海水循环养殖系统水处理工艺综述

论述了海水循环养殖系统(RAS)需要控制的水质参数及相关单元水处理工艺.RAS需要对盐度、pH、温度、溶解氧等水质参数进行监测控制,并常采用物理、生物、化学处理的组合工艺,使固体物质、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、有机物以及致病微生物等的浓度维持在安全范围内.固体物质根据粒径和可沉降性的不同,可采用沉降、过滤、泡沫分离或生物过滤法去除;氨氮、亚硝酸盐以及硝酸盐主要通过生物的硝化和反硝化作用去除;有机物主要通过生物降解去除;化学药剂消毒以及紫外辐照是RAS常用的消毒方法,消毒剂残余及消毒副产物对水质和动物健康的影响是选择合适消毒方法需要考虑的两个关键因素.最后,列举了几种海水RAS常用的组合处理工艺,并提出了针对性的改进建议.

高效实用型海水循环养殖系统对NH4^＋-N和NO2^-N去除效果

对在生产运行中的高效实用型海水循环养殖系统中NH4+-N和NO2--N的处理效果和机理进行研究。结果表明,系统对NH4+-N和NO2--N具有较好的去除能力,系统各项水质指标均控制在渔业水质规范内。

循环海水养殖系统固相反硝化工艺研究进展

循环海水养殖系统(Recirculating mariculture system,RMS)中来自食物残渣、动物排泄物、腐烂生物体中的含氮物质,经水处理过程的化学氧化作用与微生物的硝化作用逐渐形成硝态氮(NO_(3)^(-)-N),并随水体循环不断累积,严重影响水质并威胁养殖动物的健康。固相反硝化工艺因具有良好的脱氮效果、无需精确的碳源投加、能避免液相碳源的二次污染与运输储存困难等优点,近年来已逐渐应用于RMS的脱氮处理。文章综述了固相反硝化工艺机理,不同固相反硝化工艺应用于RMS的脱氮效果;总结了溶解氧、盐度、水力停留时间对不同固相反硝化工艺脱氮效果与菌群特性的影响;对固相反硝化工艺应用于RMS中进行了展望,以期为未来RMS固相反硝化工艺的研究与应用提供有益参考。

预培养生物膜法在海水循环水养殖系统中的应用效果

为缩短新建海水循环水养殖系统生物过滤器硝化功能构建时间,通过预培养生物膜的方法获得已建立完全硝化功能的2.5 m3过滤材料,将其置于新建系统的生物过滤器中进行硝化细菌接种,系统放养美国红鱼（Sciaenops ocellatusL innaeus）。结果表明：经12 d系统的硝化功能成熟,养殖池氨态氮维持在0.50 mg/L左右,亚硝态氮维持在0.10 mg/L以下,系统运行34 d,硝态氮上升至63.58 mg/L。18~48 d系统稳定运行阶段,养殖池出水口氨态氮平均值0.44 mg/L,进水口氨态氮平均值0.05 mg/L,一次性平均去除率88.64%。系统的日换水量〈1%。养殖1个月,美国红鱼成活率90.91%,养殖密度达28.65 kg/m3水体。预培养生物膜法有效缩短了海水生物过滤器硝化功能构建的时间,具有操作简单、节约时间、系统运行稳定的特点,将使内陆地区开展海水鱼养殖变为可能。

循环海水养殖中生物滤器生物膜研究现状与分析

综述了循环海水养殖中生物滤器生物膜的研究进展,包括生物膜的形成、结构、原理、生物多样性以及功能,重点阐述生物膜的微生物学特征,介绍微生物生态学方法,特别是分子生态学方法在生物膜研究中的应用及其在生物膜微生物群落结构与功能研究的最新成果。

循环海水养殖系统中生物膜快速形成的模拟试验

在20L水箱中加入15L人工污水模拟工厂化循环水养殖系统的生物滤池,采用优势菌种挂膜法,对滤材种类、混合菌液添加比例及接种次数等条件进行了优化,确定了快速挂膜的最佳实验室工作条件。在21d内对试验水体中的NH＋4、NO-3和NO-2进行了监测。试验结果显示,最优试验条件为使用塑料弹性滤材作为生物膜载体,每7d接种1次优势菌液,硝化细菌∶反硝化细菌∶芽孢菌∶动胶菌添加比例为2∶1∶1∶1,在此条件下,第7d开始形成生物膜,第14d生物膜基本形成,第21d形成均匀完整的生物膜。成熟的生物膜在15d内对水体NH＋4的最大降解量可超过5.00mg/L,即成熟生物膜降解NH＋4的速率为每日降解超过0.50mg/L。当初始NH＋4为5.00~10.00mg/L,成熟生物膜对NH＋4和NO-2的降解能力在15d内可达到上限。

海水循环水养殖系统工程优化设计

设计并建设了海水循环水养殖系统工程,研发出水处理设施与设备,包括:综合生物滤池、全自动微滤机、蛋白质分离器、渠道式紫外线消毒器、管道溶氧器、多点在线自动水质监测系统等,并进行养殖生产。主要水质指标达到:COD<3.5 mg/L,TN<0.5 mg/L,DO>8 mg/L,总大肠菌群<3500个/L。养殖鲆鲽鱼类平均单产30 kg/m2,高产池35 kg/m2。

叶轮气浮装置设计及其在海水循环水养殖系统中的净化效果

为使气浮分离技术在工厂化循环水养殖水处理中的应用更加优化与规范化,改善气浮分离法的集成应用效果,通过优化设计适于循环水养殖水处理需求的各零部件,组装成叶轮气浮装置,集成应用于石斑鱼海水(盐度15)循环水养殖系统中。水质检测结果显示,进气量10 m3/h、水力停留时间(HRT)25 min是本实验叶轮气浮装置的最佳运行工况;最佳工况下,本叶轮气浮装置对总悬浮颗粒物(TSS)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)、总氨氮(TAN)和亚硝酸盐氮(NO2--N)的平均去除率分别为42.13%、35%、32.69%、10.27%和7.64%,最高去除率分别为46.76%、40%、38.31%、14.04%和13.87%。研究表明,叶轮气浮装置能通过泡沫分离去除有机物,同时降低水体中的COD和TN水平,而对溶解性的TAN和NO2--N去除效果较差。

海水循环式养殖系统NH_3-N、NO_2-N转化及其水质管理

对海水循环式养殖系统NH_3－N、NO_2－N转化的研究表明，NO_2－N的降解转化是水质净化的关键因素。本文还讨论了生物负载、投饵、通气等管理行为对氯化合物转化的影响。

循环海水养殖系统硝化滤器中氨氧化微生物分析

研究循环水养殖硝化滤器载体上附着生物膜的微生物群落结构可以为提高其处理速率和效率,并为特异性工程菌构建提供依据。采用改良的AFLP方法分析了循环水养殖硝化滤器载体上附着的氨氧化细菌16S rRNA基因和氨单加氧酶amoA基因片段及其系统发育情况。结果表明:分析16S rRNA基因得到的序列片段比分析amoA基因片段得到了更多信息,准确度较高,可作为分析循环水养殖硝化滤器氨氧化菌群组成的有效方法。克隆测序所得序列与网上公布数据比对,可见存在于循环水养殖硝化滤器载体上的氨氧化细菌与Nitrosomonas cryotolerans、Nitrosomonas oligotropha、Nitrosospira tenuis、Nitrosomonas marina相似度达100%,与Nitrosomonas aestuarii相似度为87%。大部分属于亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),仅少数序列属于亚硝化螺菌属(Nitrosospira)。采用16S rRNA基因和amoA片段分析方法得到的附着于封闭循环海水养殖硝化滤器载体上的氨氧化细菌主要为变形菌(Proteobacteria)的β-亚类的亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和少量的亚硝化螺菌属(Nitrosospira)氨氧化细菌,以及一定数量的γ-亚类氨氧化细菌。

海水封闭循环水养殖系统中生物滤器填料的选择与应用

生物滤器是海水封闭循环水养殖系统的核心水处理单元,而生物填料又是生物滤器的重要组成。在阐述生物滤器的分类、作用,生物填料的特性、种类,以及新型生物填料开发应用的基础上,针对海水养殖废水与生活污水的区别,介绍了生物填料在海水封闭循环水养殖中的应用,提出了在海水封闭循环水养殖系统中,氨化细菌、硝化细菌等微生物必须满足的条件:耐高盐、耐寡营养、适应中低温、好氧,以及安全等特性;生物填料必须满足高效、低成本、耐海水腐蚀、耐冲击负荷和绿色环保等要求。

在线固相萃取-液相色谱-串联质谱法同时检测海水养殖水体中15种药物

采用在线固相萃取-液相色谱-串联质谱联用(On-line SPE-LC-MS/MS)技术,建立海水循环水养殖系统中磺胺类(磺胺甲基异恶唑、磺胺噻唑、磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺二甲嘧啶)、大环内酯类(克拉霉素、脱水红霉素)、喹诺酮类(恩诺沙星、氧氟沙星、诺氟沙星)、四环素类(金霉素、四环素、土霉素)13种抗生素及孔雀石绿、隐色孔雀石绿共15种药物的同时检测方法,为循环水养殖海水中部分有机污染物的检验鉴定提供依据.采用0.1%(V/V)甲酸水溶液和0.1%(V/V)甲酸的乙腈-甲醇(1∶1,V/V)溶液为分析流动相,水样经简单酸化处理后直接进样0.9 mL进行On-line SPE-LCMS/MS检测,经在线固相萃取柱富集后,经过梯度洗脱分离,串联质谱多反应监测模式进行定性、定量分析测定.结果表明,15种目标化合物在1—100 ng·L^(−1)范围内均具有良好的线性响应,方法检出限范围为0.02—1.00 ng·L^(−1),定量限范围为0.06—3.00 ng·L^(−1).采用该方法对山东省烟台市某水产公司2个海水循环水养殖系统的15个点位水样进行了检测.研究表明,在线固相萃取技术实现了样品处理和分析一体化,在一般液相色谱分析基础上缩短了时间,达到常规实验条件下的高通量分析,此方法高效、灵敏、操作简便,可用于海水循环水养殖系统中15种药物的种类和质量浓度的同步测定.

池塘循环海水高效养殖技术探索

池塘循环海水高效养殖是一种正在探索中的新的集约 化养殖模式，2000年进行的南美白对虾高产养殖试验，对虾平均亩产达到1040公斤/亩，最高达 到1482公斤/亩，平均成活率为82.3％，饵料系数1.57，亩利润3.72万元。结果表明池塘循环 海水高效养殖在技术上是可行的。

莆田市循环型海水养殖业发展模式构建研究

莆田市作为沿海城市,海水养殖业在其经济中占据重要地位。当前莆田市海水养殖业已经颇具规模,养殖品种丰富而且特色明显,但在资源节约与环境保护方面面临一系列的挑战,需要通过积极构建循环型海水养殖业发展模式予以应对,并通过相应的保障措施予以支撑。

山东省海水工厂化循环水养殖发展态势与对策研究

本文采用现代情报分析和比较研究方法,以宏观的综合分析为指导,概述了海水工厂化循环水养殖在世界、中国及山东省的发展现状和态势。同时,通过应用专利检索和专利分析方法分析得到了国内外及山东省海水工厂化循环水养殖的研究热点,找出了山东省与国际研究热点的差距,包括养殖水体净化工艺、养殖水体温度调控和养殖池结构设计等单元。最后,基于文献搜集加工与实地调研,结合专利分析结果,指出了山东省海水工厂化循环水养殖业存在的主要问题,并提出了针对发展山东省海水工厂化循环水养殖的对策与建议,为山东省蓝色海洋经济发展提供参考资料。

养殖固体废弃物作碳源的海水养殖废水反硝化净化效果

由于养殖废水C/N低且溶解氧(DO)含量高,需要补充碳源并有效脱氧,才能保证高效反硝化。该文开展了以养殖固体废弃物作碳源,海水养殖废水水解、反硝化净化工艺的试验研究。结果表明,养殖废水(水解种污泥与养殖固体废弃物体积比为1︰1、水温20℃)经过10h水解,水解液DO质量浓度降至0.2mg/L,NH4+-N、NO3--N、总有机物(TCOD)和总固体(TS)的去除率分别为62.8%、43.5%、24.0%和13.6%。当水解种污泥与养殖固体废弃物体积比为1︰1.5～1︰2.5时,养殖废水在20℃条件下水解6h,水解液中挥发性脂肪酸(VFA)质量浓度和溶解性有机物/总有机物(SCOD/TCOD)分别增加32.0%～49.3%和3.5%～9.1%。利用厌氧活性污泥对养殖废水的水解液(体积比为1︰4、水温20℃)进行反硝化净化,NO3--N和TCOD的3h去除率分别达99.6%和88.3%,而养殖废水直接反硝化10h,NO3--N和TCOD的去除速率分别为36.5%和75.9%。这表明,在海水循环水养殖系统中,利用养殖固体废弃物作碳源,养殖废水水解、反硝化工艺,能有效脱氧和补充有机碳源,养殖废水反硝化净化效果显著。

节能型半滑舌鳎循环水养殖车间优化设计

优化设计建设了半滑舌鳎循环水养殖车间,车间建筑面积2 880 m2,养殖水面1 340 m2。优化设计主要包括节能型养鱼车间、循环水处理工艺、补充水及外排废水处理工艺、养鱼池、生物滤池及渠道式紫外线消毒池设计。该养鱼车间比一般低拱车间节能30%以上。生物滤池为4段流水式结构。养鱼池能自动清污,倒U形管控制水位。渠道式紫外线消毒池消毒效率高,细菌去除率99%以上。通过养鱼工程优化设计及基地建设,提出了我国未来海水循环水养殖的三级推广模式。

循环水养殖系统生物滤池细菌群落的PCR-DGGE分析

通过模拟实验对循环水养殖系统中不同初始NH4+-N浓度的生物滤池中生物膜上和水中的细菌数量及群落种类组成进行了研究。对成熟生物膜及水体样品中的异养菌、氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌的培养计数结果表明,随着生物滤池初始氨氮浓度增大,除异养细菌数量逐渐下降外,生物膜上的氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌数量呈逐渐增加趋势,且均高出水样3～4个数量级;同时对上述样品的16S rRNA基因片段的PCR扩增产物进行变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析及其序列同源性分析的结果表明,生物膜和水中都有较高的细菌多样性,同一初始氨氮浓度的滤池中生物膜上的细菌多样性高于水中的。生物滤池中的细菌主要由拟杆菌门的黄杆菌纲和变形菌门的α-、β-、γ-变形菌纲的15种细菌组成。生物膜上的优势菌包括奥雷氏菌属、湖饲养者菌属、泥滩杆菌属、沉积杆菌属、雷辛格氏菌属、冷蛇形菌属和亚硝化单胞菌属等;水体中的优势菌则有明显差异,主要有蛋黄色杆菌属、Nautella,玫瑰杆菌属和一种硫氧化菌等。初始氨氮越高的滤池中,亚硝化单胞菌属的细菌在生物膜上所占比例越高,逐渐成为优势菌之一。实验证实,挂膜初期,提高水体中初始氨氮浓度,有利于硝化细菌的富集和固着,提高生物滤池的除氮效率。

负载二氧化钛薄膜提高碳化硅填料在海水养殖环境中微生物挂膜效率的机制研究

循环水养殖系统(RAS)是当今水产养殖业发展的重要方向之一,其中填料起着至关重要的作用。二氧化钛表面呈现正电性,可以使带负电的微生物(如硝化细菌)更好地负载在填料表面,进而提高微生物膜在填料表面的挂膜效率。首先利用拉膜法在碳化硅(SiC)填料表面负载二氧化钛薄膜,通过对二氧化钛薄膜的X射线衍射(XRD)以及Zeta电位表征,证明在挂膜过程中二氧化钛理论上确实具备利用表面正电性来吸附微生物膜的能力。计算三组二氧化钛-碳化硅复合填料的化学需氧量(COD)数据以及利用荧光显微镜测得的总菌数据,可以推论出负载三层二氧化钛薄膜的二氧化钛-碳化硅复合填料在挂膜过程中细菌繁殖数量最多,挂膜效率最高。

气提式砂滤器在水产养殖系统中的水质净化效果

为解决传统压力式砂滤罐长时间工作后截留大量固体颗粒物而导致的难以反冲洗的问题，该研究在原有设备基础上进行技术改进；研制出了1种可以边工作边反冲洗的气提式砂滤器；气提式砂滤器集过滤、分离、气浮、自动清洗等功能于一体，可以替代传统用于养殖车间的砂滤罐、无阀滤池、微滤机、机械式气浮等物理过滤装置；试验用1～2 mm石英砂作为过滤介质，过滤水以向上流方向从气提式砂滤器底部慢慢上升，污物被石英砂截留，同时，从底部流入定流量气体，使得污物和砂粒同时被提起，最终在顶端的洗砂装置中石英砂被清洗干净并由于重力作用而落回系统，污物和废水从排污口流出；试验表明，气提式砂滤器设备简单、操作简便，不需停机反冲洗，系统运行连续平稳，能耗小并且易于日常维护和检修；数据表明，这种气提式砂滤器对海水循环水养殖系统中的颗粒悬浮物（suspended solids，SS）和化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）平均去除率分别为（41.31%＆#177;7.72%）、34.04%，同时也降低了氨氮、亚硝酸盐含量，过滤后养殖水颗粒悬浮物质量浓度≤67.33 mg/L。气提式砂滤器在海水循环水养殖系统中进行物理过滤，是1种行之有效的方法，满足了养殖车间的水处理要求。