循環(huán)水養殖系統生物反應器脫氮技術(shù)

黑龍江水產(chǎn)2012年第3期鹽水浸泡1個(gè)小時(shí)后,再將其挪至5ppm的諾氟沙星藥液內,藥液深度以淹沒(méi)魚(yú)體為宜(因為有此病之魚(yú)不能潛入水底攝食,若藥液水位太深病魚(yú)無(wú)法攝食藥餌),然后投喂用諾氟沙星制成的藥餌最后將其放入暫養箱內(在暫養箱內便于其吃食和治療)。用此法連續治療3-7天,病魚(yú)完全康復。水霉病:因操作不慎使魚(yú)體受傷傷后魚(yú)體消毒不徹底,加上水質(zhì)不清新,容易出現水霉病?；加兴共〉聂~(yú)其受傷部位滋生絨毛狀物,魚(yú)行動(dòng)遲緩,不能攝食。發(fā)現此病后將病魚(yú)撈出用剪刀輕輕剪掉水霉后,放入1%蘇達水和1%食鹽水的混合液內浸泡20-30分鐘,浸泡后隔離在暫養箱中,要保證暫養箱水質(zhì)清新。連續用藥5天后,部分水霉從病灶處脫落,將水霉脫落的魚(yú)轉入另一暫養箱內,進(jìn)行精心喂養,此法可使30%的病魚(yú)治愈。腸炎病惠腸炎病的魚(yú),其糞便中有透明膿狀物,發(fā)現腸炎病,立即用畜用諾氟沙星粉制成藥餌進(jìn)行投喂,一般投喂3-5天即可痊愈。3、試驗結果6月15日放養至9月10日起捕經(jīng)過(guò)85天的飼養管理,共收獲西伯利亞鱘2055kg、822尾,最大個(gè)體長(cháng)42cm,重04kg平均體長(cháng)38cm,重0.25kg。每千克以120元計,收入24660元,去掉苗種、人工、飼料、藥物、電費等成本10400元,純盈利14260元。本試驗共耗用飼料204斤,其生長(cháng)指標均達到甚至超過(guò)其它地區人工養殖西伯利亞鱘的生長(cháng)指標。4、討論與小結在水泥池中靜水養殖西伯利亞鱘,關(guān)鍵要保證水中溶氧和水質(zhì)清新,缺氧和氨氮中毒是鱘魚(yú)養殖中第大殺手。鱘魚(yú)缺氧癥狀不太明顯,開(kāi)始時(shí)魚(yú)只在水體中上層活動(dòng),迅速到中下層中且身體失去平衡,嚴重者倒臥在水底,如不用心觀(guān)察很難發(fā)現,而且在短時(shí)間內即可導致大批死亡。氨氮中毒魚(yú)體色變淺,重者臥在水中,如果水體透明度小也很難發(fā)現,所以在西伯利亞鱘的養殖中要求經(jīng)常排換水,保證水質(zhì)清新含有足夠的氧氣且要保證水質(zhì)清澈見(jiàn)底,以便觀(guān)察魚(yú)情,及時(shí)發(fā)現和解決問(wèn)題。循環(huán)水養殖系統生物反應器脫氮技術(shù)賴(lài)才勝1,王智勇1,許嘉翔',王廣軍2,李志斐2(1廣東省惠州市惠城區水產(chǎn)技術(shù)推廣站,惠州516001;2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所,廣州510380)摘要:硝酸鹽是氨態(tài)氮等有害物質(zhì)經(jīng)過(guò)硝化反應后形成的產(chǎn)物,硝酸鹽氦對養殖對象的毒性相對較低,但高濃度硝酸鹽氮也會(huì )影響養殖對象的生長(cháng)。本文介紹了影響生物反應器脫氮的主要因素,重點(diǎn)介紹了生物反應器脫氪方法,包括異養反硝化、自養反硝化、厭氧氨氧化等三種常見(jiàn)的脫氮方法。關(guān)鍵詞:循環(huán)水養殖,生物脫氪,硝酸鹽傳統水產(chǎn)養殖業(yè)因占地面積大,適合養殖的地域有限,易受地理氣候條件影響,加上越來(lái)越嚴重的環(huán)境問(wèn)題和水產(chǎn)品安全性問(wèn)題,已越來(lái)越難以實(shí)現可持續性發(fā)展。在此背景下,具有節水、節地、產(chǎn)品質(zhì)量高度可控性和可追溯性等優(yōu)點(diǎn)的循環(huán)水養殖系統日益引起關(guān)注。在歐洲等部分發(fā)達國家,已在其商業(yè)化的成魚(yú)和育苗系統中全部采用循環(huán)水養殖技術(shù)。在廣大科技工作者的努力下,我國的循環(huán)水養殖產(chǎn)業(yè)也得到了一定程度的發(fā)展,從基礎理論、裝備集成創(chuàng )新、商業(yè)化養殖系統構建等各層面均取得了一定成果?，F就應用生物反應器去除循環(huán)水養殖系統中硝酸鹽氮的技術(shù)作一些介紹和探討。中國煤化工整吸本理程阻走從惠水產(chǎn)養殖術(shù)廣工CNMHG項目:國家支撐計劃(2012BAD25B01)現代農科技特派員科技服務(wù)行動(dòng)專(zhuān)項計劃項目(2010A020507001-13)聯(lián)合資助m,xAA1E04)、廣東省農木2012年第3期黑龍江水產(chǎn)1、循環(huán)水養殖系統硝酸鹽氮的產(chǎn)生及其影響水處理技術(shù)是循環(huán)水養殖系統的關(guān)鍵在循環(huán)水養殖系統的水處理技術(shù)中,主要是通過(guò)生物過(guò)濾器的硝化作用將氨態(tài)氮轉化為硝酸鹽氮,從而導致水體中積累很高的硝酸鹽氮濃度。據報道,系統中最高硝酸鹽氮濃度可達400-500mg/L。相對于氨氮和亞硝態(tài)氮而言,硝酸鹽氮對養殖對象的毒性相對較低,但是大量研究表明,高濃度硝酸鹽氮也會(huì )影響養殖對象的生長(cháng),造成水生動(dòng)物的生長(cháng)速度降低、易患病、成活率降低等,甚至是中等濃度的硝酸鹽氮(30-60mg/)也會(huì )影響養殖對象的組織發(fā)育和激素分泌,導致體質(zhì)變弱甚至死亡。同時(shí)高濃度硝酸鹽氮含量的養殖水體與環(huán)境受納水體進(jìn)行交換,也是引起水體富營(yíng)養化和地下水硝酸鹽含量超標的因素之一。因此研究者認為將循環(huán)水養殖系統中的硝酸鹽氮濃度控制在50mg/以下為較理想濃度?？梢哉J為,對于一個(gè)真正“零交換”的閉合循環(huán)養殖系統而言,脫氮功能單元是必須在系統的整體設計實(shí)施中加以構建的。2、生物反應器脫氮的主要影響因素21溶解氧循環(huán)水養殖系統常采用純氧、液體氧通過(guò)氣水混合器輸入養殖池中,以滿(mǎn)足飼養對象的生長(cháng)要求,一般溶解氧多在4mg/L以上。但多數反硝化細菌在完全好氧的條件下,不能合成完整的反硝化酶系統,所以一般情況下反硝化作用在厭氧或者兼性厭氧狀態(tài)下進(jìn)行。因此,進(jìn)行反硝化時(shí)需要先去除氧氣,溶解氧控制在0.5mg/L為宜,處理好后再重新充氧。最近已經(jīng)有研究者開(kāi)始研究循環(huán)水養殖系統的有氧反硝化,并取得了定的研究成果。2.2水力停留時(shí)間大量實(shí)驗和實(shí)際運行證實(shí),反硝化反應進(jìn)行的時(shí)間對處理效果影響很大,水力停留時(shí)間越長(cháng),硝酸鹽氮去除率越高,水產(chǎn)養殖活動(dòng)的連續性要求水產(chǎn)養殖用水反硝化處理的連續性。反硝化反應裝置的水體停留時(shí)間不宜太長(cháng),以適應生產(chǎn)的連續進(jìn)行。2.3溫度溫度對反硝化的影響主要是使反硝化細菌的生長(cháng)速率降低,同時(shí)使菌體的代謝率降低,從而降低了反硝化速率。反硝化反應的適宜溫度為15-35℃,當溫度低于10℃,反硝化速率明顯下降,溫度低于3℃,反硝化作用停止,因此必須注意溫度的控制。2.4 PH反硝化的最佳pH范圍是在70-80之間,當環(huán)境中的pH偏離這一最佳值,反硝化速率逐漸下降。環(huán)境中的pH不僅會(huì )影響反硝化速率,而且也影響到反硝化的最終產(chǎn)物。當pH低于60-65時(shí),最終產(chǎn)物以NO占優(yōu)勢。當pH>8時(shí),會(huì )出現亞硝酸鹽氮的積累,當pH越高時(shí),積累愈嚴重。2.5碳源異養反硝化過(guò)程需要有機碳源,可以為反硝化細菌所利用的碳源是多種多樣的,一般認為,當廢水中所含的碳(BOD氮比值大于3時(shí),無(wú)須外加碳源即可達到脫氮的目的。水產(chǎn)養殖飼料中一般蛋白含量在40%左右脂肪含量在30%左右。經(jīng)過(guò)飼養對象的消化吸收和微生物的轉化,水體中一般碳(BOD氮比值在1-2之間,所以需要對循環(huán)水養殖系統的水體進(jìn)行預處理,比如添加有機碳源的方式或者進(jìn)行自養反硝化。3、生物反應器脫氮方法31異養反硝化異養反硝化工藝指缺氧條件下異養菌將硝酸鹽氮轉化為氮氣的過(guò)程,同時(shí)需要有機碳源作為電子供體用于產(chǎn)能和細胞合成的一類(lèi)工藝。異養反硝化細菌在硝酸鹽轉換過(guò)程中是十分有效的已成功應用于各種廢水處理領(lǐng)域,各種工藝設計參數較多。國外循環(huán)水養殖系統體硝酸鹽氮的同時(shí)產(chǎn)生堿度,從而彌補系統中因硝化作用而質(zhì)中碳(BOD)氮比值需達3-6,針對循環(huán)水養殖系統水體的YHg和向起平硝化完成,在去除水中國煤化工完成異養反硝化,水CNMHG氮過(guò)程中需要投加黑龍江水產(chǎn)2012年第3期有機碳源。在異養反硝化系統中投加甲醇等液體碳源存在過(guò)量的風(fēng)險,也對系統的穩定運行和維護提出較高要求,尤其在循環(huán)水養殖系統硝酸鹽氮存在波動(dòng)的情況下,碳源投加量的調控更加困難。棉花、麥稈等固體碳源可以降低運行成本,但也因為存在碳源釋放效率低并且成分復雜,在去除硝酸鹽的同時(shí)易污染出水水質(zhì)。近幾年,研究者轉而采用可生物降解材料(BDPs)作為碳源用于循環(huán)水養殖系統的異養反硝化,其優(yōu)勢在于BDPs為非水溶性物質(zhì),只能在微生物體內酶的作用下進(jìn)行生物降解為反硝化菌提供碳源,不會(huì )向水中浸出有害物質(zhì),對出水水質(zhì)的影響小,并且有較高的反硝化效率,因此,BDPs工藝運用于養殖水體進(jìn)行脫氮逐漸獲得研究者的關(guān)注。3.2自養反硝化自養反硝化工藝是指氨氮轉化為氮氣的過(guò)程全部是由自養菌完成,整個(gè)過(guò)程不需外加任何可生物降解有機碳化合物的一類(lèi)工藝。自養反硝化不需向反應器中投加有機碳源,只靠碳酸鹽或重碳酸鹽為碳源,利用無(wú)機物(如H2、S2、S、Fe、Fe等)作為硝酸根還原的電子供體,由自養反硝化菌將硝酸鹽還原為氮氣。與異養反硝化相比,自養反硝化不需要向水體引入有機物,可避免對養殖水體的再次污染。自養反硝化有兩個(gè)優(yōu)勢:①不用外加有機碳源,進(jìn)而降低成本;②產(chǎn)泥量少,減少對出水水質(zhì)的影響。自養反硝化根據電子供體的不同又可分為:硫自養反硝化和氫自養反硝化(1)硫自養反硝化:以硫為電子供體的硫自養反硝化具有工況維持簡(jiǎn)易穩定,反硝化速率較高,產(chǎn)泥速率慢等優(yōu)點(diǎn),將其應用于循環(huán)水養殖系統脫氮是完全可行的。但硫自養反硝化過(guò)程會(huì )產(chǎn)生硫酸鹽,污染水質(zhì),因此硫酸鹽濃度的控制至關(guān)重要,直接影響到硫自養反硝化能否在工廠(chǎng)化循環(huán)水養殖系統中得到推廣和應用,若要真正實(shí)現商業(yè)化,需要針對硫酸鹽濃度積累的控制問(wèn)題做更為細致的研究。(2)氫自養反硝化:以氫為電子供體的氫自養反硝化不產(chǎn)生任何影響水質(zhì)安全的副產(chǎn)物,是一種清潔的水體脫氮方法。但外源供氫具有安全隱患,而且利用效率低通過(guò)電化學(xué)過(guò)程產(chǎn)氫很難收集氫氣,并且生成氫氣又比較昂貴,不適宜處理較大體積的養殖用水。33厭氧氨氧化厭氧氨氧化工藝是指在厭氧環(huán)境中,同時(shí)存在氨氮和亞硝酸鹽氮時(shí),厭氧氨氧化細菌利用氨氮作為電子供體,亞硝酸鹽氮作為電子受體,產(chǎn)生氮氣的生物反應。與其他脫氮工藝相比較厭氧氨氧化實(shí)現了氨氮的短途徑化,具有不需要外加電子供體、不產(chǎn)生堿度、產(chǎn)泥少等優(yōu)點(diǎn)。但其工藝要求亞硝酸鹽氮的穩定積累,厭氧氨氧化菌對環(huán)境要求苛刻,反應器種類(lèi)及構型也會(huì )影響厭氧氨氧化過(guò)程的脫氮效率,使得厭氧氨氧化過(guò)程的啟動(dòng)和穩定運行面臨很多困難限制了其在水體脫氮中的推廣應用。如若將其應用于循環(huán)水養殖系統該技術(shù)還需解決一些迫切需要解決的問(wèn)題比如:厭氧氨氧化的脫氮機理、動(dòng)力學(xué)及細菌方面的研究,目前很大程度上都尚處于推測階段有待進(jìn)一步的認識和了解;接種污泥來(lái)源與縮短反應器啟動(dòng)時(shí)間、工藝參數和運行邊界條件的控制因素等都還需要進(jìn)行更為細致的研究。4、展望循環(huán)水養殖模式是水產(chǎn)養殖的重要發(fā)展方向,在發(fā)達國家已成為傳統池塘養殖業(yè)的補充和替代產(chǎn)業(yè),在我國也正受到越來(lái)越多的重視,得到了快速的發(fā)展。而以前我國在循環(huán)水養殖系統的水處理工藝的研究上多集中在硝化型生物過(guò)濾器設備性能等方面,通過(guò)硝化型生物過(guò)濾器的硝化作用將水體的氨氮轉化為硝酸鹽氮,水體中積累的硝酸鹽氮濃度通常很高8。高硝酸鹽氮濃度已經(jīng)成為影響養殖對象生長(cháng)的一個(gè)重要因素如何有效去除工廠(chǎng)化循環(huán)水養殖系統中的硝酸鹽,降低對養殖對象產(chǎn)生的有害影響,是循環(huán)水養殖系統中的一個(gè)急需解決的問(wèn)題。近來(lái),國內外研究者開(kāi)始關(guān)注循環(huán)水養殖系統中脫氮的研究,在應用生物反應器脫氮技術(shù)去除硝酸鹽的研究上已經(jīng)有所進(jìn)展但這些研究大部分停留中國煤化規模的循環(huán)水養殖系統還缺少實(shí)踐的檢驗在開(kāi)發(fā)高效穩定、低成本的商業(yè)性對性的基礎研究。CNML≥展大量的有針參考文獻(略)5