海水养殖循环水净化系统中生物膜的快速构建与应用

摘要

生物膜法已经成为净化处理污水的重要方法，但通常采用的自然挂膜需30～40d，时间较长，影响生产计划。针对这种弊端，本研究根据生物膜的性质以及形成原理，尝试了人工快速构建生物膜实验，利用不同比例的“SZ胶性复合物”与筛选的水质净化菌混合，进行了优化挂膜试验，并在养殖废水处理中加以应用进行水质净化效果观察，旨在为生物膜的快速构建工艺提供技术支撑。
　　 本研究以200目粒度粘性土壤和沸石粉按照不同比例混合在生物载体上构建软基，粘性土壤具有粘性，也对细菌生长繁殖有特殊营养，而沸石粉具有吸附作用，二者经过不同比例混合进行上膜试验证实，当粘性土壤和沸石粉呈4:1比例时软基膜形成效果最好。本研究通过大量的试验结果表明：在没有SZ胶体复合物加入的情况下，生物载体表面光滑，仅有少量目的菌；而在同时加入SZ胶体复合物和菌株的情况下，生物载体被黄色物质覆盖，表面变得粗糙，并有大量目的菌附着。从生物膜颜色、显微镜下细菌密度和净水能力测定来看，SZ胶体复合物有助于细菌在生物载体上的粘附、定植，并且在第5d生物膜即达到成熟期。这与常规自然挂膜比较，生物膜形成时间从30～40d减少到5d。这为方便生产安排、规模化推广循环水养殖提供了技术支撑。
　　 本实验利用粘性土壤和沸石粉按4:1混合形成“SZ胶性复合物”。对本实验室筛选的水质净化菌TYIA-16(淀粉液化芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens，降解氨氮)、TYIA-15(枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis，分解有机物、降低COD)、CX6(硝化螺菌属Nitrospira sp.，降解亚硝酸盐)、CB12(嗜盐单胞菌属Halomonassp.，还原硝酸盐)进行低温下摇床振荡培养，发现这些细菌能够在在低温10～20℃能够快速生，并且这些净化菌对鲆鲽类无致病性。因此，用此四株净化菌与“SZ胶性复合物”，通气的情况下构建生物膜，5d就形成具有良好净化作用的生物膜。利用这一方法构建的生物膜7d内性能稳定，2h对COD的净化率达到61.5～74％，氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐的净化率分别达到50％、12％、20％以上，具有良好的净化作用。研究结果也证实了TYIA-15、TYIA-16、CX6、CB12等4菌株组合合理，可有效去除养殖废水中的主要有害物质，其净化效果基本满足实际生产操作上的要求。本项研究首次创建了快速构建生物膜技术，大大缩短了培养时间，操作方法简单，适应当前以地下井海水为水源的鲆鲽类循环水养殖模式，对推广封闭式循环水养殖提供了理论依据和技术支撑，为提升水产养殖技术具有重要的现实意义。

目录

文摘

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引言

第一章 文献综述

第一节 生物膜的概述

1.1 生物膜法的形成

1.2 生物膜法的优点

1.3 生物膜的实质

第二节 生物膜的形成

2.1 生物膜法的机理

2.2 生物膜上细菌的形成过程

2.3 生物膜上细菌的胞外聚合物

第三节 生物膜的结构

3.1 生物膜上细菌的粘附

3.2 实验室中生物膜的构建过程

3.3 生物载体

3.4 水质净化菌

第四节 生物膜的应用效果

4.1 优化生物膜处理污水的效果

4.2 生物膜的应用前景

第五节 生物膜在水产养殖污水处理中的应用

5.1 鲆鲽类循环水养殖现状

5.2 海水养殖循环水处理系统

5.3 海水养殖循环水系统中的生物膜

第二章 水质净化菌的理化实验

第一节 水质净化菌的选择

1.1 水质净化菌的选择要求

1.2 本实验室所筛选的水质净化菌理化特点

1.3 水质净化菌的应用

第二节 不同温度条件下细菌的生长曲线

2.1 材料与方法

2.2 实验结果

2.3 讨论

第三节 净化菌安全性试验

3.1 材料与方法

3.2 实验结果

3.3 讨论

第四节 拮抗性实验

4.1 材料与方法

4.2 实验结果

4.3 讨论

第三章 “SZ胶体复合物”的配制与挂膜

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 “SZ胶体复合物”的配制

1.3 “SZ胶体复合物”的挂膜

2 实验结果

3 讨论

第四章 细菌挂膜试验

第一节 单株菌的挂膜实验

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

第二节 复合菌的挂膜实验

1 材料与方法

2 养殖废水处理效果

3 讨论

总结

1 研究成果

2 本研究在循环水处理系统中的作用和意义

3 本研究仍待解决的问题及今后的研究方向

参考文献

致谢