环境因子对循环水养殖系统中生物膜净化效率的影响

发布时间：2017-04-10 10:10

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【摘要】：生物净化是循环水养殖系统(RAS)水处理技术的核心,其原理是通过生物滤器中的生物膜吸附、吸收、分解和转化水中的悬浮颗粒物、可溶性有机物及氨氮、亚硝酸盐等可溶性无机盐。由于生物膜的组成要素是各种硝化菌和反硝化菌,其对外部环境条件及其变化十分敏感,循环水养殖生产过程中,养殖环境的控制往往也是影响系统高效、平稳运行的重点和难点。本文以循环水处理系统中生物滤器净水技术为研究核心,重点研究环境因子变量条件下生物膜对养殖尾水中主要污染指标去除动力学特征,探讨了环境条件对生物滤器净化效果的影响,优化了生物滤器稳定运行的工况条件,以期为循环水养殖系统优化设计与运行管理提供理论依据。实验主要内容及结论如下：1.以添加葡萄糖、氧化铵等营养物质的人工加富的海水养殖尾水作为生物滤器处理对象,以生化棉(聚丙烯)作为生物滤料,将微生态制剂作为菌种培养生物膜。通过挂膜阶段生物膜颜色变化,并借助扫描电镜(SEM)进行生物膜微结构的观察,以确定生物膜挂膜进程,探讨微生物在生物滤料上生长并形成生物膜的过程、周期及变化规律。挂膜结束后,通过平板菌落计数法确定细菌种类及含菌量,定性、定量生物膜的构成。结果表明：生物膜挂膜成熟历时45d,生物滤料表面布满菌胶团,此外还有一定数量的硅藻和小球藻,以及少量原生动物;菌胶团中异养细菌、亚硝化菌、硝化菌、反硝化菌含量分别为3.79×107cfu//mL、 4.40×106cfu/mL、3.09×106cfu/mL、1.58×105cfu/mL,在此过程中菌胶团中微生物群落逐步富集,最终达到一个相对稳定的状态。2.在不同水温、溶氧(DO)、盐度、pH条件下研究循环水实验系统中生物滤器的水质净化效果。结果表明：水温28℃、DO 6.00mg/L、盐度25和pH 7.5对于本实验系统生物滤器为最适水质净化条件参数。此时,生物膜净化效率较高,水质指标去除率较大,出水水质较好。水温28℃时,化学需氧量(CODMn).氨氮(NH4+-N)、亚硝态氮(N02--N)、磷酸盐(P043--P)去除率分别为69.3%、93.7%、93.7%、19.4%; DO 6.00 mg/L时,CODMn、NH4+-N、 NO2--N^、PO43--P去除率分别为72.8%、91.7%、97%、15.6%；盐度25时,CODMn、NH4+-N、NO2--N、硝态氮(NO3--N)、PO43--P去除率分别为57.1%、98.4%、99.9%、100%、42%；pH 7.5时,CODMn、NH4+-N去除率分别为72.8%、93.3%。水温、DO、盐度、pH是影响生物膜中微生物生长、生命代谢活性、净水效果的重要因素,有时甚至是决定性因素。
【关键词】：循环水养殖系统 生物滤器 水温 DO 盐度 pH
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S959
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 0 前言12-14
• 1 综述14-29
• 1.1 工厂化循环水养殖概述14-19
• 1.1.1 工厂化循环水养殖的特点14-15
• 1.1.2 构建工厂化循环水养殖的必要性15
• 1.1.3 工厂化循环水养殖研究进展15-17
• 1.1.3.1 国外研究进展15-16
• 1.1.3.2 国内研究进展16-17
• 1.1.4 工厂化循环水养殖发展趋势17-18
• 1.1.5 我国工厂化循环水养殖发展中存在的不足及应对策略18-19
• 1.2 循环水养殖系统中养殖废物去除技术19-21
• 1.2.1 悬浮物去除技术19-20
• 1.2.2 可溶性污染物去除技术20-21
• 1.3 影响生物膜反应器净水效果的工况条件21-25
• 1.3.1 环境因子21-24
• 1.3.1.1 水温22
• 1.3.1.2 DO22-23
• 1.3.1.3 盐度23
• 1.3.1.4 pH23-24
• 1.3.2 非环境因子24-25
• 1.3.2.1 有机碳源24
• 1.3.2.2 水力负荷、水力剪切力和水力停留时间24-25
• 1.4 海水工厂化循环水养殖与淡水工厂化循环水养殖比较25-27
• 1.4.1 养殖规模差异25
• 1.4.2 生物膜挂膜工艺差异25-26
• 1.4.3 技术上存在的问题以及发展侧重点差异26-27
• 1.5 本文研究的目的、意义和内容27-29
• 1.5.1 研究目的和意义27
• 1.5.2 研究内容27-29
• 2 水温对生物膜净化效率的影响29-38
• 2.1 材料与方法29-32
• 2.1.1 实验材料与装置29-30
• 2.1.1.1 滤料29
• 2.1.1.2 实验装置29-30
• 2.1.2 实验方法30-32
• 2.1.2.1 生物膜培养启动阶段及实验阶段养殖尾水的配制30-31
• 2.1.2.2 挂膜方法及水质分析31-32
• 2.1.2.3 设置不同水温32
• 2.1.2.4 水样采集、水质分析及数据处理方法32
• 2.2 结果与分析32-37
• 2.2.1 挂膜阶段生物膜培养、结构观察及生物膜组分分析32-34
• 2.2.2 不同水温生物膜的净化效率34-37
• 2.3 讨论37-38
• 3 DO对生物膜净化效率的影响38-44
• 3.1 材料与方法38-39
• 3.1.1 实验装置38
• 3.1.2 设置不同DO水平38-39
• 3.1.3 水样采集、水质分析及数据处理方法39
• 3.2 结果与分析39-42
• 3.3 讨论42-44
• 4 盐度对生物膜净化效率的影响44-50
• 4.1 材料与方法44-45
• 4.1.1 实验装置44
• 4.1.2 设置不同盐度水平44-45
• 4.1.3 水样采集、水质分析及数据处理方法45
• 4.2 结果与分析45-48
• 4.3 讨论48-50
• 5 pH对生物膜净化效率的影响50-56
• 5.1 材料与方法50-51
• 5.1.1 实验装置50
• 5.1.2 设置不同pH水平50-51
• 5.1.3 水样采集、水质分析及数据处理方法51
• 5.2 结果与分析51-54
• 5.3 讨论54-56
• 6 结论及其他相关问题56-57
• 6.1 结论56
• 6.2 其他相关问题56-57
• 参考文献57-62
• 致谢62-63
• 个人简历63
• 发表的学术论文63

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本文编号：296468