生物材料在海水循环养殖系统处理中的作用

发布时间：2017-06-16 17:07

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【摘要】：循环水养殖系统的关键在于养殖废水的处理,有害无机氮盐的去除是养殖废水处理的最重要的目标之一。为了寻找有效处理水体中无机氮盐的材料和处理方法,本文在测定珊瑚砂、火山岩、红色呼吸环、白色玻璃环、细菌球等五种生物滤料的比表面积基础上,分析了循环水养殖系统中不同用量、不同混合比例等生物滤料去除和转化总氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的效果；同时,研究了针叶蕨藻这一大型海藻对总氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的吸收作用。研究结果表明： (1)细菌球的比表面积最大,为34.876±3.405m2/g；白色玻璃环的比表面积最小,为4.488±0.865m2/g;其余的珊瑚砂、红色呼吸环和火山岩的比表面积相近,在8.259～9.203m2/g之间变动。 (2)珊瑚砂对无机氮盐的去除效率最高,其次是红色呼吸环,火山岩、白色玻璃环和细菌球依次效果较差。挂膜期内,珊瑚砂在第17天TAN达到最低值,而其余4种生物滤材均为第23天；珊瑚砂的TAN去除率为92.5%,红色呼吸环的TAN去除率为90.7%,其余生物滤材TAN去除率为85%～88%;对NO2--N的去除效率珊瑚砂最高,其次是火山岩和红色呼吸环,再次为细菌球和白色玻璃环；对N03-N的去除作用还未开始,仅处于积累上升的过程中。挂膜成熟后,生物滤料在处理较高浓度TAN时,珊瑚砂和红色呼吸环在第15天TAN接近最低浓度0.215mg/L,去除率为98.5%；其他3种生物滤料则在第17天TAN接近最低浓度,去除率约为95.5%；珊瑚砂对NO2--N的去除效率最高,第7天时达到最大值5.943mg/L,随后迅速下降,红色呼吸环对N02"-N的去除效率比珊瑚砂略低,在第9天达到最大值；火山岩、白色玻璃环和细菌球的去除效率较低,在第11天左右达到最大值；N02--N累积时间从小到大依次为珊瑚砂,红色呼吸环,火山岩,白色玻璃环,细菌球。N03--N浓度仍处于上升阶段。 (3)循环水养殖系统中经5种生物滤料处理时,TAN浓度的变化可用方程y=ae-bx拟合,拟合度较好(R2≥10.9218)拟合方程参数b值珊瑚砂实验组的最大,细菌球实验组的最小;NO2-N、NO3-N的浓度变化均可用方程y=1/(a+b/χlnχ+c/x)进行拟合,拟合度也较高(R2≥0.8572)。此外,5种生物滤料处理TAN时,TAN与N02"-N和N03--N浓度变化均呈显著的负相关关系。 (4)质量比为14%的红色呼吸环实验组和2%的白色玻璃环实验组对TAN的去除效率最优,其TAN浓度均在第21天时降至最低,TAN去除率分别为97.49%和97.23%。质量比为14%和10%的红色呼吸环实验组对N02"-N的去除效率最优,N02"-N浓度均在第5天开始上升,第11天时达到峰值,第25天左右降至最低值；2%的白色玻璃环实验组对N02"-N的去除效率也较高,在7天开始上升,17天达到峰值,29天降至最低。TAN浓度变化趋势可用y=a/(1+becχ)+d,方程拟合度很好(R2≥0.9851), NO2--N和N03--N浓度变化趋势可用y=xaeb/χ+cχ+d,R2≥0.9574。 (5)珊瑚砂和红色呼吸环比例高的实验组(珊：红：白=8：3：1)对TAN与N02--N去除效率较高。挂膜期间,TAN浓度在第13天降至最低0.025mg/L,TAN转化去除率为98.5%；N02--N浓度在第5天开始上升,第10天到达峰值,第15天降至最低0.035mg/L; NO3--N浓度仍处于上升积累阶段。挂膜成熟后,TAN浓度在第4天降至最低0.036mg/L;NO2--N浓度在第2天到达峰值,第5天降至最低0.02mg/L；N03"-N浓度仍处于上升积累阶段。挂膜成熟前后TAN浓度变化均可用y=进行方程拟合(R2≥0.9969),NO2--N口N03--N浓度变化均可用y=进行方程拟合(R2≥0.9117)。 (6)11～15g/L的针叶蕨藻对水体中的TAN和NO2"-N的吸收效率均为最高,TAN浓度在8h时降至最低0.10mg/L,去除率为80.9%,NO2--N浓度在30h时接近最低值0.02mg/L,去除率为91.6%,且彼此间无显著差异,9g/L针叶蕨藻实验组TAN浓度在24h时降至0.09mg/L,7g/L针叶蕨藻实验组TAN浓度在48h以后降至最低0.11mg/L,小于5g/L针叶蕨藻实验组在48h仍没有去除完全；小于7g/L针叶蕨藻实验组N02--N浓度在48h时最低为0.15mg/L,没有去除完全。13～15g/L的针叶蕨藻对N03--N的吸收效率最高且无显著差异,在24h降至0.05mg/L,去除率为92.6%,9-11g/L的针叶蕨藻实验组在48h降至0.05mg/L,7g/L密度以下的实验组在48hNO3--N浓度最低降至0.3mg/L,没有去除完全。
【关键词】：循环水养殖系统 生物滤料 针叶蕨藻 总氨氮 亚硝酸盐氮 硝酸盐氮
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S959
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 目录9-11
• 1 研究综述11-21
• 1.1 我国海水渔业的发展11-12
• 1.2 循环水养殖系统12-14
• 1.3 无机氮盐的来源,毒性及养殖水体中的氮素循环14-17
• 1.3.1 TAN、NO_2~--N、NO_3~--N的来源14-15
• 1.3.2 无机氮盐对养殖动物的毒性15-16
• 1.3.3 养殖水体中的氮素循环16-17
• 1.4 循环水水质处理的两类材料17-19
• 1.4.1 生物滤料17-18
• 1.4.2 大型海藻18-19
• 1.5 本研究的目的与意义19-21
• 2. 五种生物滤料比表面积分析和去除模拟养殖废水中无机氮盐效果比较21-41
• 2.1 前言21
• 2.2 实验材料与方法21-24
• 2.2.1 实验材料21-23
• 2.2.2 实验方法23-24
• 2.3 实验结果24-36
• 2.3.1 生物滤料比表面积24-25
• 2.3.2 五种生物滤料对TAN、NO_2~--N和NO_3~--N去除效果25-32
• 2.3.3 不同比例的两种生物滤料对TAN、NO_2~--N、NO_3~--N去除效果32-36
• 2.4 讨论36-41
• 2.4.1 生物滤料比表面积差异36-37
• 2.4.2 生物滤料对TAN、NO_2~--N、NO_3~--N转化去除效果37-38
• 2.4.3 不同比例两种生物滤料对三种无机氮盐去除效果分析38-41
• 3 混合生物滤料转化去除循环水养殖系统中无机氮盐的比较分析41-51
• 3.1 前言41
• 3.2 实验材料、仪器及方法41-43
• 3.2.1 实验材料41-42
• 3.2.2 实验方法42-43
• 3.3 实验结果43-48
• 3.3.1 挂膜期混合生物滤料对三种无机氮盐的去除效果43-45
• 3.3.2 挂膜成熟后不同混合生物滤料比例对三种无机氮盐的去除效果45-47
• 3.3.3 挂膜成熟前后各处理组三种无机氮盐浓度变化拟合模型分析47-48
• 3.4 讨论48-51
• 4 针叶蕨藻吸收去除无机氮盐分析51-59
• 4.1 前言51
• 4.2 实验材料、仪器与方法51-54
• 4.2.1 实验材料51-52
• 4.2.2 实验方法52-54
• 4.3 实验结果54-57
• 4.3.1 不同密度针叶蕨藻对TAN去除效果54
• 4.3.2 不同密度针叶蕨藻对NO_2~--N去除效果54-55
• 4.3.3 不同密度针叶蕨藻对NO_3~--N去除效果55-56
• 4.3.4 不同密度针叶蕨藻处理组三种无机氮盐浓度变化拟合模型分析56-57
• 4.4 讨论57-59
• 参考文献59-65
• 缩略语表65-66
• 在校期间科研成果66-67
• 资助项目67-68
• 致谢68

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1 崔云亮;生物材料在海水循环养殖系统处理中的作用[D];海南大学;2015年

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本文编号：455945