组合填料原位修复集约化养殖池废水-分散式污水处理设备

　　暗纹东方鲀俗称“河豚”，人工养殖的暗纹东方鲀采用“温室+露天池”的模式进行养殖。当露天池水温低于18℃时，需将暗纹东方鲀转入集约化温室越冬。越冬的集约化养殖池密度高，损耗大，成活率低。为了解决这一问题，以下将组合式填料引入集约化养殖中进行试验研究，通过对比试验，优化了水体环境，提高了成活率，增加了养殖效益。

　　一、材料与方法

　　1.1 材料

　　人工基质材料选用的组合生物填料，由纤维束、塑料环片、套管、中心绳组成。填料参数规格为单元直径150mm，间距100mm，44m/m3，截成长度100cm/根。

　　1.2 方法

　　1.2.1 养殖池的选择和准备

　　2019年，在江苏中润农业发展有限公司基地，试验选取集约化养殖池3口，每口3333m2，分别为5-208(试验组1)、5-207(试验组2)，5-206(对照组)。试验于2019年1月12日开始，2019年3月18日结束，共计63d。水温15~18℃，pH范围7.9~8.2。试验采用微孔纳米增氧曝气盘增氧DO浓度6~8mg/L，养殖的品种为暗纹东方鲀，203±20g/尾，养殖的密度为11尾/m3。试验期间养殖管理措施基本保持一致。

　　1.2.2 填料悬挂方法

　　3口养殖池均为标准的长方形，南北走向，在5-208(试验组1)中，用2组尼龙绳子从南至北固定于每根柱子的上下两端，上端位于水面下10~20cm，下端位于池底20~30cm，一共挂4排，将填料上端均匀的悬挂在尼龙绳上，每隔10~15cm挂1个组合生物填料，该池共计悬挂64m3生物填料。5-207(试验组2)，组合填料悬挂同5-208一致，悬挂64m3。实验开始后，试验组和对照组每10d左右投放1次微生物制剂1ppm，共投放7次。

　　二、结果

　　2.1 填料挂膜情况

　　组合填料悬挂于集约化养殖池后，第6天填料表面出现褐色生物膜，第26天填料表面形成了1层黑褐色的生物膜，具体如图1。

　　2.2 NH3-N变化趋势

　　当试验进行至第6~8天，试验组NH3-N浓度达到最大值(2.43mg/L和2.51mg/L)，然后浓度开始逐渐下降，第25~27天NH3-N浓度下降到0.5mg/L以下，最后逐渐趋于平稳。对照组NH3-N浓度一直居高不下，在1.6~2.4mg/L范围内波动(图2)。试验组1、2和对照组相比NH3-N有极显著差异(P<0.01)。组合填料为有机物和微生物的附着提供了基质，填料表明逐渐形成生物膜，亚硝化细菌大量繁殖，有利于NH3-N去除。

　　2.3 NO2-N变化趋势

　　试验组曲线呈先上升后下降的趋势，当试验进行至第12~14天，试验组NO2-N浓度达到最大值(1.18mg/L和1.21mg/L)，然后浓度开始逐渐下降，第27~29天NO2-N浓度下降至0.3mg/L，最后逐渐下降至0.1mg/L以下。对照组NO2-N浓度一直在0.7~1.1mg/L范围内波动(图3)。试验组1、2和对照组相比NO2-N有极显著差异(P<0.01)。

　　2.4 CODMn变化趋势

　　试验组曲线亦呈现先上升后下降的趋势，当试验进行至第6天，试验组CODMn浓度达到最大值(20.12mg/L和19.33mg/L)，然后浓度开始逐渐下降，30dCODMn浓度下降至10mg/L左右，最后缓慢下降到8mg/L左右。对照组NO2-N浓度一直在12~19mg/L范围内波动(图4)。试验组1、2和对照组相比CODMn有极显著差异(P<0.01)。

　　2.5 细菌总数

　　从表中可以看出，在试验开始26d后，对集约化养殖池细菌总数进行测量发现，试验组1、2比对照组水体异养菌数平均多出32倍。

　　对生物膜上异养细菌总数进行检测，发现水面下10cm处生物膜异养细菌数约为(1.1~2.0)×108CFU/g，水面下60cm处生物膜异养细菌数约为(0.9~1.8)×108CFU/g，水面下110cm处生物膜异养细菌数约为(2.0~3.0)×108CFU/g。

　　由于环境中的细菌首先在基质载体上附着，随后细菌会分泌大量粘性胞外聚合物，胞外聚合物促使细菌大量生长繁殖，不断吸收环境中的营养物质，逐渐形成生物膜。生物膜的形成过程大体包括细菌起始粘附、生物膜粘附期、生长期、成熟和脱落期等阶段，随着生物膜的形成，养殖水中细菌浓度也会增加。

　　2.6 养殖效益

　　试验组1、2比对照组平均毛产量高15.3%，平均净产量高90.3%，生长速率高27%，平均成活率高8.0%，平均饵料系数低27.4%。试验组组合填料一次性投入700元/667m2，使用年限为3~5a，平均折旧费为175元/667m2。暗纹东方鲀饵料9500元/t，鱼平均售价为6万元/t。试验组1、2，对照组净增加利润分别为17449元/667m2、18221元/667m2、6111元/667m2。

　　三、讨论

　　试验开始后，6~8d试验组NH3-N、CODMn达到最大值，填料表面出现褐色生物膜，此时生物膜开始大量形成。亚硝化细菌逐渐将氨氧化成亚硝酸盐[7]，12~14dNO2-N达到峰值。亚硝酸盐在硝化细菌的氧化下，形成硝酸盐，NH3-N、NO2-N逐渐降至较低水平。试验开始25~30d，水质指标趋于稳定，异养细菌数达到108CFU/g，生物膜基本形成。试验组1、2与对照组相比，能较好地处理水中的有害物质，NH3-N、CODMn、NO2-N均有极显著差异(P<0.01)，NH3-N去除率最高可达97.8%，NO2-N去除率最高可达98.2%，CODMn去除率最高可达59.6%。

　　目前，国内外对有机生物填料用于养殖水体处理的研究，已有相关报道。本试验在填料的选取时考虑到养殖品种暗纹东方鲀是无鳞鱼，坚硬的填料容易刮伤表皮，组合填料是在软性填料和半软性填料的基础上发展而成的，兼有两者的优点，克服了两者的弊端，有切割气泡作用，且能在较短的时间内完成挂膜并吸附维持较高的生物量。根据组合填料出厂规格，直径150mm×100mm的组合填料比表面积为310m2/m3，总比表面积为4000m2/667m2，约为水面积的6倍

　　从效益上分析，由于暗纹东方鲀转入集约化温室越冬过程中，养殖密度提高，且水温降低，水质指标急剧升高，容易发生病虫害。水产养殖中投放益生菌能改良水质，减少抗生素的使用，但由于益生菌游离在水中，不易找到附着基，影响了益生菌使用效果。试验引入组合填料，为益生菌提供了良好的栖息场所，形成生物膜，促进了集约化池生态系统良性循环。试验组与对照组相比，提高了毛产量、净产量、生长速率、成活率，同时降低了饵料系数，平均利润提高了11724元/667m2。试验组与对照组相比，具有更高的生态效益和经济效益。

　　四、结论

　　试验引入组合填料至集约化暗纹东方鲀养殖池，6~8d开始形成生物膜，25~30d挂膜完成，形成的生物膜能有效降低养殖水中NH3-N、NO2-N、COD的浓度。组合填料使用寿命长、能切割气泡、易长膜。通过计算，试验组悬挂基质的挂膜密度为:基质表面积/池塘面积=6。组合填料形成的生物膜能提高集约化养殖产量，毛产量提高15.3%，净产量提高90.3%，生长速率提高27%，成活率提高8.0%，平均饵料系数降低27.4%，平均利润提高了11724元/667m2。试验结果表明，组合填料用于暗纹东方鲀集约化养殖池废水的原位处理，具有显著成效，可提高养殖的成活率，降低饵料系数，实现增产增量。组合填料能集聚有益菌，形成生物膜，处理养殖过程中不断产生的污染物，净化水质，减少病害的发生，形成良性生态循环。