拟穴青蟹循环水养殖系统生物滤池细菌群落变化

【目的】探究拟穴青蟹(Scylla paramamosain)循环水养殖系统(Recirculating aquaculture systems,RAS)生物滤池启动过程中细菌群落的演替过程,为设计适合拟穴青蟹RAS养殖的生物过滤器提供指导。【方法】在2、5、10、20、30、40、50 d检测RAS养殖池的水质,采集填料生物膜和养殖池水体微生物样品,采用多种生物信息学分析方法研究生物膜微生物群落演替过程,并运用实时荧光定量PCR技术检测生物膜碳循环和氮循环功能基因拷贝数。【结果与结论】氨氮(NH4+-N)、分子氨(NH3)和亚硝态氮(NO2--N)的质量浓度总体呈先上升后下降趋势,硝态氮(NO3--N)和总氮(TN)在实验结束时(50 d)积累,总有机碳(TOC)质量浓度在前10 d保持稳定,从10 d至50 d呈先升高后下降趋势,差异显著(P<0.05),且总氮和硝态氮质量浓度对生物膜细菌群落变化的影响最大。生物膜细菌群落的多样性、均匀性和丰富度在10 d达到峰值,然后达到平稳状态。基于FAPROTAX的功能预测发现生物膜大多数功能主要富集在氮循环和有机物降解这两方面,生物膜碳循环和氮循环绝对基因拷贝数随时间增加总体呈升高趋势。根据FEAST分析结果,除10 d以外,前20 d同一时期的水体细菌对生物膜的贡献较高,后30 d主要来源于生物膜本身前期细菌贡献,且贡献率随时间增加呈增长趋势,到后期趋于稳定。结果表明,拟穴青蟹RAS生物滤池启动过程中,生物膜的细菌群落结构随时间增加变化显著,功能主要富集在氮循环和有机物降解这两方面,生物膜细菌来自本身细菌的贡献率也逐渐升高,到后期趋于稳定。

工厂化循环水养殖系统重金属积累的生物毒性及去除技术

养殖水产品需求日益增高,传统水体养殖技术无法满足市场需求,由此诞生了高产低碳的循环水养殖技术,但其作为一个高密度养殖的封闭/半封闭系统对水质要求很高。循环水经处理后残余并积累的重金属污染物会给养殖系统带来安全隐患,不仅会积累于水产品体内对其造成生物毒性或直接导致其中毒死亡,还会通过食物链传递对人类健康造成威胁。如何在保持水产品的高产率下去除循环水中积累的重金属污染物是未来技术发展需要重点解决的问题。对循环水养殖系统中循环积累产生的重金属污染物的持续性危害和处理技术进行了分析和总结,预测了未来研究的突破方向,以期为去除水体重金属技术的发展提供参考。

基于循环水养殖系统的大口黑鲈仔稚鱼地下水养殖技术探讨

近年来我国大口黑鲈养殖业发展迅猛,这对苗种质量提出了更高的要求。水质、饵料及养殖管理等因素都是其苗种培育成功与否的关键要素。本文对基于循环水系统的大口黑鲈仔稚鱼地下水养殖技术进行探讨,并对相关技术进行总结,促进形成可复制、可推广的大口黑鲈仔稚鱼养殖模式。

一家典型海水工厂化循环水养殖系统运行效果分析——以半滑舌鳎为例

循环水养殖系统作为一种新型高密度养殖方式具有养殖水体环境可控、系统运行平稳、技术安全可靠、高度节水节地等优点。本文以天津市滨海新区某企业养殖半滑舌鳎为例,对循环水养殖系统的运行效果进行分析。结果表明:半滑舌鳎的养殖密度为(20~25)kg/m^(2),初始平均质量为5 g,利用循环水养殖系统养殖407 d,最终平均质量为1079 g,存活率为29.1%。通过水质检测分析,氨氮平均去除率为64%;亚硝酸盐平均去除率为58%;弧菌和细菌的灭杀率为99%;pH值保持在7.0~8.5;盐度维持在18~35。经济性分析结果表明,该海水工厂化循环水养殖系统的可行性和经济性良好,适宜在沿海地区大力推广。

生物絮团技术在循环水养殖系统中的应用与挑战

生物絮团技术,现阶段在循环水养殖系统中扮演着关键角色,这也是因其能够借助微生物功能实现水质的净化以及生物质资源的循环再利用;其在当前水产养殖领域饱受资源耗竭及环境压力双重压力影响的背景下,推广应用此技术显得尤为重要,不仅提升了对水资源的利用效率,有效减少了养殖的成本投入,同时还对促进水产养殖业的可持续发展起到了显著的推动作用。本文研究了生物絮团技术在循环水养殖系统中的应用与挑战,针对性的提出了应对策略,旨在为相关人员工作提供参考。

大口黑鲈循环水养殖系统规模化苗种培育技术

大口黑鲈苗种培育,多称“标粗”。利用循环水养殖系统开展大口黑鲈苗种规模化培育,因其环境可控、稳定,培育苗种质量好,成为大口黑鲈苗种培育的主要模式。2023年1-5月,作者通过项目实施,组织开展了大口黑鲈培苗5批次,培育数量200多万尾,2023年3月18日至4月30日批次培育,200万尾水花苗培育43天,获得规格884尾/千克鱼苗102.25万尾,20日龄培苗成活率53.55%,20日龄至43日龄培苗成活率为95.47%,转料后饵料系数0.69。现将该模式技术总结如下,以供广大大口黑鲈苗种生产者参考。

臭氧对石斑鱼循环水养殖系统的杀菌效果评价

水质污染、环境破坏以及水产品质量不稳定等诸多问题存在于传统的水产养殖方式中,这对我国水产养殖行业的长期可持续发展构成了严重威胁,阻碍了其发展步伐。为了缓解这些压力,循环水养殖作为一种新型的可持续发展的现代化养殖模式,应运而生。养殖污水经水处理装置净化后回用,符合绿色、生态、循环和高效的发展趋势。

循环水养殖系统氧锥运行参数设计

以氧锥为气水混合装置的纯氧增氧系统溶氧效率高,但需产生一定气耗及能耗。本研究运用物质平衡等相关原理,对通入氧锥纯氧气体流量、养殖水体流量进行科学设计,分析其运行成本,并讨论设计关键问题。结果显示:采用一定锥体结构尺寸氧锥,当通入其纯氧气体流量为14.6 L/min、养殖水体流量为1 327.3 L/min(养殖系统水循环量79.6 m^(3)/h)时,能充分利用氧锥81.88%~89.07%高溶氧效率,提供1 026.8~1 116.9 g/h养殖系统需氧量,完全满足养殖水体300 m^(3)、养殖密度6 kg/m^(3)的凡纳滨对虾循环水养殖溶氧量需求。氧锥运行耗氧1 252.7 g/h,耗电2.9 kW·h。研究表明,本设计对提高纯氧增氧系统技术性能,推进纯氧增氧在高密度循环水养殖中广泛应用提供支持。

不同生长阶段红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)循环水养殖系统的水质调控和氮磷收支研究

循环水养殖系统具有节水、省地、环保等优点,目前在国内外水产养殖中得到广泛应用,养殖过程中水质的动态变化反映鱼类养殖生长环境状况,氮磷收支规律反馈养殖系统是否具有高效性,二者可评估特定养殖生物在特定养殖条件下的养殖效果。为了了解循环水养殖系统水质变化与氮磷收支规律,通过对不同生长阶段(一龄与二龄)红鳍东方鲀循环水养殖系统的水质、鱼体及饲料中氮、磷的定期采样,计算氮、磷的输入与输出量,比较了系统水质变化与氮磷收支规律。结果显示,一龄和二龄的红鳍东方鲀养殖系统分别在投喂后2、4、10、14 h和2、4、14、18 h出现营养盐浓度高值点,建议针对处于不同生长阶段的红鳍东方鲀养殖系统需对不同时间段进行水质重点监测,主成分分析表明亚硝酸盐氮和硝酸盐氮参数可作为红鳍东方鲀循环水养殖水质的指示因子。一龄和二龄的红鳍东方鲀养殖系统中用于鱼体生长发育的氮元素分别占总输出的25.16%和28.41%,用于鱼体生长发育的磷元素分别占总输出的47.37%和51.66%,二龄的红鳍东方鲀养殖系统与一龄养殖系统的氮磷吸收率相比有显著性提高(P<0.05)。实际生产中可通过增加二龄红鳍东方鲀专用饲料蛋白质与磷元素含量,提升养殖产量。研究阐明了循环水养殖系统水质变化与氮磷收支规律,营养物质的来源与归宿,对合理评价系统的经济与生态效益、优化系统工艺参数具有指导意义。

复合微生态制剂对循环水养殖系统老化生物滤池的在线修复作用

为解决海水循环水养殖系统(recirculating aquaculture system,RAS)内老化生物滤池的在线修复问题,选用一种复合微生态制剂连续15 d向养殖池及其老化的生物滤池泼洒,以正常生物滤池作为对照,通过监测生物滤池入水口和出水口的水质理化指标及异养菌和弧菌数量变化情况,判断老化生物滤池的修复效果。结果表明:添加微生态制剂6 d后,老化生物滤池净化能力开始修复,15 d时对亚硝酸盐、氨氮去除率分别从修复前的28.34%、27.28%提高至47.24%、46.07%,且比对照组去除率略有提高,化学需氧量COD Mn(5.75 mg/L)较修复前(7.28 mg/L)显著降低21.70%(P<0.05),且显著低于对照组(P<0.05);修复后整个养殖水体中,亚硝酸盐、氨氮、COD Mn水平下降明显(P<0.05),水体中异养菌数量增多,弧菌数量下降,弧菌占总菌比例显著下降(P<0.05)。研究表明,利用复合微生态制剂可实现对老化生物滤池的在线修复,使生物滤池的水质净化能力快速得到恢复。

循环水养殖系统中悬浮颗粒物去除装备研究进展

随着水产养殖业的快速发展,循环水养殖系统已成为国内外养殖集约化的研究热点,近年来养殖集约化带来的悬浮颗粒物问题引起了环保部门以及相关养殖企业的重视。悬浮颗粒物去除装备能够高效去除循环水养殖系统中的固体悬浮颗粒物,是循环水养殖系统的核心装备。从沉降、旋流、泡沫分离、臭氧氧化、孔过滤和生物过滤方面,介绍悬浮颗粒物去除装备的国内外研究进展,对比各式悬浮颗粒物去除装备技术的优缺点,旨在为循环水养殖系统中悬浮颗粒物去除装备研发和应用提供参考。

循环水养殖系统的研究进展及发展趋势

循环水养殖系统是一种环境友好、水资源高效利用及养殖产量高的集约化养殖模式,由流水式水产养殖逐渐演化而来。循环水养殖系统的发展可追溯到20世纪60年代,较为典型的有日本生物包静水养殖系统(以砾石为载体)和欧洲组装式多级静水养殖系统[1-2]。我国陆基工厂化养殖从最初的苗种培育转变为水产养殖、仓储、吊水等多种功能[3-5],养殖技术水平也不断提高。

工厂化循环水养殖系统中流场特性与鱼类互作影响的研究进展与展望

随着人口与经济的发展,水产养殖业在世界范围内迅速兴起,集约型工厂化循环水养殖因其高密度、低污染、高效率等独特的优势,契合水产养殖业绿色发展理念,已成为水产养殖转型升级的重要方向之一。水作为循环水养殖系统中重要的环境因子,其流态能够直接影响鱼类的生长及福利,同样,鱼类存在及运动也会影响到系统流态的构建。本文综合分析了循环水养殖系统中流场条件对不同鱼类生长发育及福利的影响,鱼类及其运动行为对养殖池内水动力条件及性能的影响,以及鱼类对养殖池内流场流态、水体混合等的影响。将研究鱼类运动对流场特性的影响方法主要归纳为实测法和数值研究,通过对比分析2种方法的优点和不足之处,并结合当前循环水养殖产业系统构建中的问题提出针对性方法建议,旨在为系统中水动力条件的设计拓展思路,促进循环水养殖产业流态构建向“鱼”与“水”兼顾的方向发展。

墨瑞鳕循环水养殖系统中不同生物膜反应器水处理效率及微生物群落对比分析

固定床生物膜反应器(fixed-bed biofilm bioreactor,FBBR)和移动床生物膜反应器(movingbed biofilm reactor,MBBR)在养殖水体氨氮(NH_(4)^(+)-N)和亚硝酸氮(NO_(2)^(–)-N)污染控制中已有较为广泛的研究,然而相关研究大多是在实验室完成的,目前尚缺乏实际生产的循环水养殖系统(recirculating aquaculture system,RAS)中FBBR和MBBR水体净化效能的对比研究。因此,本研究将FBBR(弹性毛刷滤料)和MBBR(PVC多孔环滤料)并联接入实际生产的墨瑞鳕(Macculochella peeli)RAS中,实现二者的同步连续运行(35 d),考察了其出水水质变化和微生物群落结构。出水水质变化表明,FBBR和MBBR中氨氧化能力的形成快于亚硝氮氧化能力,硝化能力渐趋成熟,可以有效控制养殖水体中的NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(–)-N浓度,但会导致养殖水体中硝酸氮(NO_(3)^(–)-N)积累和p H下降;单因素方差分析表明,FBBR出水中NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(–)-N、NO_(3)^(–)-N浓度和p H与MBBR出水无显著差异,两反应器的硝化效率相似。FBBR和MBBR在微生物群落上的相同点在于:优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)(相对丰度分别为69.42%和86.92%),优势菌纲为γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)(40.71%和63.36%)和α-变形菌纲(α-Proteobacteria)(26.58%和21.74%),优势菌属为不动杆菌属(Acinetobacter)(27.50%和53.29%);硝化菌由亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和硝化螺菌属(Nitrospira)构成;硝化螺菌属的相对丰度远高于亚硝化单胞菌属,两反应器中可能存在完全氨氧化菌。两反应器在微生物群落上的不同点在于FBBR微生物群落的丰富度和多样性以及硝化菌的相对丰度均高于MBBR。本研究可以为RAS养殖水体净化提供技术支撑,助推循环水养殖模式的推广应用。

鱼—菜共生循环水养殖系统水质指标及微生物群落多样性特征

利用高通量测序技术和生物信息学分析手段,测定了3套不同养殖规模大口黑鲈及美洲鲥鱼鱼—菜共生循环水养殖系统中养殖池、生物滤池、蔬菜水耕区的水质指标、水体微生物菌群的组成。结果显示:T系统水体的总氮和亚硝酸盐氮含量显著高于F系统和S系统的;T系统内部生物滤池水体的氨氮含量显著高于养殖池的;3套系统水体的优势菌门均为拟杆菌门(Bacteroidota),其次是变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota);T系统水体的微生物群落多样性显著低于F系统和S系统的,其中拟杆菌门、黄杆菌属(Flavobacterium)细菌种群的相对丰度均显著高于F系统和S系统的;3套系统在3个单元的优势菌属均为黄杆菌属;unclassified_f_Rhodobacteraceae、unclassified_f_Comamonadaceae、氟维尼菌属(Fluviicola)、新鞘脂菌属(Novosphingobium)、Limnohabitans为3套系统各单元共有的优势菌属。

刺参双通道自清洁循环水养殖系统构建与饲料中海泥比例确定

【目的】构建刺参(Apostichopus japonicus)高效清洁的循环水养殖系统,并探究不同料泥质量比对刺参生长的影响,为刺参工厂化循环水养殖提供新的工艺实验数据。【方法】通过测定养殖水体中的亚硝氮和氨氮浓度、刺参生长指标、肠道消化酶活性指标等的变化,分析确定刺参循环水养殖系统中饵料适宜的料泥质量比。【结果与结论】在120 d的养殖过程中,所构建的循环水养殖系统自清洁效果明显,养殖水质良好,NH_(4)^(+)-N(≤0.289 mg/L)与NO_(2)^(-)-N(≤0.025 mg/L)质量浓度均在适合刺参生长的安全浓度范围内,刺参的平均增重率达43.70%。实验初期,随饲料中料泥质量比增加,刺参生长速率降低,但60 d后,料泥质量比1∶3和1∶2的实验组刺参保持快速生长,而料泥质量比1∶4和1∶1的刺参生长相对缓慢。实验结束时,料泥质量比1∶3和1∶2组的刺参肠道淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶活力均显著高于其他两组(P<0.05)。因此,刺参工厂化循环水养殖具有可行性,且最优料泥质量比为1∶3,此时刺参肠道内的消化酶活性较高、生长速率最快。

工厂化循环水养殖系统CO_(2)脱除工艺的研究进展

循环水养殖是未来水产养殖的主要发展方向之一,系统中CO_(2)的过度富集会影响生物滤器过滤效率和养殖对象生长发育,因此CO_(2)的高效脱除是整个循环水养殖系统中的关键技术之一。中国循环水养殖产业在30多年的发展过程中,各项CO_(2)脱除技术日渐成熟。文章围绕着目前国内外工厂化循环水养殖系统的应用现状,介绍了循环水系统中CO_(2)的来源、危害以及脱除的基本原理,综述了气体交换法、化学法和生态法3种CO_(2)脱除工艺的特点以及国内外研究进展,比较了各类脱除技术的优点,针对CO_(2)脱除主要存在的方法单一、主要设施占据空间大、成本高等问题,提出了多种脱除工艺并用、运行设备系统集约化、优化脱除过程及装备智能化等未来发展对策。本研究旨在为未来工厂化循环水养殖CO_(2)高效脱除技术工艺的优化与专用装备的研制提供参考。

氧化铁-多孔陶瓷复合填料在循环水养殖系统中微生物挂膜效率的影响研究

试验旨在研究氧化铁-多孔陶瓷复合填料在净化养殖废水中氨氮和化学需氧量(COD)的效率及氧化铁薄膜的理化性质。利用多孔陶瓷作为载体,将氧化铁薄膜负载在陶瓷表面,依靠氧化铁与微生物之间的偶极作用,使微生物能够在陶瓷表面具有更高的挂膜效率,检测2种填料净化养殖废水中氨氮和COD的去除效率。结果表明,氧化铁薄膜负载的多孔陶瓷复合填料比单一多孔陶瓷填料,净化养殖废水中COD和氨氮的去除效率分别提高1.27倍和1.07倍。研究表明,负载有氧化铁薄膜的多孔陶瓷填料在循环水养殖系统中微生物挂膜效率对比单一多孔陶瓷填料具有一定优势。

两种陆基圆池循环水养殖系统的养殖效果对比分析

针对产业发展现状及存在的突出问题,以节能、降耗为突破口,构建了一种陆基圆池循环水养殖系统及基于该系统的养殖方法。应用该系统以及养殖方法养殖加州鲈,与现有养殖系统及养殖方法相比,经7个月养殖,能使加州鲈养殖成活率提高17.5%,均末重提高34 g/尾,折合产量提高10 kg/m^(3),售价提高1元/kg,养殖成本降低3.6元/kg,利润率提高15.93%,折合利润产值提高194元/m^(3),养殖尾水循环利用率达90%。取得了显著的经济、社会和生态效益,实现了水产养殖尾水低碳高效零污染排放、资源化利用和如同池塘养殖一般的普及性与广泛性。

拟穴青蟹“龙舟”型工厂化循环水养殖系统设计及养殖效果分析

为解决拟穴青蟹传统池塘养殖面临互相残杀、受自然灾害影响导致损失严重及现有“蟹公寓”工厂化循环水养殖系统操作烦琐等产业瓶颈,将拟穴青蟹置于本试验设计的“龙舟”型工厂化循环水养殖系统和“蟹公寓”工厂化循环水养殖系统进行养殖,养殖周期30 d,比较存活率、养殖水质、生长性能及营养品质。结果显示:拟穴青蟹在“龙舟”型工厂化循环水养殖系统的存活率为(98.66±0.58)%,显著高于“蟹公寓”工厂化循环水养殖系统(P<0.05)。“龙舟”型工厂化循环水养殖系统中的养殖水体中的氨氮0.0625~0.0671 mg/L,亚硝酸盐0.0213~0.0253 mg/L,活性磷酸盐0.0315~0.0346 mg/L,均较“蟹公寓”工厂化循环水养殖系统低。“龙舟”型工厂化循环水养殖系统养殖的拟穴青蟹体质量特定生长率为(3.43±0.50)%/d,脱壳间隔时间为(20.4±0.25)d,生长性能显著高于“蟹公寓”工厂化循环水养殖系统(P<0.05)。“龙舟”型工厂化循环水养殖系统养殖的拟穴青蟹肌肉中必需氨基酸指数(E)为67.35,高于“蟹公寓”工厂化循环水养殖系统,且肌肉中脂肪酸组成及质量安全均优于“蟹公寓”工厂化循环水养殖系统。研究表明,采用“龙舟”型工厂化循环水养殖系统养殖拟穴青蟹能取得减少水质污染,提高拟穴青蟹的存活率、生长速度,以及改善肌肉营养并减少肌肉中重金属含量的养殖成效,可作为拟穴青蟹工厂化养殖新模式。