循环水养殖系统六级生物滤池运行效果分析

柳婷婷; 李丽; 蒋雯雯; 蔡玉勇; 董双林

doi:10.12030/j.cjee.201808198

循环水养殖系统六级生物滤池运行效果分析

1.
中国海洋大学海水养殖教育部重点实验室，青岛 266003
2.
青岛海洋科学与技术国家实验室，青岛 266237
基金项目:
国家重点研发计划2017YFE0122100

中国海洋大学海水养殖教育部重点实验室开放基金资助项目KLM2017002国家重点研发计划(2017YFE0122100)

中国海洋大学海水养殖教育部重点实验室开放基金资助项目(KLM2017002)

Performance evaluation of a six-stage bio-filter in recirculating aquaculture system

1.
Key Laboratory of Mariculture, Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266003, China
2.
Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 266237, China
Fund Project:

摘要: 对硬头鳟(Oncorhynchus mykiss)和虹鳟(O. mykiss)鱼苗循环水养殖系统生物滤池运行效率以及其不同部位主要功能进行比较。于2017年5—11月，测定了六级生物滤池的基本水质指标(TAN、NO2--N和NO3--N等)，并计算了六级生物滤池对TAN、NO2--N和NO3--N的去除率。于养殖中期，测定了六级生物滤池不同部位(BF1~BF6)的硝化速率、亚硝氮氧化速率和反硝化速率。结果表明：六级生物滤池对TAN、NO2--N和NO3--N的平均去除率分别为75.00%、44.00%和17.70%，其主要去除效果发生在BF1~BF3；六级生物滤池中BF1的硝化速率最高，与BF1较高的初始TAN浓度、充足的溶氧和最适pH有关；BF3的亚硝氮氧化速率最高，与BF3较高的初始NO2--N浓度有关；BF5的反硝化速率最高，与BF5较低的pH和较高NO3--N浓度有关。结果表明适当缩减生物滤池级数，并在循环水养殖系统中加入反硝化反应器，有利于提高系统运行效率。
- 循环水养殖系统 /
- 六级生物滤池 /
- 去除率 /
- 硝化作用
Abstract: In this study, the performance and main functions of different part locations in the six-stage bio-filters used in the recirculating aquaculture systems of Oncorhynchus mykiss and O. mykiss were compared. From May to November of 2017, the water quality parameters of the six-stage bio-filters, such as TAN, NO2--N and NO3--N, etc., were tested, and the removal efficiencies for these parameters were calculated accordingly. During the mid-period of culture, the nitrification rate, nitrite nitrogen oxidation rate, and denitrification rate at different locations of the six-stage bio-filters (BF1~BF6) were measured. The experimental results showed that the average removal rates of TAN, NO2--N and NO3--N by the bio-filter were 75.00%, 44.00% and 17.70%, respectively, which mainly occurred at BF1~BF3 locations. The highest nitrification rate happened at BF1 which was associated with high TAN, enough DO and feasible pH value at this location. The nitrite nitrogen oxidation rate of BF3 was the highest due to the higher initial NO2--N concentration. And the highest denitrification rate appeared at BF5, it was related to low pH and high NO3--N concentrations. The study indicated that proper reduction of the bio-filter stages and addition of denitrification reactor in the recirculating aquaculture systems could improve the operation efficiency of the system.
- recirculating aquaculture system /
- six-stage bio-filter /
- removal rate /
- nitrification

摘要

对硬头鳟(Oncorhynchus mykiss)和虹鳟(O. mykiss)鱼苗循环水养殖系统生物滤池运行效率以及其不同部位主要功能进行比较。于2017年5—11月，测定了六级生物滤池的基本水质指标(TAN、NO2--N和NO3--N等)，并计算了六级生物滤池对TAN、NO2--N和NO3--N的去除率。于养殖中期，测定了六级生物滤池不同部位(BF₁~BF₆)的硝化速率、亚硝氮氧化速率和反硝化速率。结果表明：六级生物滤池对TAN、NO2--N和NO3--N的平均去除率分别为75.00%、44.00%和17.70%，其主要去除效果发生在BF₁~BF₃；六级生物滤池中BF₁的硝化速率最高，与BF₁较高的初始TAN浓度、充足的溶氧和最适pH有关；BF₃的亚硝氮氧化速率最高，与BF₃较高的初始NO2--N浓度有关；BF₅的反硝化速率最高，与BF₅较低的pH和较高NO3--N浓度有关。结果表明适当缩减生物滤池级数，并在循环水养殖系统中加入反硝化反应器，有利于提高系统运行效率。

Abstract

In this study, the performance and main functions of different part locations in the six-stage bio-filters used in the recirculating aquaculture systems of Oncorhynchus mykiss and O. mykiss were compared. From May to November of 2017, the water quality parameters of the six-stage bio-filters, such as TAN, NO2--N and NO3--N, etc., were tested, and the removal efficiencies for these parameters were calculated accordingly. During the mid-period of culture, the nitrification rate, nitrite nitrogen oxidation rate, and denitrification rate at different locations of the six-stage bio-filters (BF₁~BF₆) were measured. The experimental results showed that the average removal rates of TAN, NO2--N and NO3--N by the bio-filter were 75.00%, 44.00% and 17.70%, respectively, which mainly occurred at BF₁~BF₃ locations. The highest nitrification rate happened at BF₁ which was associated with high TAN, enough DO and feasible pH value at this location. The nitrite nitrogen oxidation rate of BF₃ was the highest due to the higher initial NO2--N concentration. And the highest denitrification rate appeared at BF₅, it was related to low pH and high NO3--N concentrations. The study indicated that proper reduction of the bio-filter stages and addition of denitrification reactor in the recirculating aquaculture systems could improve the operation efficiency of the system.

关键词

循环水养殖系统；六级生物滤池；去除率；硝化作用

Keywords

recirculating aquaculture system; six-stage bio-filter; removal rate; nitrification

我国是世界第一水产养殖大国，海藻、贝类和虾蟹类等养殖产量都遥遥领先于其他国家^[1]，但以鲑鳟鱼为代表的冷水鱼产量却不及世界总产量的1%，需每年从国外进口3×10⁴ t^[2]。由于我国海区夏季表层水温过高，冷水鱼无法度夏，优质高价海洋冷水鱼类养殖成为我国海水养殖业发展的短板^[3]。

我国具有黄海冷水团资源，夏季底层水温不高于10 ℃，这为开展高品质海洋冷水鱼规模化养殖提供了可能^[4]。硬头鳟(Oncorhynchus mykiss)和虹鳟(O. mykiss)因其蛋白质含量高，肉质鲜嫩，富含EPA和DHA等不饱和脂肪酸等特点，成为海洋冷水鱼养殖的首选种类^[5,6]。同时它们均属于冷水性溯河洄游型鱼类，通常在淡水中育苗，海水中养成^[7]。但长期以来鱼苗受水源、地域和养殖环境条件不易控制等限制，存在成活率低、产品品质和养殖产量不高等问题，一定程度上影响集约化养殖产业的发展^[8]。

工厂化循环水养殖因消耗水资源少、产量高和养殖条件易控等特点成为水产养殖可持续发展的重要模式之一^[9,10]。该养殖模式在半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis Gunther)、褐点石斑鱼(Epinephelus fuscoguttatus)和大黄鱼(Pseudosciaena crocea)等^{[11,12,13,14]}鱼苗养殖中取得了很好的生态和经济效益，因此可被借鉴于硬头鳟和虹鳟鱼苗养殖。循环水养殖系统的核心是生物滤池，其主要通过硝化细菌的硝化作用将养殖水体中有毒的氨态氮转化为硝态氮^[15]。大量研究表明水环境因子(如温度、DO和pH)对于生物滤池的硝化性能有很重要的影响^[16,17]。因此，控制好这些因素，才能使生物滤池的净化效果达到较为理想的状态。

本研究以养殖硬头鳟和虹鳟鱼苗循环水系统的六级生物滤池为研究对象，主要探讨2个问题：1) 六级生物滤池的运行效率；2) 通过对六级生物滤池不同部位运行效率比较，寻找引起差异的水环境因子，为硬头鳟和虹鳟循环水养殖系统六级生物滤池结构优化提供理论参考。

1 材料与方法
1.1 实验装置
本研究循环水养殖系统水处理工艺流程如图1所示。鱼粪和残饵通过水流旋转聚集到养殖池底部中央，在水流带动下，进入转鼓微粒机，经沉淀池分离，由循环泵上部的出水口流出，进入六级生物滤池，后经紫外杀菌后，流回到养殖池。本系统采用液氮增氧，养殖用水采用地下井水，水温始终保持在(16.50±0.50) ℃。养鱼池为直径6 m，深度1.20 m的圆形池，共21个。生物滤池由6个规格均为 12 m × 3 m × 3 m的水泥池组成，池内均匀悬挂由聚乙烯纤维丝加工而成的立体弹性滤料(直径为 0.5 mm，比表面积约为360 m²·m^-3)。该系统自2017年5月开始运行，生物滤池采用自然挂膜，20 d挂膜成熟，日换水量约占总水量的5%以上，循环频率为20次·d^-1。
图1 循环水养殖系统水处理工艺流程
Fig. 1 Water treatment process of recirculating aquaculture system
1.2 实验方法
于2017年5—11月每月采集水样，实验周期为214 d。将六级生物滤池按水流方向标记为1~6，简称为BF₁~BF₆。在每级生物滤池前中后位置各设置1个采样点，用有机玻璃采水器采集表层(0~1 m)、中层(1~2 m)和底层(2~3 m)水样混合均匀后放入500 mL聚乙烯瓶中，经0.22 μm无菌混合纤维素酯膜抽滤后，分别测定总氨氮(TAN)、亚硝酸盐(NO2--N)、硝酸盐(NO3--N)、溶解活性磷(SRP)、总有机碳(TOC)和总碱度(TA)。其中TAN、NO2--N、NO3--N、SRP、TOC和TA采用雷衍之^[18]的方法测定；水温(T)、溶解氧(DO)和pH值均采用YSI-6920多参数水质分析仪进行测定(Yellow Springs Instruments, USA)。
总氨氮、亚硝氮和硝氮的计算公式^[19]分别为：
RARR=(Cin-Cout)Cin×100%
(1)
RNRR1=(Cin1-Cout1)Cin1×100%
(2)
RNRR2=(Cin2-Cout2)Cin2×100%
(3)
式中：R_ARR为总氨氮去除率，%；R_NRR1为亚硝氮去除率，%；R_NRR2为硝氮去除率，%；C_in为进水总氨氮浓度，mg·L^-1；C_out为出水总氨氮浓度，mg·L^-1；C_in1为进水亚硝氮浓度，mg·L^-1；C_out1为出水亚硝氮浓度，mg·L^-1；C_in2为进水硝氮浓度，mg·L^-1；C_out2为出水硝氮浓度，mg·L^-1。
养殖中期采集生物膜样品，与水样相同位置采集生物膜，样品完全混匀后(约50 g)，放入灭菌的离心管，于4 ℃冰盒中保存并立即测定。硝化速率的测定参照BRATVOLD等^[20]的方法，亚硝氮氧化速率和反硝化速率的测定参照TAL等^[21]的方法。
硝化作用总方程：NH4++2O₂→NO3-+2H⁺+H₂O (1 mol NH4+-N需消耗2 mol O₂)。
RNR=CDODh×0.27
(4)
RNOR=(C1-C2)C1hm
(5)
RDR=(C3-C4)C3hm
(6)
式中：R_NR为硝化速率，mg·(L·h)^-1(以NH₃-N计)^[20]；R_NOR为亚硝氮氧化速率，mg·(L·h·g)^-1(以NO₂-N计)^[21]；R_DR为反硝化速率，mg·(L·h·g)^-1(以NO₃-N计)^[21] ；C_DOD为对照组和实验组的溶氧差值，mg·L^-1；0.27为NH₄⁺和O₂的质量比；C₁为初始亚硝氮浓度，mg·L^-1；C₂为4 h时的亚硝氮浓度，mg·L^-1；C₃为初始硝氮浓度，mg·L^-1；C₄为30 min时的硝氮浓度，mg·L^-1；h为测定的时间；m为生物膜的单位质量，g。
1.3 分析方法
使用SPSS19.0进行数据分析，采用描述统计方法，对数据进行正态分布和方差齐性检验。经检验，若符合正态分布且方差齐，采用单因素方差分析(ANOVA)比较六级生物滤池水质、硝化速率、亚硝氮氧化速率和反硝化速率的差异，差异显著时，再通过Tukey检验进行多重比较分析，以P<0.05作为差异显著水平。实验数据采用Sigmaplot12.5软件绘图。
2 结果与讨论

2.1 六级生物滤池的运行效果分析

养殖期间，生物滤池的T、pH和DO的变化范围分别为16.64~16.76 ℃、7.44~8.02和7.28~8.14 mg·L^-1。BF₁的溶解氧和pH显著高于其他滤池(P<0.05)。TAN浓度从BF₁~BF₆呈现递减趋势，BF₁的TAN浓度最高为0.12 mg·L^-1，显著高于BF₃~BF₆的TAN浓度(P<0.05)；BF₁与BF₃的NO2--N浓度显著高于其他滤池(P<0.05)；BF₅的NO3--N浓度最高为14.4 mg·L^-1，显著高于其他滤池(P<0.05)；BF₁的SRP浓度最高为0.29 mg·L^-1，显著高于其他滤池(P<0.05)，BF₅和BF₆的SRP浓度均最低，为0.09 mg·L^-1，显著低于其他滤池(P<0.05)；BF₂的TOC浓度最高为37.45 mg·L^-1，显著高于其他滤池(P<0.05)，BF₅的TOC浓度最低为13.74 mg·L^-1，显著低于其他滤池(P<0.05)；BF₂的TA浓度最高为241.50 mg ·L^-1 (以CaCO₃计)，显著高于除BF₁以外的其他滤池(P<0.05)，BF₆的TA浓度最低为128 mg·L^-1 (以CaCO₃计)，显著低于其他滤池(P<0.05) (表1)。

表1 实验期间六级生物滤池的水质

Table 1 Water quality of six-stage bio-filter during the period of experiment

水质参数	BF₁	BF₂	BF₃	BF₄	BF₅	BF₆
水温/℃	16.76±1.52^a	16.73±1.47^a	16.71±1.44^a	16.69±1.40^a	16.67±1.38^a	16.64±1.37^a
溶解氧 DO/(mg·L^-1)	8.14±0.00^a	7.75±0.00^bc	7.75±0.00^b	7.66±0.00^bc	7.58±0.00^c	7.28±0.00^d
pH	8.02±0.02^a	7.47±0.39^b	7.47±0.39^b	7.45±0.37^b	7.46±0.38^b	7.44±0.39^b
总氨氮 TAN/(mg·L^-1)	0.12±0.03^a	0.10±0.01^ab	0.08±0.00^bc	0.05±0.00^cd	0.02±0.01^d	0.03±0.01^d
亚硝酸盐 NO2--N/(mg·L^-1)	0.25±0.02^a	0.11±0.01^b	0.21±0.00^a	0.12±0.02^b	0.12±0.02^b	0.14±0.10^b
硝酸盐 NO3--N/(mg·L^-1)	7.44±0.21^b	5.06±0.46^e	6.57±0.19^c	5.52±0.03^de	14.40±0.00^a	6.12±0.00^cd
溶解活性磷 SRP/(mg·L^-1)	0.29±0.00^a	0.19±0.00^d	0.25±0.00^b	0.22±0.00^c	0.09±0.01^e	0.09±0.00^e
总有机碳 TOC/(mg·L^-1)	34.54±0.07^b	37.45±1.08^a	25.79±1.53^c	18.76±0.15^d	13.74±0.51^e	20.04±1.43^d
总碱度 TA(以CaCO₃计)/(mg ·L^-1)	226.00±10.00^a	241.50±4.5^a	178.67±8.39^b	154.00±3.00^c	157.50±1.5^c	128.00±6.00^d

注：表中数据为平均值±标准差，n=3；同一列中标有不同字母表示相互差异显著(P<0.05)。

六级生物滤池进出水TAN、NO2--N和NO3--N的水质变化见图2。进出水TAN浓度分别在0.03~0.16 mg·L^-1和0.02~0.06 mg·L^-1范围内波动，TAN平均去除率达到75.00%。在5—8月，NO2--N进出水浓度在0.03~0.11 mg·L^-1范围内波动，8月之后，NO2--N进水浓度显著高于出水NO2--N，NO2--N出水浓度维持在0.29 mg·L^-1以下，NO2--N平均去除率为44.00%。在5—8月，NO3--N进出水浓度差异性不明显，8月之后，NO3--N出水浓度显著低于进水，在6.10~6.13 mg·L^-1范围内稳定波动，NO3--N平均去除率为17.70%。

图2 实验期间六级生物滤池氨氮、亚硝氮和硝氮的进出水水质变化

Fig. 2 Variations of ammonia nitrogen, nitrite concentration and nitrate concentration at inlet and outlet of six-stage bio-filter during the period of experiment

生物滤池是循环水养殖系统水处理的关键环节，其主要功能是通过硝化细菌(氨氧化细菌和亚硝氮氧化细菌)的硝化作用，将有毒的氨氮在有氧条件下通过多级氧化转变为毒性较小的硝态氮，主要去除养殖水中的有机物(鱼类的残饵和粪便)，通过异化分解产生毒性较强的氨氮^[17]。张哲^[22]报道生物滤池对循环水处理系统TAN的平均去除率为86.53%；王学闯等^[23]研究发现水温在15~23 ℃时，曝气生物滤池对NO2--N的平均去除率为54.00%~62.00%。张海耿等^[24]发现该生物滤器对养殖水体NO2--N的平均去除率为(90.24±3.45)%。相较以上研究结果，生物滤池平均去除率偏低，其原因分析如下：硬头鳟和虹鳟均为冷水性鱼类，最适生长水温为16~18 ℃，超过20 ℃鱼类将无法存活^[7]。本研究平均养殖水温为(16.70±0.04) ℃，适宜的水温提高了硬头鳟和虹鳟的成活率。然而，较低的水温可能会影响微生物的活性^[16]。冯志华等^[25]研究表明，较低的温度会影响生物膜上的硝化细菌和亚硝化细菌的增长和活性，导致生化反应速率下降，去除率降低。除此之外，不同材质的生物滤料对循环水系统养殖水体处理效果也存在差异。有研究发现，在相同实验条件下，陶环滤料和爆炸滤料要优于弹性毛刷滤料^[14]，而本研究采用的是传统弹性毛刷滤料，因其生物附着性不强，截留固体悬浮物性能和反冲洗能力差等原因，可能会导致微生物难以附着而去除效率低。另外，挂膜方式也会极大的影响水处理效率。曹函^[26]发现，在相同的环境条件(pH、DO和T)下，采用活性污泥挂膜和采用优势菌群挂膜氨氮的降解速率明显的快于自然挂膜，且自然挂膜方式NO2--N的积累严重。本研究采用自然挂膜的方式，可能会影响其水处理效率。因此适当改变生物滤料和挂膜方式可能会提高生物滤池对TAN和NO2--N的去除率。

2.2 水环境因子对硝化速率的影响
六级生物滤池中BF₁的硝化速率最高，BF₅最低(图3)。有研究发现，pH是影响硝化活动最重要的因子，能够影响硝化细菌的生长速度^[27]。ISNANSETYO等^[28]发现，在相同温度和反应时间的条件下，pH为8.00时，生物滤池的硝化速率明显高于pH为7.50；另有研究表明，pH在8.00左右硝化细菌对于TAN去除率最高，因为亚硝化细菌和硝化细菌在pH分别为8.10和7.90时活性均达最大^[26]。此外，TAN为硝化作用最重要的基质，较高的TAN浓度会影响硝化速率^[29,30]，TAN浓度越高，硝化速率越大^[28]。本研究中，BF₁的pH和TAN浓度最高，可能是导致BF₁具有相对较高硝化速率的原因。
图3 六级生物滤池的硝化速率
Fig. 3 Nitrification rate of the six-stage bio-filter
2.3 水环境因子对亚硝氮速率的影响
在本研究中，BF₃的亚硝氮氧化速率最高，为0.34 mg·(L·h·g)^-1，显著高于除BF₄和BF₆以外的其他滤池(P<0.05) (图4)。亚硝氮氧化是硝化作用的第2步，是在有氧条件下，亚硝氮氧化细菌(nitrite oxidation bacteria, NOB)将NO2--N转化为NO3--N的过程。有研究发现，亚硝氮氧化速率的大小反映了NOB的活性，而NO2--N浓度是影响亚硝氮氧化速率的关键因素，当pH为7.45~9.95时，较高的NO2--N的浓度会提高亚硝氮氧化速率^[31]。这可能与BF₃具有较高的NO2--N浓度有关。
图4 六级生物滤池的亚硝氮氧化速率
Fig. 4 Nitrite oxidation rate of the six-stage bio-filter
2.4 水环境因子对反硝氮速率的影响
六级生物滤池中BF₅的NO3--N浓度最高，反硝化速率最大(图5)。反硝化过程是在厌氧条件下，将NO3--N还原为NO2--N，并释放N₂和N₂O的过程^[32]。尽管各级生物滤池的DO均保持在7.28 mg·L^-1以上，但均有反硝化作用的发生，这可能与生物滤池中充氧不均匀，造成滤池内部局部区域溶解氧较低有关，黄志涛等^[15]也发现了这一现象。一般认为微生物进行反硝化作用的最适宜的pH为6.50~7.50，当pH高于8或者低于6时，反硝化速率将大大降低^[33]。本研究中，由于硝化作用产酸，在BF₅时的pH为7.46，显著低于BF₁，这可能是BF₅具有比较高的反硝化速率的原因。另有研究表明，较高的NO3--N浓度同样能够提高反硝化速率^[34]，这也可能是BF₅反硝化速率较高的另一原因。同时，有研究报道，在反硝化过程中，伴随着NO3--N浓度的降低，养殖水体中SRP和TOC的浓度可同时被降低^[32]。BF₅的SRP和TOC浓度都显著低于其他滤池(P<0.05)，与以上研究结果一致。但值得注意的是，伴随着养殖过程的进行，BF₅的NO3--N浓度出现积累，表明系统反硝化能力较弱。若在循环水系统加入反硝化反应器，可能会提高系统的反硝化能力^[35]。
图5 六级生物滤池的反硝化速率
Fig. 5 Denitrification rate of the six-stage bio-filter
3 结论
1) 循环水养殖系统六级生物滤池对主要污染物TAN、NO2--N和NO3--N平均去除率分别达到75.00%、44.00%和17.70%。从六级生物滤池的TAN浓度可见，前三级生物滤池达到了较好的水处理效果，六级生物滤池的设计，可能导致了整体运行效率的降低。
2) 六级生物滤池不同部位发挥的主要功能不同。BF₁的硝化速率较高，与BF₁较高的初始TAN浓度、充足的溶氧和最适pH有关；BF₃的亚硝氮氧化速率较高，与BF₃较高的初始NO2--N浓度有关；BF₅的反硝化速率较高，与BF₅较低的pH和较高的NO3--N浓度有关。结果表明，适当缩减生物滤池级数，并在系统中加入反硝化反应器，可能会提高系统的运行效率。
参考文献
- 1
  XIE B, QIN J, YANG H, et al. Organic aquaculture in China: A review from a global perspective[J]. Aquaculture, 2013, 414-415(11): 243-253.
- 2
  纪锋, 王炳谦, 孙大江, 等. 我国冷水性鱼类产业现状及发展趋势探讨[J]. 水产学杂志, 2012, 25(3): 63-68.
- 3
  BADIOLA M, BASURKO O C, PIEDRAHITA R, et al. Energy use in recirculating aquaculture systems (RAS): A review[J]. Aquaculture Engineering, 2018, 81(5): 57-70.
- 4
  江蓓洁, 鲍献文, 吴德星, 等. 北黄海冷水团温、盐多年变化特征及影响因素[J]. 海洋学报, 2007, 29(4): 1-10.
- 5
  邵东宏. 鳟鱼籽营养成分分析[J]. 农业科技与信息, 2010(9): 57.
- 6
  刘澧津. 硬头鳟(Oncorhynchus Mykiss)苗种养殖试验[J]. 水产学杂志, 2001, 14(2): 48-49.
- 7
  徐绍刚, 田照辉, 杨贵强. 硬头鳟苗种培育技术[J]. 中国水产, 2009(4): 47-48.
- 8
  AUBER A, GOHIN F, GOASCOZ N, et al. Decline of cold-water fish species in the bay of somme (English Channel, France) in response to ocean warming[J]. Estuarine Coastal & Shelf Science, 2017, 189(4): 189-202.
- 9
  王峰, 雷霁霖, 高淳仁, 等. 国内外工厂化循环水养殖研究进展 [J]. 中国水产科学, 2013, 20(5): 1100-1111.
- 10
  WANG C Y, CHANG C Y, CHIEN Y H, et al. The performance of coupling membrane filtration in recirculating aquaculture system for tilapia culture[J]. International Biodeterioration & Biodegradation, 2016, 107(2): 21-30.
- 11
  边陆军, 孙景伟, 代国庆. 半滑舌鳎的全封闭式循环水养殖技术[J]. 中国水产, 2013(12): 56-57.
- 12
  张饮江, 孙飞, 陆永汉, 等. 闭合循环水工艺在褐点石斑鱼苗培育中的应用研究[J]. 渔业现代化, 2007, 34(1): 5-8.
- 13
  郭进杰, 陈国平, 黄振玉, 等. 循环水系统中淡化养殖大黄鱼生长及卵巢发育的初步研究[J]. 上海海洋大学学报, 2016, 25(6): 847-852.
- 14
  王威, 曲克明, 朱建新, 等. 3种滤料生物滤器的挂膜与黑鲷幼鱼循环水养殖效果[J]. 中国水产科学, 2012, 19(5): 833-840.
- 15
  黄志涛, 宋协法, 李勋, 等. 基于高通量测序的石斑鱼循环水养殖生物滤池微生物群落分析[J]. 农业工程学报, 2016, 32(s1): 242-247.
- 16
  杨志强, 朱建新, 刘慧, 等. 环境因子对循环水养殖系统中生物膜净化效率影响综述[J]. 渔业现代化, 2014, 41(6): 14-17.
- 17
  GUERDAT T C, LOSORDO T M, CLASSEN J J, et al. An evaluation of commercially available biological filters for recirculating aquaculture systems[J]. Aquacultural Engineering, 2010, 42(1): 38-49.
- 18
  雷衍之. 养殖水环境化学实验[M]. 北京: 中国农业出版社, 2006.
- 19
  PFEIFFER T J, WILLS P S. Evaluation of three types of structured floating plastic media in moving bed biofilter for total ammonia nitrogen removal in a low salinity hatchery recirculating aquaculture system[J]. Aquaculture Engineering, 2011, 45(2): 51-59.
- 20
  BRATVOLD D, BROWDY C L. Simple electrometric methods for estimating microbial activity in aquaculture ponds[J]. Aquaculture Engineering, 1998, 19(1): 29-39.
- 21
  TAL Y, WATTS J E M, SCHREIER S B, et al. Characterization of the microbial community and nitrogen transformation processes associated with moving bed bioreactors in a closed recirculated mariculture system[J]. Aquaculture, 2003, 215(1): 187-202.
- 22
  张哲. 鳗鲡循环水养殖中水处理技术与养殖效果的研究[D]. 厦门: 集美大学, 2011.
- 23
  王学闯, 魏晓安, 陆少鸣, 等. 曝气生物滤池去除亚硝酸盐氮的效果及影响因素[J]. 水处理技术, 2007, 33(9): 65-67.
- 24
  张海耿, 张宇雷, 张业韡, 等. 循环水养殖系统中流化床生物滤器净水效果影响因素[J]. 环境工程学报, 2013, 7(10): 3849-3855.
- 25
  冯志华, 俞志明, 刘鹰, 等. 循环水养殖系统中流化床生物滤器净水效果影响因素[J]. 中国环境科学, 2004, 24(3): 350-354.
- 26
  曹涵. 循环水养殖生物滤池滤料挂膜及其水处理效果研究[D]. 青岛: 中国海洋大学, 2008.
- 27
  JIMENEZ E, GIMENEZ J B, SECO A, et al. Effect of pH, substrate and free nitrous acid concentrations on ammonium oxidation rate[J]. Bioresource Technology, 2012, 124(11): 478-484.
- 28
  ISNANSETYO A, GETSU S, SEGUCHI M, et al. Independent effects of temperature, salinity, ammonium concentration and pH on nitrification rate of the ariake seawater above mud sediment[J]. HAYATI Journal of Biosciences, 2014, 21(1): 21-30.
- 29
  MUNZ G, LUBELLO C, OLESZKIEWICZl J A. Factors affecting the growth rates of ammonium and nitrite oxidizing bacteria [J]. Chemosphere, 2011, 83(5): 720-725.
- 30
  ZHU S M, CHEN S L. An experimental study on nitrification biofilm performances using a series reactor system[J]. Aquaculture Engineering, 1999, 20(4): 245-259.
- 31
  GIMENEZ J B, RUANO M V, FERRER J, et al. Effect of pH and nitrite concentration on nitrite oxidation rate[J]. Bioresource Technology, 2011, 102(19): 8741.
- 32
  RIJIN J V, TAL Y, SCHREIER H J. Denitrification in recirculating systems: Theory and applications[J]. Aquaculture Engineering, 2006, 34(3): 364-376.
- 33
  万金保, 王敬斌. 同步硝化反硝化脱氮机理分析及影响因素研究[J]. 江西科学, 2008, 26(2): 345-350.
- 34
  YEH C C, SINCLAIR J B. Effect of salinity and inorganic nitrogen concentrations on nitrification and denitrification rates in intertidal sediments and rocky biofilms of the douro river estuary, Portugal[J]. Water Research, 2005, 39(9): 1783-1794.
- 35
  赖才胜, 王智勇, 许嘉翔, 等. 循环水养殖系统生物反应器脱氮技术[J]. 黑龙江水产, 2012(3): 29-30.

[1]	XIE B, QIN J, YANG H, et al. Organic aquaculture in China: A review from a global perspective[J]. Aquaculture, 2013, 414-415(11): 243-253.
[2]	纪锋, 王炳谦, 孙大江, 等. 我国冷水性鱼类产业现状及发展趋势探讨[J]. 水产学杂志, 2012, 25(3): 63-68.
[3]	BADIOLA M, BASURKO O C, PIEDRAHITA R, et al. Energy use in recirculating aquaculture systems (RAS): A review[J]. Aquaculture Engineering, 2018, 81(5): 57-70.
[4]	江蓓洁, 鲍献文, 吴德星, 等. 北黄海冷水团温、盐多年变化特征及影响因素[J]. 海洋学报, 2007, 29(4): 1-10.
[5]	邵东宏. 鳟鱼籽营养成分分析[J]. 农业科技与信息, 2010(9): 57.
[6]	刘澧津. 硬头鳟(Oncorhynchus Mykiss)苗种养殖试验[J]. 水产学杂志, 2001, 14(2): 48-49.
[7]	徐绍刚, 田照辉, 杨贵强. 硬头鳟苗种培育技术[J]. 中国水产, 2009(4): 47-48.
[8]	AUBER A, GOHIN F, GOASCOZ N, et al. Decline of cold-water fish species in the bay of somme (English Channel, France) in response to ocean warming[J]. Estuarine Coastal & Shelf Science, 2017, 189(4): 189-202.
[9]	王峰, 雷霁霖, 高淳仁, 等. 国内外工厂化循环水养殖研究进展 [J]. 中国水产科学, 2013, 20(5): 1100-1111.
[10]	WANG C Y, CHANG C Y, CHIEN Y H, et al. The performance of coupling membrane filtration in recirculating aquaculture system for tilapia culture[J]. International Biodeterioration & Biodegradation, 2016, 107(2): 21-30.
[11]	边陆军, 孙景伟, 代国庆. 半滑舌鳎的全封闭式循环水养殖技术[J]. 中国水产, 2013(12): 56-57.
[12]	张饮江, 孙飞, 陆永汉, 等. 闭合循环水工艺在褐点石斑鱼苗培育中的应用研究[J]. 渔业现代化, 2007, 34(1): 5-8.
[13]	郭进杰, 陈国平, 黄振玉, 等. 循环水系统中淡化养殖大黄鱼生长及卵巢发育的初步研究[J]. 上海海洋大学学报, 2016, 25(6): 847-852.
[14]	王威, 曲克明, 朱建新, 等. 3种滤料生物滤器的挂膜与黑鲷幼鱼循环水养殖效果[J]. 中国水产科学, 2012, 19(5): 833-840.
[15]	黄志涛, 宋协法, 李勋, 等. 基于高通量测序的石斑鱼循环水养殖生物滤池微生物群落分析[J]. 农业工程学报, 2016, 32(s1): 242-247.
[16]	杨志强, 朱建新, 刘慧, 等. 环境因子对循环水养殖系统中生物膜净化效率影响综述[J]. 渔业现代化, 2014, 41(6): 14-17.
[17]	GUERDAT T C, LOSORDO T M, CLASSEN J J, et al. An evaluation of commercially available biological filters for recirculating aquaculture systems[J]. Aquacultural Engineering, 2010, 42(1): 38-49.
[18]	雷衍之. 养殖水环境化学实验[M]. 北京: 中国农业出版社, 2006.
[19]	PFEIFFER T J, WILLS P S. Evaluation of three types of structured floating plastic media in moving bed biofilter for total ammonia nitrogen removal in a low salinity hatchery recirculating aquaculture system[J]. Aquaculture Engineering, 2011, 45(2): 51-59.
[20]	BRATVOLD D, BROWDY C L. Simple electrometric methods for estimating microbial activity in aquaculture ponds[J]. Aquaculture Engineering, 1998, 19(1): 29-39.
[21]	TAL Y, WATTS J E M, SCHREIER S B, et al. Characterization of the microbial community and nitrogen transformation processes associated with moving bed bioreactors in a closed recirculated mariculture system[J]. Aquaculture, 2003, 215(1): 187-202.
[22]	张哲. 鳗鲡循环水养殖中水处理技术与养殖效果的研究[D]. 厦门: 集美大学, 2011.
[23]	王学闯, 魏晓安, 陆少鸣, 等. 曝气生物滤池去除亚硝酸盐氮的效果及影响因素[J]. 水处理技术, 2007, 33(9): 65-67.
[24]	张海耿, 张宇雷, 张业韡, 等. 循环水养殖系统中流化床生物滤器净水效果影响因素[J]. 环境工程学报, 2013, 7(10): 3849-3855.
[25]	冯志华, 俞志明, 刘鹰, 等. 循环水养殖系统中流化床生物滤器净水效果影响因素[J]. 中国环境科学, 2004, 24(3): 350-354.
[26]	曹涵. 循环水养殖生物滤池滤料挂膜及其水处理效果研究[D]. 青岛: 中国海洋大学, 2008.
[27]	JIMENEZ E, GIMENEZ J B, SECO A, et al. Effect of pH, substrate and free nitrous acid concentrations on ammonium oxidation rate[J]. Bioresource Technology, 2012, 124(11): 478-484.
[28]	ISNANSETYO A, GETSU S, SEGUCHI M, et al. Independent effects of temperature, salinity, ammonium concentration and pH on nitrification rate of the ariake seawater above mud sediment[J]. HAYATI Journal of Biosciences, 2014, 21(1): 21-30.
[29]	MUNZ G, LUBELLO C, OLESZKIEWICZl J A. Factors affecting the growth rates of ammonium and nitrite oxidizing bacteria [J]. Chemosphere, 2011, 83(5): 720-725.
[30]	ZHU S M, CHEN S L. An experimental study on nitrification biofilm performances using a series reactor system[J]. Aquaculture Engineering, 1999, 20(4): 245-259.
[31]	GIMENEZ J B, RUANO M V, FERRER J, et al. Effect of pH and nitrite concentration on nitrite oxidation rate[J]. Bioresource Technology, 2011, 102(19): 8741.
[32]	RIJIN J V, TAL Y, SCHREIER H J. Denitrification in recirculating systems: Theory and applications[J]. Aquaculture Engineering, 2006, 34(3): 364-376.
[33]	万金保, 王敬斌. 同步硝化反硝化脱氮机理分析及影响因素研究[J]. 江西科学, 2008, 26(2): 345-350.
[34]	YEH C C, SINCLAIR J B. Effect of salinity and inorganic nitrogen concentrations on nitrification and denitrification rates in intertidal sediments and rocky biofilms of the douro river estuary, Portugal[J]. Water Research, 2005, 39(9): 1783-1794.
[35]	赖才胜, 王智勇, 许嘉翔, 等. 循环水养殖系统生物反应器脱氮技术[J]. 黑龙江水产, 2012(3): 29-30.

点击查看大图

计量

文章访问数: 4486
HTML全文浏览数: 4330
PDF下载数: 219
施引文献: 0

全文HTML

摘要

Abstract

关键词

循环水养殖系统；六级生物滤池；去除率；硝化作用

Keywords

recirculating aquaculture system; six-stage bio-filter; removal rate; nitrification

1 材料与方法
1.1 实验装置
本研究循环水养殖系统水处理工艺流程如图1所示。鱼粪和残饵通过水流旋转聚集到养殖池底部中央，在水流带动下，进入转鼓微粒机，经沉淀池分离，由循环泵上部的出水口流出，进入六级生物滤池，后经紫外杀菌后，流回到养殖池。本系统采用液氮增氧，养殖用水采用地下井水，水温始终保持在(16.50±0.50) ℃。养鱼池为直径6 m，深度1.20 m的圆形池，共21个。生物滤池由6个规格均为 12 m × 3 m × 3 m的水泥池组成，池内均匀悬挂由聚乙烯纤维丝加工而成的立体弹性滤料(直径为 0.5 mm，比表面积约为360 m²·m^-3)。该系统自2017年5月开始运行，生物滤池采用自然挂膜，20 d挂膜成熟，日换水量约占总水量的5%以上，循环频率为20次·d^-1。
图1 循环水养殖系统水处理工艺流程
Fig. 1 Water treatment process of recirculating aquaculture system
1.2 实验方法
于2017年5—11月每月采集水样，实验周期为214 d。将六级生物滤池按水流方向标记为1~6，简称为BF₁~BF₆。在每级生物滤池前中后位置各设置1个采样点，用有机玻璃采水器采集表层(0~1 m)、中层(1~2 m)和底层(2~3 m)水样混合均匀后放入500 mL聚乙烯瓶中，经0.22 μm无菌混合纤维素酯膜抽滤后，分别测定总氨氮(TAN)、亚硝酸盐(NO2--N)、硝酸盐(NO3--N)、溶解活性磷(SRP)、总有机碳(TOC)和总碱度(TA)。其中TAN、NO2--N、NO3--N、SRP、TOC和TA采用雷衍之^[18]的方法测定；水温(T)、溶解氧(DO)和pH值均采用YSI-6920多参数水质分析仪进行测定(Yellow Springs Instruments, USA)。
总氨氮、亚硝氮和硝氮的计算公式^[19]分别为：
RARR=(Cin-Cout)Cin×100%
(1)
RNRR1=(Cin1-Cout1)Cin1×100%
(2)
RNRR2=(Cin2-Cout2)Cin2×100%
(3)
式中：R_ARR为总氨氮去除率，%；R_NRR1为亚硝氮去除率，%；R_NRR2为硝氮去除率，%；C_in为进水总氨氮浓度，mg·L^-1；C_out为出水总氨氮浓度，mg·L^-1；C_in1为进水亚硝氮浓度，mg·L^-1；C_out1为出水亚硝氮浓度，mg·L^-1；C_in2为进水硝氮浓度，mg·L^-1；C_out2为出水硝氮浓度，mg·L^-1。
养殖中期采集生物膜样品，与水样相同位置采集生物膜，样品完全混匀后(约50 g)，放入灭菌的离心管，于4 ℃冰盒中保存并立即测定。硝化速率的测定参照BRATVOLD等^[20]的方法，亚硝氮氧化速率和反硝化速率的测定参照TAL等^[21]的方法。
硝化作用总方程：NH4++2O₂→NO3-+2H⁺+H₂O (1 mol NH4+-N需消耗2 mol O₂)。
RNR=CDODh×0.27
(4)
RNOR=(C1-C2)C1hm
(5)
RDR=(C3-C4)C3hm
(6)
式中：R_NR为硝化速率，mg·(L·h)^-1(以NH₃-N计)^[20]；R_NOR为亚硝氮氧化速率，mg·(L·h·g)^-1(以NO₂-N计)^[21]；R_DR为反硝化速率，mg·(L·h·g)^-1(以NO₃-N计)^[21] ；C_DOD为对照组和实验组的溶氧差值，mg·L^-1；0.27为NH₄⁺和O₂的质量比；C₁为初始亚硝氮浓度，mg·L^-1；C₂为4 h时的亚硝氮浓度，mg·L^-1；C₃为初始硝氮浓度，mg·L^-1；C₄为30 min时的硝氮浓度，mg·L^-1；h为测定的时间；m为生物膜的单位质量，g。
1.3 分析方法
使用SPSS19.0进行数据分析，采用描述统计方法，对数据进行正态分布和方差齐性检验。经检验，若符合正态分布且方差齐，采用单因素方差分析(ANOVA)比较六级生物滤池水质、硝化速率、亚硝氮氧化速率和反硝化速率的差异，差异显著时，再通过Tukey检验进行多重比较分析，以P<0.05作为差异显著水平。实验数据采用Sigmaplot12.5软件绘图。
2 结果与讨论

2.1 六级生物滤池的运行效果分析

表1 实验期间六级生物滤池的水质

Table 1 Water quality of six-stage bio-filter during the period of experiment

水质参数	BF₁	BF₂	BF₃	BF₄	BF₅	BF₆
水温/℃	16.76±1.52^a	16.73±1.47^a	16.71±1.44^a	16.69±1.40^a	16.67±1.38^a	16.64±1.37^a
溶解氧 DO/(mg·L^-1)	8.14±0.00^a	7.75±0.00^bc	7.75±0.00^b	7.66±0.00^bc	7.58±0.00^c	7.28±0.00^d
pH	8.02±0.02^a	7.47±0.39^b	7.47±0.39^b	7.45±0.37^b	7.46±0.38^b	7.44±0.39^b
总氨氮 TAN/(mg·L^-1)	0.12±0.03^a	0.10±0.01^ab	0.08±0.00^bc	0.05±0.00^cd	0.02±0.01^d	0.03±0.01^d
亚硝酸盐 NO2--N/(mg·L^-1)	0.25±0.02^a	0.11±0.01^b	0.21±0.00^a	0.12±0.02^b	0.12±0.02^b	0.14±0.10^b
硝酸盐 NO3--N/(mg·L^-1)	7.44±0.21^b	5.06±0.46^e	6.57±0.19^c	5.52±0.03^de	14.40±0.00^a	6.12±0.00^cd
溶解活性磷 SRP/(mg·L^-1)	0.29±0.00^a	0.19±0.00^d	0.25±0.00^b	0.22±0.00^c	0.09±0.01^e	0.09±0.00^e
总有机碳 TOC/(mg·L^-1)	34.54±0.07^b	37.45±1.08^a	25.79±1.53^c	18.76±0.15^d	13.74±0.51^e	20.04±1.43^d
总碱度 TA(以CaCO₃计)/(mg ·L^-1)	226.00±10.00^a	241.50±4.5^a	178.67±8.39^b	154.00±3.00^c	157.50±1.5^c	128.00±6.00^d

注：表中数据为平均值±标准差，n=3；同一列中标有不同字母表示相互差异显著(P<0.05)。

图2 实验期间六级生物滤池氨氮、亚硝氮和硝氮的进出水水质变化

Fig. 2 Variations of ammonia nitrogen, nitrite concentration and nitrate concentration at inlet and outlet of six-stage bio-filter during the period of experiment

2.2 水环境因子对硝化速率的影响
六级生物滤池中BF₁的硝化速率最高，BF₅最低(图3)。有研究发现，pH是影响硝化活动最重要的因子，能够影响硝化细菌的生长速度^[27]。ISNANSETYO等^[28]发现，在相同温度和反应时间的条件下，pH为8.00时，生物滤池的硝化速率明显高于pH为7.50；另有研究表明，pH在8.00左右硝化细菌对于TAN去除率最高，因为亚硝化细菌和硝化细菌在pH分别为8.10和7.90时活性均达最大^[26]。此外，TAN为硝化作用最重要的基质，较高的TAN浓度会影响硝化速率^[29,30]，TAN浓度越高，硝化速率越大^[28]。本研究中，BF₁的pH和TAN浓度最高，可能是导致BF₁具有相对较高硝化速率的原因。
图3 六级生物滤池的硝化速率
Fig. 3 Nitrification rate of the six-stage bio-filter
2.3 水环境因子对亚硝氮速率的影响
在本研究中，BF₃的亚硝氮氧化速率最高，为0.34 mg·(L·h·g)^-1，显著高于除BF₄和BF₆以外的其他滤池(P<0.05) (图4)。亚硝氮氧化是硝化作用的第2步，是在有氧条件下，亚硝氮氧化细菌(nitrite oxidation bacteria, NOB)将NO2--N转化为NO3--N的过程。有研究发现，亚硝氮氧化速率的大小反映了NOB的活性，而NO2--N浓度是影响亚硝氮氧化速率的关键因素，当pH为7.45~9.95时，较高的NO2--N的浓度会提高亚硝氮氧化速率^[31]。这可能与BF₃具有较高的NO2--N浓度有关。
图4 六级生物滤池的亚硝氮氧化速率
Fig. 4 Nitrite oxidation rate of the six-stage bio-filter
2.4 水环境因子对反硝氮速率的影响
六级生物滤池中BF₅的NO3--N浓度最高，反硝化速率最大(图5)。反硝化过程是在厌氧条件下，将NO3--N还原为NO2--N，并释放N₂和N₂O的过程^[32]。尽管各级生物滤池的DO均保持在7.28 mg·L^-1以上，但均有反硝化作用的发生，这可能与生物滤池中充氧不均匀，造成滤池内部局部区域溶解氧较低有关，黄志涛等^[15]也发现了这一现象。一般认为微生物进行反硝化作用的最适宜的pH为6.50~7.50，当pH高于8或者低于6时，反硝化速率将大大降低^[33]。本研究中，由于硝化作用产酸，在BF₅时的pH为7.46，显著低于BF₁，这可能是BF₅具有比较高的反硝化速率的原因。另有研究表明，较高的NO3--N浓度同样能够提高反硝化速率^[34]，这也可能是BF₅反硝化速率较高的另一原因。同时，有研究报道，在反硝化过程中，伴随着NO3--N浓度的降低，养殖水体中SRP和TOC的浓度可同时被降低^[32]。BF₅的SRP和TOC浓度都显著低于其他滤池(P<0.05)，与以上研究结果一致。但值得注意的是，伴随着养殖过程的进行，BF₅的NO3--N浓度出现积累，表明系统反硝化能力较弱。若在循环水系统加入反硝化反应器，可能会提高系统的反硝化能力^[35]。
图5 六级生物滤池的反硝化速率
Fig. 5 Denitrification rate of the six-stage bio-filter
3 结论
1) 循环水养殖系统六级生物滤池对主要污染物TAN、NO2--N和NO3--N平均去除率分别达到75.00%、44.00%和17.70%。从六级生物滤池的TAN浓度可见，前三级生物滤池达到了较好的水处理效果，六级生物滤池的设计，可能导致了整体运行效率的降低。
2) 六级生物滤池不同部位发挥的主要功能不同。BF₁的硝化速率较高，与BF₁较高的初始TAN浓度、充足的溶氧和最适pH有关；BF₃的亚硝氮氧化速率较高，与BF₃较高的初始NO2--N浓度有关；BF₅的反硝化速率较高，与BF₅较低的pH和较高的NO3--N浓度有关。结果表明，适当缩减生物滤池级数，并在系统中加入反硝化反应器，可能会提高系统的运行效率。
参考文献
- 1
  XIE B, QIN J, YANG H, et al. Organic aquaculture in China: A review from a global perspective[J]. Aquaculture, 2013, 414-415(11): 243-253.
- 2
  纪锋, 王炳谦, 孙大江, 等. 我国冷水性鱼类产业现状及发展趋势探讨[J]. 水产学杂志, 2012, 25(3): 63-68.
- 3
  BADIOLA M, BASURKO O C, PIEDRAHITA R, et al. Energy use in recirculating aquaculture systems (RAS): A review[J]. Aquaculture Engineering, 2018, 81(5): 57-70.
- 4
  江蓓洁, 鲍献文, 吴德星, 等. 北黄海冷水团温、盐多年变化特征及影响因素[J]. 海洋学报, 2007, 29(4): 1-10.
- 5
  邵东宏. 鳟鱼籽营养成分分析[J]. 农业科技与信息, 2010(9): 57.
- 6
  刘澧津. 硬头鳟(Oncorhynchus Mykiss)苗种养殖试验[J]. 水产学杂志, 2001, 14(2): 48-49.
- 7
  徐绍刚, 田照辉, 杨贵强. 硬头鳟苗种培育技术[J]. 中国水产, 2009(4): 47-48.
- 8
  AUBER A, GOHIN F, GOASCOZ N, et al. Decline of cold-water fish species in the bay of somme (English Channel, France) in response to ocean warming[J]. Estuarine Coastal & Shelf Science, 2017, 189(4): 189-202.
- 9
  王峰, 雷霁霖, 高淳仁, 等. 国内外工厂化循环水养殖研究进展 [J]. 中国水产科学, 2013, 20(5): 1100-1111.
- 10
  WANG C Y, CHANG C Y, CHIEN Y H, et al. The performance of coupling membrane filtration in recirculating aquaculture system for tilapia culture[J]. International Biodeterioration & Biodegradation, 2016, 107(2): 21-30.
- 11
  边陆军, 孙景伟, 代国庆. 半滑舌鳎的全封闭式循环水养殖技术[J]. 中国水产, 2013(12): 56-57.
- 12
  张饮江, 孙飞, 陆永汉, 等. 闭合循环水工艺在褐点石斑鱼苗培育中的应用研究[J]. 渔业现代化, 2007, 34(1): 5-8.
- 13
  郭进杰, 陈国平, 黄振玉, 等. 循环水系统中淡化养殖大黄鱼生长及卵巢发育的初步研究[J]. 上海海洋大学学报, 2016, 25(6): 847-852.
- 14
  王威, 曲克明, 朱建新, 等. 3种滤料生物滤器的挂膜与黑鲷幼鱼循环水养殖效果[J]. 中国水产科学, 2012, 19(5): 833-840.
- 15
  黄志涛, 宋协法, 李勋, 等. 基于高通量测序的石斑鱼循环水养殖生物滤池微生物群落分析[J]. 农业工程学报, 2016, 32(s1): 242-247.
- 16
  杨志强, 朱建新, 刘慧, 等. 环境因子对循环水养殖系统中生物膜净化效率影响综述[J]. 渔业现代化, 2014, 41(6): 14-17.
- 17
  GUERDAT T C, LOSORDO T M, CLASSEN J J, et al. An evaluation of commercially available biological filters for recirculating aquaculture systems[J]. Aquacultural Engineering, 2010, 42(1): 38-49.
- 18
  雷衍之. 养殖水环境化学实验[M]. 北京: 中国农业出版社, 2006.
- 19
  PFEIFFER T J, WILLS P S. Evaluation of three types of structured floating plastic media in moving bed biofilter for total ammonia nitrogen removal in a low salinity hatchery recirculating aquaculture system[J]. Aquaculture Engineering, 2011, 45(2): 51-59.
- 20
  BRATVOLD D, BROWDY C L. Simple electrometric methods for estimating microbial activity in aquaculture ponds[J]. Aquaculture Engineering, 1998, 19(1): 29-39.
- 21
  TAL Y, WATTS J E M, SCHREIER S B, et al. Characterization of the microbial community and nitrogen transformation processes associated with moving bed bioreactors in a closed recirculated mariculture system[J]. Aquaculture, 2003, 215(1): 187-202.
- 22
  张哲. 鳗鲡循环水养殖中水处理技术与养殖效果的研究[D]. 厦门: 集美大学, 2011.
- 23
  王学闯, 魏晓安, 陆少鸣, 等. 曝气生物滤池去除亚硝酸盐氮的效果及影响因素[J]. 水处理技术, 2007, 33(9): 65-67.
- 24
  张海耿, 张宇雷, 张业韡, 等. 循环水养殖系统中流化床生物滤器净水效果影响因素[J]. 环境工程学报, 2013, 7(10): 3849-3855.
- 25
  冯志华, 俞志明, 刘鹰, 等. 循环水养殖系统中流化床生物滤器净水效果影响因素[J]. 中国环境科学, 2004, 24(3): 350-354.
- 26
  曹涵. 循环水养殖生物滤池滤料挂膜及其水处理效果研究[D]. 青岛: 中国海洋大学, 2008.
- 27
  JIMENEZ E, GIMENEZ J B, SECO A, et al. Effect of pH, substrate and free nitrous acid concentrations on ammonium oxidation rate[J]. Bioresource Technology, 2012, 124(11): 478-484.
- 28
  ISNANSETYO A, GETSU S, SEGUCHI M, et al. Independent effects of temperature, salinity, ammonium concentration and pH on nitrification rate of the ariake seawater above mud sediment[J]. HAYATI Journal of Biosciences, 2014, 21(1): 21-30.
- 29
  MUNZ G, LUBELLO C, OLESZKIEWICZl J A. Factors affecting the growth rates of ammonium and nitrite oxidizing bacteria [J]. Chemosphere, 2011, 83(5): 720-725.
- 30
  ZHU S M, CHEN S L. An experimental study on nitrification biofilm performances using a series reactor system[J]. Aquaculture Engineering, 1999, 20(4): 245-259.
- 31
  GIMENEZ J B, RUANO M V, FERRER J, et al. Effect of pH and nitrite concentration on nitrite oxidation rate[J]. Bioresource Technology, 2011, 102(19): 8741.
- 32
  RIJIN J V, TAL Y, SCHREIER H J. Denitrification in recirculating systems: Theory and applications[J]. Aquaculture Engineering, 2006, 34(3): 364-376.
- 33
  万金保, 王敬斌. 同步硝化反硝化脱氮机理分析及影响因素研究[J]. 江西科学, 2008, 26(2): 345-350.
- 34
  YEH C C, SINCLAIR J B. Effect of salinity and inorganic nitrogen concentrations on nitrification and denitrification rates in intertidal sediments and rocky biofilms of the douro river estuary, Portugal[J]. Water Research, 2005, 39(9): 1783-1794.
- 35
  赖才胜, 王智勇, 许嘉翔, 等. 循环水养殖系统生物反应器脱氮技术[J]. 黑龙江水产, 2012(3): 29-30.

参考文献 (35)

循环水养殖系统六级生物滤池运行效果分析

Performance evaluation of a six-stage bio-filter in recirculating aquaculture system

摘要

Abstract

关键词

Keywords

1 材料与方法

1.1 实验装置

1.2 实验方法

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

1.3 分析方法

2 结果与讨论

2.1 六级生物滤池的运行效果分析

2.2 水环境因子对硝化速率的影响

2.3 水环境因子对亚硝氮速率的影响

2.4 水环境因子对反硝氮速率的影响

3 结论

参 考 文 献

计量

出版历程

循环水养殖系统六级生物滤池运行效果分析

English Abstract

Performance evaluation of a six-stage bio-filter in recirculating aquaculture system

全文HTML

摘要

Abstract

关键词

Keywords

1 材料与方法

1.1 实验装置

1.2 实验方法

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

1.3 分析方法

2 结果与讨论

2.1 六级生物滤池的运行效果分析

2.2 水环境因子对硝化速率的影响

2.3 水环境因子对亚硝氮速率的影响

2.4 水环境因子对反硝氮速率的影响

3 结论

参 考 文 献

目录

全文HTML

参考文献

参考文献