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生物材料在海水循环养殖系统处理中的作用

崔云亮  
【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。


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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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