碳源对生物絮团处理养殖废水效果的影响研究

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近年来,随着人类对水产品的需求不断增加,水产养殖行业发展迅速。水体中的残饵和水产养殖动物的粪便所释放出来的氨氮,导致水体严重污染。由于大多数水产养殖行业均存在氨氮浓度较高问题,一般通过添加硝化细菌的方式,将氨氮转化为亚硝态氮,导致养殖水体中亚硝态氮浓度过高,从而带来二次污染。对于养殖水体中氮负荷的问题,一种处理方法是进行换水,但是会消耗大量水资源。另一种方法是循环水养殖,即将养殖用水进行处理循环利用,但是这种养殖模式会增加成本。生物絮团技术逐渐被人们认为是解决水产养殖行业所面临的环境问题和成本问题,并且还可以提高饵料利用率的一项有效替代的技术。
  本实验就南美白对虾养殖水体中亚硝态氮浓度过高的实际问题,利用生物絮团技术净化水产养殖水体,且实现饲料双重利用从而推出了一种具有良好经济效益和生态效益的新型水产养殖模式。
  碳源是培养生物絮团过程中的重要因素,通过添加碳源可以实现水体中异养微生物群落结构的变化,微生物在利用有机碳的同时能够同化水体中的溶解态氮形成絮团从而达到净化水环境和饵料再利用的目的。不同的碳源会形成不同的优势菌群从而导致净化效果的差异,不同的碳源投加方式会影响异养微生物的活性,从而也会影响微生物对水体的净化效果。本实验主要考察在不同碳源培养条件下,分批次投加碳源和实时补充投加碳源以及海水条件下对水产养殖废水的处理效果的影响,明确了各反应器系统处理效果的差异,为实践生产提供可参考的数据以及技术方面的支持。本论文得到的主要结论归纳如下:
  (1)以分批次投加碳源的方式培养絮团处理养殖废水的实验结果显示,添加红糖为碳源的反应器处理效果最好,但是实验后期营养供应不及时,导致异养微生物大量死亡,去除亚硝态氮的效果急剧下降。
  (2)第二阶段实验更换投加碳源方式为实时补充,保证碳氮比大于20。结果显示,添加葡萄糖为碳源的反应器去除亚硝态氮分三个阶段,去除速率依次为30.36mg/l·d-1,4.28 mg/l·d-1以及3.23 mg/l·d-1,在所有碳源培养絮团处理效果中最好。葡萄糖生物絮团反应器中微生物最为活跃,利用DOC能力最强。但是葡萄糖组中粗蛋白含量要略小于红糖组。
  (3)微生物群落结构多样性分析结果显示,变形菌门均在各个反应器中占绝对优势。葡萄糖组的前20个科水平优势细菌群落中异养细菌的相对丰度最高,因此利用生物絮团技术处理水产养殖废水更加有效果。
  (4)结果表明,在海水条件下培养的絮团净化水产养殖废水相比较淡水来说效果差一些,微生物不易在海水中生长繁殖。葡萄糖组和红糖组处理效果相差不大,亚硝态氮去除速率分别为0.14 mg/l·d-1和0.18 mg/l·d-1,DOC浓度峰值分别为408.9 mg/l和383.3 mg/l,并且两者去除DOC的速率也较为相近。
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