低温条件下海水暂养装置脱氮系统的构建及其应用效果

【目的】设计一种可有效降低海水暂养循环系统中氮浓度的新型脱氮技术工艺,提高鲜活海产品的暂养存活率,以确保健康安全海产品的流通及满足人们的膳食需求。【方法】针对暂养水体温度低、碳氮比低及溶解氧高等特点,采用农业废弃物玉米芯作为碳源和生物膜载体,通过驯化低温脱氮菌(硝化菌和反硝化菌)并结合人工强化挂膜方式建立同步硝化反硝化脱氮系统。【结果】经低温、高盐驯化富集培养的硝化菌富集液和反硝化菌富集液均以变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为主,但在纲水平上,硝化菌富集液中以γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和α-变形杆菌纲(Alphaproteobacteria)为主,其相对丰度分别为83.50%和12.90%,而在反硝化菌富集液中γ-变形菌纲为主要纲,其相对丰度为91.30%。通过电镜扫描发现,置于脱氮反应器内的玉米芯表层有微生物膜覆盖,其表层孔隙数量明显减少;玉米芯还作为固相碳源,促使反硝化过程持续进行。玉米芯脱氮反应器装置运行60 d内,出水口水样的总氮、氨氮和硝氮去除率均随时间推移呈先升高后降低的变化趋势,最高去除率分别达(63.46±0.55)%、(62.79±0.52)%和(65.00±0.63)%。【结论】以玉米芯为碳源和生物膜载体、利用人工强化挂膜构建的玉米芯脱氮反应器装置能同步实现硝化反硝化过程,脱氮效果佳且可保证系统长期运行,还具有构建工艺简单、体积小及成本低等特点,适用于大部分海产品低温暂养系统。

低温对大型海藻型微生物脱盐电池处理海产品暂养水的影响

为处理海产品低温暂养水,实现系统同步产电脱盐及收获藻类生物质能源,构建三室生物阴极大型海藻新型微生物脱盐燃料电池(microbial desalination cell,MDC),实验研究了不同温度条件下,大型海藻型MDC处理海产品暂养水过程中的产电性能、脱盐效率、COD降解率、脱氮效果和藻类生长情况。结果表明:在产电性能方面:外电阻1000Ω负载下,8和25℃系统电压峰值无明显差异,而单个产电周期和电压稳定时间差异较大,单个产电周期分别为228和158 h,电压稳定时间分别为36和84 h;要达到相同脱盐率,8℃所需时间较25℃长,低温条件下,延长反应器运行时间可提高MDC系统脱盐率。低温时海产品暂养水中的COD、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和TN的去除率均能达到60%以上。MDC系统中的大型海藻浒苔在低温时生长缓慢,净增长量较低,但仍可保持正常生长,光合效率F_(v)/F_(m)为0.4~0.5。低温影响大型海藻型MDC的产电和脱盐性能,然而,较高的COD降解率和脱氮效果表明构建的大型海藻MDC可用于处理海产品低温暂养水。

基于异构载体的海产品暂养水的协同处理

针对海产品暂养水盐度高、低温环境下靶向菌难驯化、难富集等问题,构建了微生物驯化富集装置,采用玉米芯作为异构载体与碳源,在低温条件下,通过检测水质与微生物群落结构等指标,探究了海产品暂养水对优势菌种演替的推动作用以及微生物群落结构与异构载体的相关性,并对污染物降解与水处理效果进行了分析评价。结果表明:在低温条件下,海产品暂养水对微生物的驯化富集效果较佳;以属水平为例,经过驯化富集培养的菌液主要以假单胞菌属(Pseudomonas)、拟杆菌属(Bacteroides)和气单胞菌属(Aeromonas)为主,同时异构碳源的构造也对微生物的生长起到一定的促进作用;挂膜后的异构碳源对高盐暂养水的处理效果较佳,脱氮率达到(73.46±0.55)%,除磷率为(40.03±0.55)%,除沫率为(82.14±0.23)%。该装置在投入靶向菌与异构碳源后,提高了对高盐暂养水的处理能力;同时,玉米芯作为碳源供给,其缓释效果能够克服能量的过释并减少能耗,保证微生物的存活与运行。研究探讨了微生物与异构载体协同处理高盐暂养水的效果及其耦合效应,为高盐暂养水处理技术的创新与农用废弃物的回收利用提供了参考。