组合填料原位修复集约化养殖池废水的试验研究

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　　摘 要：近年来，随着养殖产业片面地追求高产、经济，导致渔业环境问题日益突出，为了还自然一片“绿水青山”，渔业转型升级已成为趋势，养殖模式的升级改革成为重要手段之一。在此背景下，将固定化的人工基质组合式填料引入暗纹东方鲀集约化养殖中，通过引入外源性微生物等方法，建立了集约化养殖池的固定化微生物菌膜，以此实现水体环境原位生物修复，提高了养殖的成活率，降低了饵料系数，实现了增产增量。
　　关键词：组合填料;暗纹东方鲀;集约化养殖;原位修复
　　中图分类号：S-3       文献标识码：A
　　DOI：10.19754/j.nyyjs.20200515009
　　 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[1]。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。
　　1 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，間距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。
　　2 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，30d CODMn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[6]。
　　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。 　　3 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]，12～14d NO2-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[2-5]。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[8]，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。根據组合填料出厂规格，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[3]。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。
　　4 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。
　　参考文献
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　　[2]Keshavanath P，Ganghadar B，Ramesh T J，et al. On-farm evaluation of Indian major carp production with sugarcane bagasse as substrate for periphyton[J]. Diabetes Care，2001，21（9）：1462-1469.
　　[3]江兴龙. 日本鳗鲡（Anguilla japonica）土池生物膜原位修复低碳养殖技术的研究[J]. 海洋与湖沼，2012，43（6）：1134-1140.
　　[4]张圆圆，冯建新，屈长义，张芹.生物膜净水栅栏改善池塘养殖水环境初探[J]. 河南水产，2017（4）：19-20.
　　[5]ZhangB，Lin W H，Wang Y J，et al. Effects of artificial substrates on growth，spatial distribution and non-specific immunity factors of Litopenaeus vannamei in the intensive culture condition[J]. Iranian Journal of Fisheries Sciences，2010，10（4）：491-497.
　　[6]李志斐，王金林，郁二蒙，王广军，谢骏.生物膜水质修复技术处理水产养殖废水的研究进展[J]. 湖南农业科学， 2017（6）：111-115.
　　[7]董玉玮，张雁秋，涂宝军，等.亚硝化细菌培养条件的优化[J].江苏农业科学，2014，42（4）：314-316.
　　[8]詹松文，陈云. 暗纹东方鲀的养殖技术[J]. 渔业致富指南，2001（24）：39-40.
　　（责任编辑 周康）
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