循环水养殖系统生物滴滤池载体筛选及水处理效果研究

摘要

循环水养殖在水产养殖中占有重要地位，水质净化是其核心技术，养殖对象的排泄物及残饵残渣等物质是氨氮和亚硝态氮等污染物的主要来源，如何高效去除对养殖水产构成威胁的氨氮和亚硝态氮等污染物是水产养殖水质净化的关键性问题。
　　不同种类的填料对于生物过滤系统的硝化性能有重要影响，本实验模拟循环水养殖系统，对3种滤布填料（碳纤维、涤纶无纺布、工业滤纸）构成的挂帘式生物滴滤池进行研究，通过比较3者的挂膜效果、氨氮处理效率和生物膜微生物群落结构等特征来筛选最佳滤布填料：其中碳纤维挂帘式生物滤池（F1）的脱膜后生物膜重最大，为45.97 g·m-2，8 h氨氮去除率（86.43%）高于其他生物滴滤池（64.88%-75.46%），并且亚硝态氮累积少；通过 Illumina高通量测序技术对生物过滤系统中生物膜微生物群落结构进行解析，发现碳纤维生物滴滤池（F1）生物膜内微生物群落多样性指数高，有更为丰富的微生物，其硝化螺菌属相对丰度较高，对应的氨氮转化效率也较高。
　　以碳纤维作为滤布填料，并探究最适滤布填料在不同工况条件（流速、温度、初始氨氮浓度、碳氮比）下的最优处理效果。结果表明，碳纤维生物滤池挂膜速度快，生物量多且稳定，对氨氮和亚硝态氮有更好的去除效果；在30℃条件下，初始氨氮为10 mg/L，经过6 h反应，氨氮去除率可达97%；在一定范围内增大流速，会提高其氨氮的去除效率；当碳氮比为5时，氨氮的降解速率最快达到0.4 mg/(L·h)；初始氨氮浓度为15 mg/L时，氨氮平均去除速率达到0.5 mg/(L·h)。并进一步利用响应曲面法建立氨氮去除速率的预测模型，可以看出流速对氨氮去除速率影响显著，水流速与初始氨氮浓度对氨氮去除速率有交互作用。
　　中试条件下锦鲤循环水养殖启动时间约25天，两种养殖密度条件下氨氮负荷不同，分别为35.29 mg TAN/m2·d和211.7 mg TAN/m2·d，水循环速率对氨氮去除速率有不同程度的影响；应用 Biolog ECO板技术分析不同养殖阶段微生物的代谢情况，发现养殖密度对碳源的利用率有较大影响，高密度阶段投饵量大，循环速率大，微生物活性强，对碳源利用能力也强；高通量测序分析结果表明，随着养殖密度的增加，变形菌门和拟杆菌门的比重也在不断增加而蓝藻门(Cyanobacteria）则反之，而Anaerolineaceae_uncultured、Saprospiraceae_uncultured能够在高氨氮负荷条件下生存，同时 Planctomycetaceae_uncultured菌、硝化螺菌属 Nitrospira在高密度条件下也有较高比重。
　　以上研究结果为挂帘式生物滤池在循环水养殖水质净化中的应用奠定了实验基础。

目录

1绪论

1.1循环水养殖系统的概念及特点

1.2循环水养殖系统发展概况

1.3养殖水体中含氮污染物质及处理方法

1.4水的生物膜法处理技术

1.5论文的研究目的及主要内容

2挂帘式生物滴滤池滤布筛选

2.1材料与方法

2.2挂帘式生物滴滤池的水质分析

2.3挂帘式生物滴滤池滤布的微生物群落结构特征分析

2.4小结

3挂帘式生物滴滤池氨氮去除速率预测模型的研究

3.1单因素对碳纤维挂帘式滴滤池氨氮去除速率影响

3.2挂帘式生物滴滤池氨氮去除速率预测模型的建立

3.3小结

4中试条件下锦鲤循环水养殖运行分析

4.1锦鲤循环水养殖系统设计

4.2循环水养殖系统启动期水质变化

4.3循环水养殖系统运行期水质变化

4.4循环水养殖系统运行期微生物群落变化

4.5小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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