序批式生物絮凝技术处理水产养殖固体废弃物的初步研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:vict1234
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在水产养殖中应用生物絮凝技术(Biofloc Technology, BFT),通过控制水体中的C/N,在适度的搅拌强度条件下,异养细菌利用廉价的碳(淀粉、糖蜜等),将水体中的氮素通过氨氮的形式升级为蛋白质,形成可被虾、罗非鱼等滤食性养殖对象直接摄食的生物絮凝体,即实现了养殖水体的净化,又可实现投喂饲料中蛋白质的重复利用,明显降低饲料成本,被认为是一种具有良好经济效益、环境效益和社会效益的革新模式,现正在以色列、美国、加拿大、中国等地研究、实践并逐步推广。总固体悬浮颗粒(Total suspended solids,TSS)浓度是影响生物絮凝过程的主要因素之一。高浓度TSS有利于絮体的形成,但是,高浓度TSS会给循环养殖系统带来较高的处理成本,可能会引起的水体浊度下降、溶解氧降低等问题及其对养殖对象较严格的选择性可能会为其发展带来局限性。为了解决这个问题,我们采用外置式生物絮凝反应器,收集循环水养殖系统中产生的残饵和粪便,在外置式生物絮凝反应器中设置不同浓度TSS进行絮体培养,以避免原位式生物絮凝反应出现的上述问题。本文主要研究在淡水和盐度20的半咸水中,不同TSS浓度条件下外置-序批式生物絮凝絮体形成过程中对养殖固体颗粒物及主要氮、磷的处理效果,用以选择实验条件下适宜的TSS浓度。主要包括以下几个部分:1.生物絮凝技术对淡水养殖水体中固体废弃物处理效果以水产养殖的残饵粪便作为生物絮凝反应器的营养来源,通过添加葡萄糖作为碳源,氯化铵作为氮源,比较3组反应器在淡水中的固体废弃物的处理效果。实验显示TSS1500mg/L、 TSS2000mg/L和TSS2500mg/L3个实验组同化去除氨氮的能力均很强,第4天3组反应器氨氮含量均小于0.01mg/L,前10天硝氮和亚硝氮也基本被同化去除,之后实验过程中各组反应器三态氮含量基本保持稳定,在实验第20天停止调控DOC/TAN后,3组反应器三态氮均先后开始出现回升趋势,之后在第32天恢复调控DOC/TAN,3组反应器三态氮先后开始下降趋势,而在这个过程中,DOC的含量刚好与氨氮的变化趋势相反,说明水体中碳源的添加对三态氮控制的必要性。比较三种TSS浓度的结果表明,TSS为2500mg/L反应组的整体处理效果最好。2.生物絮凝技术对半咸水养殖水体中固体废弃物处理效果比较2组反应器(TSS为1500mg/L和TSS为2500mg/L)在10L盐度20的模拟半咸水体中对氮的去除效果。最开始阶段三态氮和总氮含量均达到最大值,而后三态氮含量均趋于降低,并均在第15天达到最低值,在第15-20天2组反应器三态氮又开始回升,之后2组反应器趋于平稳,但在第25-27天,36-37天时间段三态氮均有所回升。实验过程显示第2组反应器(TSS2500mg/L)对三态氮的同化去除效果均比第1组反应器好(TSS1500mg/L),实验结果表明半咸水体中生物絮凝对氮的处理效率虽然低于淡水水体中生物絮凝效率,但结果仍然比较理想。同时实验测试了不同TSS浓度下生物絮凝在盐度20的模拟海水中对10mg/L氨氮,20mg/L氨氮以及10mg/L亚硝氮的处理效果,发现2组反应器对10mg/L氨氮和20mg/L氨氮均能以3.33mg/h的速度快速转化完毕,而对亚硝氮的转化效果是间接性的,必须先将亚硝氮转化为氨氮和硝氮,然后利用生物絮凝对氨氮的转化效果进行处理,所以过程比较缓慢。2组反应器在半咸水实验中同样显示TSS为2500mg/L反应组的对固体废弃物去除效果最好。3.生物絮凝技术对养殖水体中活性磷处理效果活性磷的变化在反应前一段时间是符合生物正常生长变化的,除了半咸水在一开始释放大量的磷酸盐后,无论是淡水和半咸水,在反应器初期,都对磷酸盐进行了消耗,分析这是由于实验初期反应器中微生物处于生长周期的对数期,进行细胞的生长与增殖,对磷酸盐的正常生长需要。之后淡水实验组3组反应器水体中的磷酸盐含量均呈上升趋势,在第42天之后第1组和第2组水体中磷酸盐含量整体呈现下降趋势,而第3组水体中的磷酸盐一直处于较高水平,这可能是由于反应器中絮凝菌增长达到饱和,对磷酸盐需求达到上限,而第3组释放的磷酸盐含量多,无法利用,所以水体中含量最高,而第1组释放磷酸盐少,所以水体中磷酸盐含量低,这也说明,在淡水组实验组絮凝菌对磷酸盐的需求仅仅是为了满足生长增殖的需求,而整个絮凝过程对磷酸盐需求不大,所以对用生物絮凝进行磷酸盐的处理效果并不明显。而这个结论同样在半咸水实验出现。据此分析,生物絮凝反应过程对活性磷酸盐本身并没有多少去除利用效果,实验过程中磷酸盐的降低和升高是因为反应器里面细菌生长增殖对磷酸盐的正常需求。
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