合中国国情的理想的陆基工厂化海水养殖废水处理模式。     

循环水养殖旋转式生物流化床生物过滤功能

生物过滤是循环水养殖水处理的关键,生物过滤功能启动以及操作条件直接影响到生物过滤的效果。该文以实验室规模旋转式生物流化床为研究对象,采用自然挂膜法研究海水和淡水生物过滤功能的启动;设置了3个膨胀率50%、75%、100%和4个C/N0、0.5、1.0、2.0,研究其对旋转式生物流化床处理养殖污水效率的影响。结果表明:1)以氨氮和亚硝态氮浓度降低并稳定为判断标准,淡水和海水系统旋转式生物流化床生物过滤功能启动完成分别需要47和60 d;2)污水处理效率随膨胀率增大而提高,该研究膨胀率为100%时处理效率最高,总氨氮转换率高达881 g/(m3·d);3)C/N增大,抑制生物膜的硝化功能,污水处理效果变差,C/N大于2.0时污水处理效果显著变差。该研究可为旋转式生物流化床在应用过程中生物过滤功能的启动和日常操作管理提供技术指导。     

适宜填料提高温室甲鱼养殖废水曝气生物滤池处理效能

温室甲鱼养殖废水的无序排放已成为长三角农村地区重要污染源之一,特别在温室甲鱼养殖密集区尤为明显。为了探索曝气生物滤池处理温室甲鱼养殖废水的可行性,并筛选适合于温室甲鱼养殖废水水质的生物滤池填料,为处理工艺的实际应用提供参考。该文以斜发沸石、生物陶粒和砾石等3种填料及以此作为填料的曝气生物滤池为研究对象,研究不同填料对温室甲鱼养殖废水N、P的吸附性能及其净化废水的效果。研究结果表明,3种填料的N吸附容量为0.469～0.563 mg/g,3种填料对N的吸附量差异不大（P>0.05）,P吸附容量0.003～0.114 mg/g,其中沸石对P的吸附量最高。在某典型温室甲鱼养殖场建立温室甲鱼养殖废水曝气生物滤池处理中试工程,经过122 d的运行,结果表明沸石、砾石和陶粒滤池对COD、NH4+-N、TN（总氮）以及TP（总磷）等污染物均具有良好的去除作用,整个运行过程中COD去除率59.4%～61.1%,NH4+-N去除率达93.2%～97.2%,TN去除率54.4%～71.1%,TP去除率为62.7%～84.3%,沸石滤池对TN去除作用最佳,砾石和陶粒滤池对TP的去除率较好。生物滤池对氮磷的去除是填料吸附和微生物共同作用的结果,填料种类对废水的处理效能影响较小,考虑到填料的成本和来源,砾石是曝气生物滤池处理温室甲鱼养殖废水时较为理想的填料。若在温室甲鱼养殖场位于环境敏感区,对氮的去除要求较高,则可采用沸石为填料。综上所述,曝气生物滤池处理工艺具有较高的推广应用价值,适合中国温室甲鱼养殖场废水的处理。     

生物炭强化生物滤池处理农村生活污水效果及碳排放

为研究生物炭对生物滤池强化作用及其在“双碳”背景下碳排放量与去除效果相结合的评估方法,以秸秆生物炭强化曝气生物滤池为研究对象,在中温环境（25～30 ℃）下,探究了生物炭强化生物滤池的挂膜启动时间、处理能力、稳定性以及日碳排放量。结果表明,滤池的挂膜时长为14 d;当水力负荷和进水流量分别为0.045m³/(m²·h)和0.9 m³/d时,系统的最佳进水水力停留时间为8 h,化学需氧量、氨氮、总氮和总磷的平均去除率分别为95.0%、79.1%、62.5%、78.4%;当水力停留时间和进水流量分别为8 h和1.2 m³/d,系统最佳的水力负荷为0.030 m³/(m²·h),平均去除率分别为95.3%、87.4%、68.1%、79.0%; 在系统运行过程中,不同时期悬浮球与陶粒上胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）含量相比刚驯化污泥上EPS的含量都有所增加,表明了生物滤池在实际运行过程中比较稳定且污泥活性也比较好;在8 h的最佳水力停留时间以及进水流量0.9 m³/d的条件下,曝气生物滤池使污水达标排放的碳排放量为9.08 kg/d,因此采用生物炭强化曝气生物滤池处理农村生活污水具有较高的应用前景。     

半咸水人工湿地净化越冬养殖循环水的效果

为拓展人工湿地在水产养殖上的应用,该文研究了半咸水人工湿地的循环水越冬系统中暗纹东方鲀越冬养殖效果和净化效能。结果表明,经过166d越冬养殖,暗纹东方鲀越冬成活率(76.94±13.87)%,饵料系数5.49±1.77。在无任何外源能源加温的情况下,系统水温保持在暗纹东方鲀幼鱼的生存最低温度以上。在半咸水环境下(7.6‰～9.9‰),人工湿地对养殖水有良好的净化效果:总氮去除率为30.5%、总氨氮为69.6%、亚硝酸盐为96.1%、硝酸盐为9.7%、总磷为18.4%、COD为38.8%、总悬浮物为79.7%,循环水经过人工湿地后水质符合国家渔业用水标准;越冬期间,越冬养殖池水质状况良好;除TN和NO3-N在越冬期间的去除率比在夏季的明显低外,其他主要污染物的去除率与夏季比较没有明显变化。在试验负载范围内,系统去除量随进水污染负载量的增加而增加;通过建立预测模型预测出湿地养殖面积比值0.36～0.97,与实际值1.26相比,养殖密度尚有提高的空间。因此,人工湿地能持续有效地去除暗纹东方鲀越冬循环水养殖系统中的主要污染物,说明该系统能在越冬养殖生产实际应用。     

基于物质平衡原理的贝类循环水养殖系统的设计与试验

为恢复和保护濒危淡水贝类资源,该文根据物质平衡原理,以具有代表性的淡水彩虹贝类为研究对象,设计并构建了一套小型的室内淡水彩虹贝循环水养殖系统,该系统由养殖池、生物过滤器、蓄水池、循环水泵、充氧系统和自动投饵装置等环节组成。并在该循环水系统中对钩介幼虫2日龄的彩虹贝幼贝进行了为期60 d的养殖(2011年6月21日到2011年8月20日),整个养殖周期内,彩虹贝幼贝养殖系统环境稳定,水质稳定良好,彩虹贝幼贝壳长日增长量为15.2μm/d,彩虹贝幼贝的最大相对增长率发生在第40天到第50天,其相对生长率为32.4%,和之前池塘流水、跑道式等养殖模式相比,该循环水系统养殖的彩虹贝幼贝获得了更高的生长率。该研究可为淡水贝类的人工繁育和养殖提供参考。     

电活性菌藻膜耦合虹吸曝气技术处理海水养殖废水

人工湿地耦合微生物燃料电池(constructed wetland-microbial fuel cell,CW-MFC)被广泛应用于低碳氮比水产养殖废水处理。然而,高盐度抑制限制了其在海水养殖废水处理中的应用。针对高盐抑制,该研究利用海水底泥和海洋微藻构建电活性菌藻生物膜并结合虹吸曝气技术强化CW-MFC处理海水养殖废水。相比CW-MFC,强化系统对化学需氧量、总磷、总氮、磺胺甲恶唑、Cu²⁺的去除率分别提高33.46%,31.07%、25.64%、12.03%、24.25%。高通量测序显示,硝化和反硝化细菌Marinobacter、Muricauda、Xanthomarina生长状况良好;在MFC阳极和电活性菌藻生物膜表面,胞外呼细菌Geobacteraceae和Pseudomonas以及海洋微藻细菌Pseudooceanicola和Hoeflea被显著富集。研究结果表明,电活性菌藻生物膜耦合虹吸曝气技术可以有效提高CW-MFC系统处理海水养殖废水的效能。     

海水循环水养殖系统中的生物脱氮技术浅析

海水循环水养殖所排放的废水中包含着高浓度的含氮化合物,对水产养殖安全和水环境质量造成严重的危害。传统的脱单技术存在着很多方面的问题,如成本高、工艺复杂等。生物脱氮技术作为水处理的一项重要技术,在废水的处理等方面得到广泛的应用。通过对该项技术在海水循环水养殖系统中的应用进行分析,为提高我国海水循环水养殖提供参考的依据。     

紫外线对水产养殖循环水的杀菌效果

为了研究循环水水产养殖系统紫外杀菌的效果,在循环水系统中对单灯管紫外装置杀灭养殖水中粪大肠菌群的效果进行了试验,研究了紫外灯功率、循环水流速和水的紫外光线透射率对杀菌效果的影响。结果表明,单位水体的紫外线功率越大,杀菌效果越好;水体通过紫外灯杀菌器的流速越大,单次通过杀菌器的杀菌量减少,但由于水体循环次数增加,总杀菌效果加大;254?nm紫外线透射率越大,杀菌效果越好。在理论分析和试验数据的基础上,建立了循环水紫外线杀菌系统的模型,并得到了粪大肠菌群的一价失活系数为0.0062?m2/J。对失活速率常数较小的菌群,增大紫外灯功率杀灭效果较好,而增加日循环次数杀灭效果提高不明显。该研究的结果可为循环水系统紫外线杀菌系统的设计和运行提供依据。     

超高密度全封闭循环水养殖系统设计及运行效果分析

为进一步研究循环水养殖系统在高密度养殖生产过程中的水质变化情况、鱼类生长情况及应用推广价值,该文构建了一套超高密度全封闭循环水养殖系统,设计3条水处理环路,集成了鱼池双排水、竖流沉淀、转鼓式微滤机、移动床生物过滤、多腔喷淋式纯氧混合装置、二氧化碳脱气等高效水处理技术和装备。提出一种基于投饲量的循环水养殖系统设计计算方法,重点考虑氨氮、溶解氧和总悬浮颗粒物3个水质指标。使用该系统养殖吉富罗非鱼6个月,试验研究结果显示:鱼类生长情况良好,最高养殖密度104.2kg/m3。饵料系数1.4,成活率92.2%。水质检测结果显示:氨氮浓度维持在平均(1.09±0.55)mg/L;溶解氧维持在4～9mg/L范围内;pH值6.45～7.41。经济性分析研究结果表明,系统养殖运行成本约为25元/kg,略高于市场价格。但是,从环境成本考虑,系统的节水效果显著,日耗水仅为0.3～0.5m3。通过适当的精简并挑选合适的养殖品种,完全可以实现规模化的生产。     

沸石和过磷酸钙对鸡粪条垛堆肥甲烷排放的影响及其机制

为研究沸石和过磷酸钙对畜禽粪便高温好氧堆肥过程中甲烷(CH_4)排放的影响,选用蛋鸡粪和米糠为试验材料,以沸石和过磷酸钙为堆肥添加剂,进行了46 d的好氧堆肥试验,监测了堆肥试验过程中CH_4排放通量的变化,并通过PCR-DGGE和荧光定量PCR方法对产甲烷菌群落结构和数量进行了分析。结果表明:CH_4的排放主要集中在堆肥中后期的腐熟阶段,添加沸石和过磷酸钙延后了CH_4排放的高峰期,并且削减了CH_4排放的峰值,对照处理在堆肥第31天达到排放峰值(CH_4,66.08 g/(m~2×d)),沸石处理和过磷酸钙处理的排放峰值分别在堆放第35天和39天,分别为CH_4 30.24 g/(m~2×d)和27.38 g/(m~2×d),添加沸石和过磷酸钙分别降低47.23%和56.20%的CH_4排放总量,减排效果显著。添加沸石和过磷酸钙均没有对产甲烷古菌的群落结构造成显著影响;但是添加沸石和过磷酸钙可以增大堆肥后期透气性,提高堆肥后期CO_2/CH_4比,降低产甲烷古菌的绝对数量。因此,沸石和过磷酸钙能够作为工厂化鸡粪条垛堆肥添加剂,有效削减CH_4排放,且过磷酸钙效果更佳。     

系泊和压载方式对半潜式渔场平台动力特性的影响

为了解渔场平台的耐波性及稳性,为渔场平台主体结构设计和海上安装提供理论依据和数据支撑,该研究针对一种半潜式桁架结构渔场平台开展了模型比尺为1:30的波浪水池试验,通过试验分别研究了渔场平台在3种系泊方式(锚链长度2.67、5.34、5.34 m并悬挂200 g重块)、3种压载状态(空载、半载和满载)和6种波况(波高为16.7～23.3 cm,周期为1.64 s和2.01 s)条件下的动力响应情况,比较分析了不同条件下渔场平台系泊力、升沉、纵摇和横摇的试验结果。结果表明,选用5.34 m长度锚链并悬挂200 g重块的单点系泊系统,能够更好的降低渔场平台的系泊力。在所有波况条件下,渔场平台的各运动分量的峰值均比较小,最大升沉峰值为4.21 cm,仅占波高的约1/5,纵摇峰值仅为6.55°,横摇峰值仅为1.19°,表明渔场平台具有较好的稳性。比较3种不同压载状态,其中满载状态下渔场平台的系泊力、纵摇及横摇峰值最大,但在空载状态下渔场平台的升沉峰值最大。随着波高的增大,渔场平台的运动受力均有所增大。研究结果有助于为今后我国半潜式渔场平台发展提供一定的理论参考。     

菜-鱼复合设施种养系统构建与运行试验分析

针对工厂化循环水养殖废弃物资源化利用难题，该研究将传统鱼菜共生技术进行改进，提出并构建一种菜-鱼复合设施种养模式。通过设计3路水循环工艺流程，将工厂化循环水养殖、蔬菜无土栽培(即鱼菜共生系统)与传统土壤种植结合，以促进水产养殖固液废弃物全循环利用。基于质量平衡原理，根据投饲量和养殖尾水排放量提出鱼菜生物量配比和发酵装置体积计算方式，以提高系统营养物质利用效率。建立一套中试系统，使用该系统同时养殖大口黑鲈、种植水培生菜和番茄160 d，结果显示：鱼类生长良好，最终养成密度为41.6 kg/m³，特定生长率为0.42%，存活率99.95%，饵料系数为1.4；蔬菜长势良好，收获水培生菜1 205 kg，收获番茄果实2 400 kg。水质情况总体稳定：总氨氮平均浓度为(0.83±1.46)mg/L、亚硝酸盐平均浓度为(0.035±0.062)mg/L、硝酸盐平均浓度为(25.1±8.06) mg/L、溶解氧浓度范围为4.25～7.16 mg/L、p H值平均为6.8；水产养殖废弃物发酵后，可使水体中总磷含量提高141%，钾离子含量提高7%；系统经济效益和生态效益较好：年利...     

Yield,Quality Components,and Nitrogen Levels of Silage Corn Fertilized with Urea and Zeolite

The zeolite and urea mixture may be use to improve nitrogen (N)–use efficiency of silage corn. The objective of this study was to evaluate dry-matter yield and nutritional levels of N of silage corn fertilized with urea and zeolite mixture. The experimental design was a 2 × 4 × 4 factorial randomized block design with three replications. Treatments included two types of stilbite zeolite (natural and concentrated), four levels of nitrogen (0, 50, 100, and 200 kg ha^?1), and four ratios of zeolite (25%, 50%, and 100% of N level). Treatments were applied 60 days after planting with the topdressing fertilization. The use of concentrated (650 g kg^?1 of stilbite) or natural (470 g kg^?1 of stilbite) zeolite with urea increased silage corn dry-matter production and leaf N concentrations.     

Application of Biofilms and Biofilm Support Materials As A Temporary Sink and Source

Wastewater treatment plants are typically subjected to variable influent loading conditions. Extreme variations of flow, composition and substrate concentration may occur in the influent of industrial wastewater treatment plants, but also at plants serving tourist areas. High rate reactors of low hydraulic buffer capacity are particularly affected. Exploitation of internal equalization capacities are proposed to dampen the fluctuations of biomass loading. In this context, the biomass itself and — in case of biofilm reactors — the biofilm support media may be considered as a sink during peak loading situations, and as a source of substrate as soon as the influent loading drops. Sequencing Batch Biofilm Reactors (SBBR) studies in laboratory and pilot scale were conducted to investigate the capacity of these internal sink and source terms. The reactors were packed with four types of biofilm carrier materials, blasted clay granules, granular activated carbon, zeolite and small size plastic rings (Kaldnes). Temporary storage of substrates was achieved by means of adsorption, ion exchange and absorption processes. As the react phase proceeded, the bulk liquid concentration dropped and desorption processes followed by metabolic reactions became dominant. From the results achieved it can be concluded that thick biofilms, and biofilm support media with sorptive capacities are favorable to counteract peak loading fluctuations, and to keep the effluent concentration from exceeding set discharge levels.     

基于固着藻类反应器的生态沟渠构建

为使池塘循环水养殖系统中人工湿地出水更加满足养殖水质要求,在长×宽×深为150 m×0.5 m×0.6 m的养殖池塘排水沟内借助固着藻类反应器原理设计构建了生态沟渠,研究了生态沟渠对人工湿地出水溶氧恢复状况及深度净化效果。研究结果显示,人工湿地出水溶氧经过生态沟渠后显著提高至4.41～7.91 mg/L,pH值显著提高（P﹤0.05）。在150?m长度范围内,生态沟渠水中溶氧量随着沟渠长度的增加呈线性增加的趋势（P﹤0.05）。生态沟渠对人工湿地出水中NH4+-N、IMn和PO43--P等具有进一步去除效果,去除率分别达19.46%、13.38%和31.09%,对总大肠菌群的去除率范围在12.5%～78.13%。上述结果表明基于固着藻类反应器的生态沟渠能使人工湿地出水溶氧低的状况得到改善,N、P等物质得到进一步去除,可以作为与人工湿地配套的水回用系统。     

不同类型贝壳粉对土壤镉赋存形态的影响差异

通过室内培养探究不同类型贝壳粉对土壤中不同形态镉含量的影响,向培养完成的土壤中施用3种添加比例的天然扇贝壳粉与蛏子壳粉,分别在第1,5,15,30,50天测定土壤pH及镉的各赋存形态含量。结果表明,添加文石型与方解石贝壳粉对土壤pH升高均有一定程度的贡献,施用2种贝壳粉后,随贝壳粉添加比例的增多土壤pH升高。不同种类贝壳粉处理的土壤pH差异不大,在50天后2种贝壳粉不同添加比例间差异最明显。在整个培养过程中,随培养天数的增加,添加不同类型贝壳粉均能使镉污染土壤可交换态镉含量下降,碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉、有机结合态镉与残渣态镉含量整体逐渐升高。其中,使用文石型贝壳粉作钝化剂较方解石型效果更佳。随着贝壳粉添加比例变大,可交换态镉向镉的其他赋有形态转化的程度越大。培养50天后,添加不同种类贝壳粉处理的土壤有效态镉含量同CK相比均显著降低。当添加文石型贝壳粉的比例为5%时,生物可利用态镉占总镉比例最低。施用文石型贝壳粉能比方解石型贝壳粉更好地降低土壤有效态镉的活性。