工廠化海水養(yǎng)殖廢水和水體的氨氮處理研究.pdf

1、近年來，以仿刺參、大菱鲆、紅鰭東方鲀等為主的海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。在養(yǎng)殖引起的水質(zhì)惡化影響到養(yǎng)殖動物生長繁殖的同時，大量海水養(yǎng)殖廢水的肆意排放也給近海的生態(tài)環(huán)境造成了巨大的影響，近岸海域的環(huán)境惡化，赤潮頻發(fā)，漁業(yè)資源退化，生態(tài)平衡和生物多樣性也遭到了嚴重的破壞。海水養(yǎng)殖取水水域的水質(zhì)下降也給我國海水養(yǎng)殖和海洋漁業(yè)經(jīng)濟帶來了巨大損失。氨氮和亞硝態(tài)氮是海水養(yǎng)殖水體和廢水中主要的可溶性污染物，形成快且濃度高，是最難以降解的有毒物質(zhì)?，F(xiàn)

2、在，廢水處理技術(shù)主要以生活污水和工業(yè)廢水處理的方法為主，專門針對海水養(yǎng)殖水體凈化和廢水處理的研究還比較少。對于海水養(yǎng)殖體系來說，海水中的鹽度和離子效應(yīng)，養(yǎng)殖水體中污染結(jié)構(gòu)與常見陸源污水的差異，以及海水專用益生菌的種類稀缺，都使得海水養(yǎng)殖水體凈化與廢水處理難度進一步加大。
　　本研究主要針對海水養(yǎng)殖的水體凈化和廢水處理，分別系統(tǒng)測定了不同的水處理方法對氨氮和亞硝態(tài)氮的去除效果。根據(jù)結(jié)果和處理目的對處理方法進行了優(yōu)化。針對海水養(yǎng)殖廢水

3、中氨氮和亞硝態(tài)氮高的特點，優(yōu)化間歇式活性污泥處理系統(tǒng)水處理工藝并研制成控溫、進水、反應(yīng)、沉降和排水全自動一體化的海水養(yǎng)殖廢水處理的SBR反應(yīng)器，為海水低碳高氮養(yǎng)殖廢水快速高效、低成本無害化的水處理技術(shù)提供了一定的理論和實踐基礎(chǔ)。此外，針對海水養(yǎng)殖水體中氨氮和亞硝態(tài)氮產(chǎn)生的過程，從海水養(yǎng)殖環(huán)境中篩選具有凈水功能的土著益生菌，優(yōu)化混合液體發(fā)酵工藝并應(yīng)用載體固定化技術(shù)，研制出海水養(yǎng)殖專業(yè)的載體固定化復(fù)合微生態(tài)凈水劑，測定了其對仿刺參養(yǎng)殖水體的

4、凈水效果以及對仿刺參幼參的益生作用，為仿刺參的綠色、安全、健康的生態(tài)養(yǎng)殖提供了一定的理論與實際的研究價值。本論文研究的主要工作可概括為以下幾個方面:
　　1.針對實際海水養(yǎng)殖廢水低C/N的特點，采用SBR工藝結(jié)合硅藻土載體固定化顆粒污泥的新方法，驗證對海水養(yǎng)殖廢水中氨氮和亞硝態(tài)氮去除效果，同時還考察活性污泥中載體固定化情況、菌群動態(tài)變化以及自養(yǎng)型硝化細菌間的優(yōu)勢調(diào)控。
　　(1)通過馴化活性污泥，采用SBR工藝的硅藻土載體生

5、物反應(yīng)器可處理氨氮濃度約為50mg L-1的實際海水養(yǎng)殖廢水。在22±4℃的條件下，水力停留時間為11h(沉降10 min)、系統(tǒng)溶解氧≥4.5 mg L-1,強化自養(yǎng)型氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的共生協(xié)同作用，經(jīng)過34 d約100個周期的運行后系統(tǒng)進入穩(wěn)定期，NH4+-N和COD去除率分別在98.93％和76.62％以上。從第35 d開始，反應(yīng)器出水中COD和NH4+-N、NO2-N的濃度基本滿足海水養(yǎng)殖水排放要求。
　　(2)硅

6、藻土載體加速好氧硝化污泥的載體顆?；M程，提高沉降性能。污泥顆粒照片和掃描電鏡結(jié)果顯示，活性污泥里的菌群可以固定在硅藻土的表面或包裹在硅藻土外部，形成較大的載體污泥顆粒和載體生物聚集體，有助于增加好氧顆粒污泥的強度及穩(wěn)定性，提高微生物間的協(xié)作和活性，并提高生存繁殖能力和對環(huán)境的耐受能力。
　　(3)通過變性梯度凝膠電泳分析表明，反應(yīng)器后期的主要優(yōu)勢菌群為光合細菌屬、硝化桿菌屬、噬纖維菌目、海桿菌屬和亞硝化單胞菌屬等。
　　(

7、4)通過熒光原位雜交分析表明，自養(yǎng)型的AOB和NOB成為反應(yīng)器系統(tǒng)中的優(yōu)勢菌群。
　　2.針對實際海水養(yǎng)殖水體中可溶性污染物的特點，從海水養(yǎng)殖環(huán)境中篩選具有凈水功能的土著益生菌，優(yōu)化混合液體發(fā)酵工藝并應(yīng)用載體固定化技術(shù)，研制出海水養(yǎng)殖專業(yè)的載體固定化復(fù)合微生態(tài)凈水劑，測定了其對仿刺參養(yǎng)殖水體的凈水效果以及對仿刺參幼參的益生作用。
　　(1)利用唯一氮源選擇性培養(yǎng)基，從海水養(yǎng)殖環(huán)境中篩選到兩株具有高效凈水能力的菌株。通過16S

8、 rRNA基因測序、系統(tǒng)發(fā)育樹同源性鑒定、菌落形態(tài)以及常規(guī)生理生化鑒定，初步確定菌株JS-01為枯草芽孢桿菌，JS-02菌株為側(cè)孢短芽孢桿菌。在DO≥4.5 mg L-1的條件下，在24 h內(nèi)，JS-01菌株對濃度為50 mg L-1的氨氮降解效率達98.5％; JS-02菌株對20 mg L-1的亞硝酸鹽降解效率達95.2％。
　　(2)芽孢桿菌JS-01和JS-02對鹽度、溫度、酸度、膽鹽以及蛋白酶具有良好的耐受性。毒性試驗結(jié)

9、果表明芽孢桿菌JS-01和JS-02對仿刺參無致病能力，其菌株之間也無明顯拮抗作用。同時發(fā)現(xiàn)芽孢桿菌JS-01和JS-02對燦爛弧菌、黃海希瓦氏菌、溶藻弧菌和遲緩愛德華氏菌等仿刺參致病菌表現(xiàn)出了中等非特異性的拮抗作用，而對哈維氏弧菌和副溶血弧菌的拮抗作用不明顯。
　　(3)對芽孢桿菌JS-01和JS-02混合液體發(fā)酵和載體固定化條件進行優(yōu)化。通過單因素條件分析，確定其混合液體發(fā)酵最佳條件是溫度為30℃，初始pH值為7.5,接種量為

10、5％，發(fā)酵轉(zhuǎn)數(shù)為300 rpm，發(fā)酵周期為22～24 h;最佳發(fā)酵氮源是豆餅粉，碳源是葡萄糖和玉米粉，最佳碳氮比為1∶4;載體最佳吸附條件是硅藻土添加量為10 g L-1,玉米芯添加量為5g L-1,攪拌速率為200rpm，吸附時間為60 min。制成的載體固定化JS復(fù)合芽孢桿菌干粉制劑的活菌終濃度可以達到5×109 CFU g-1,芽孢產(chǎn)率高于90％。
　　(4)通過養(yǎng)殖場實際應(yīng)用考察載體固定化JS復(fù)合芽孢桿菌制劑的水體凈化效果

11、，以及對仿刺參生長性能及非特異性免疫的益生效果。結(jié)果表明，在正常10d倒池條件下，載體固定化JS復(fù)合芽孢桿菌制劑能夠?qū)⑺w中COD、NH4+-N和NO2--N的濃度分別控制在6.5 mg L-1、0.5 mg L-1和0.135 mg L-1以下，NH4+N和NO2--N的平均去除率分別為82.85％和75.78％。通過應(yīng)用含有Bacillus subtilis JS-01和Brevibacillus laterosporusJS-02