變形浮床固菌技術(shù)原位修復(fù)水產(chǎn)養(yǎng)殖水體研究

劉雪梅

（淮陰工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，江蘇淮安223003）

變形浮床固菌技術(shù)原位修復(fù)水產(chǎn)養(yǎng)殖水體研究

劉雪梅

（淮陰工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，江蘇淮安223003）

通過(guò)調(diào)整EM菌投加前后的浮床徑深比，研究浮床變形率對(duì)EM菌負(fù)載量、水質(zhì)指標(biāo)以及魚(yú)苗生長(zhǎng)狀況的影響。結(jié)果表明，當(dāng)噴淋密度為5 m3/（m2·h）、浮床高度30 cm時(shí)，可獲得EM菌最大負(fù)載量；當(dāng)變形浮床變形率為6，覆蓋面積達(dá)到水面1/3時(shí)，整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)其COD，NH3-N和DO分別穩(wěn)定維持在18，0.05 mg/L和6～7 mg/L，魚(yú)苗的成活率和增質(zhì)量率較無(wú)浮床系統(tǒng)分別提高13，25百分點(diǎn)。

浮床；養(yǎng)殖水體；固菌技術(shù)；原位修復(fù)

EM作為一種高密度的微生物復(fù)合制劑，不含任何化學(xué)有害物質(zhì)，投加到水體后不但可以改良水質(zhì)，而且能起到防治疾病、促進(jìn)生長(zhǎng)的作用，因而在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1-7]。在EM菌直接投放模式下，引入系統(tǒng)的微生物分散于水體中，群落的穩(wěn)定性較低，微生物投入初期效果顯著，但不能持久[8-12]，而常規(guī)載體固菌技術(shù)則會(huì)侵占水體空間，降低養(yǎng)殖密度，從而影響產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益[13-19]。在此基礎(chǔ)上，筆者構(gòu)建了變形浮床，通過(guò)在固菌前后調(diào)整浮床形狀，實(shí)現(xiàn)小范圍固菌、大范圍凈水，在不增加動(dòng)力消耗的前提下，提高了EM菌修復(fù)水體效果的穩(wěn)定性和持久性，為水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的低成本原位修復(fù)提供了一個(gè)新的思路。

1 變形浮床的構(gòu)建

將長(zhǎng)方形PVC卷板卷成圓柱形，接口處用卡扣固定，放入水面圈隔出獨(dú)立水面，PVC板外壁處安裝穩(wěn)定浮子，定位隔板在水中的深度。將輕質(zhì)生物陶粒濾料投放到獨(dú)立水面中，生物陶粒依靠浮力作用形成厚度均勻的懸浮層。生物濾料用作EM菌固定化的載體。當(dāng)固菌完成后，放大圓柱所圍面積，懸浮陶粒在相互擠壓作用下改變形狀，厚度變薄，與水體的接觸面變大，固菌浮床的凈水作用得到增強(qiáng)。變形浮床的構(gòu)造如圖1所示。

2 試驗(yàn)方案

2.1 浮床固菌試驗(yàn)

將EM菌原液稀釋100倍后噴灑至浮床的濾料表面，菌液分3次加入，每日噴灑一次。以單位質(zhì)量濾料的固菌量為指標(biāo)，通過(guò)改變噴灑密度和浮床高度考察最優(yōu)固菌條件。

菌液采用山東碧清生物制劑廠生產(chǎn)的EM菌，該制劑中含有乳酸桿菌、嗜熱鏈球菌、酪酸菌、放線菌、酵母菌、光合細(xì)菌等80余種菌種，活菌總數(shù)≥80×108cfu/mL。為模擬水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)，向水體投加葡萄糖、尿素和磷酸二氫鉀3類營(yíng)養(yǎng)物，使水體初始BOD，NH3-N，TP的濃度分別為30，0.2，0.04mg/L。

2.2 水體原位修復(fù)試驗(yàn)

浮床濾料固菌完成后，向水體投放羅非魚(yú)魚(yú)苗及餌料，模擬水產(chǎn)養(yǎng)殖水體環(huán)境進(jìn)行原位修復(fù)。每日測(cè)定COD，NH3-N和DO這3項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)。試驗(yàn)處理為空白對(duì)照組、無(wú)變形浮床組和變形浮床組，各處理具體參數(shù)列于表1。

表1 水體原位修復(fù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

2.3.1 固定EM菌量測(cè)定 取出單位體積的浮床濾料，以超聲振蕩，取振蕩液以牛肉膏蛋白胨為培養(yǎng)基培養(yǎng)48 h后，用平板計(jì)數(shù)法測(cè)定活菌濃度。

2.3.2 水質(zhì)指標(biāo)測(cè)定 每日在水箱的表層、中層、底層取樣，測(cè)定混合樣的COD，NH3-N和DO，連續(xù)測(cè)定30 d。COD采用高錳酸鉀氧化法測(cè)定；NH3-N采用納氏比色法測(cè)定；DO使用LDOTMHQ10便攜式溶氧儀原位測(cè)定。

3 結(jié)果與分析

3.1 浮床固菌效果

3.1.1 噴淋密度對(duì)固菌的影響 選取高度為30 cm的浮床，以不同噴淋密度在其表面噴灑EM菌，測(cè)定不同噴淋密度下濾料EM菌的固載量。

從圖2可以看出，當(dāng)噴淋密度為1m3/（m2·h）時(shí)，浮床固菌量上下層差異較大，較小的噴淋密度不利于懸浮濾料充分發(fā)揮固菌作用；當(dāng)噴淋密度達(dá)到10 m3/（m2·h）時(shí)，由于表面水力負(fù)荷過(guò)大，菌液停留時(shí)間短，浮床截留量減少，固菌量最小。當(dāng)噴淋密度為5 m3/（m2·h）時(shí)，不同深度取樣的菌液濃度相差不大，且保持在1.1×106cfu/g左右。因此，最適噴淋密度為5 m3/（m2·h）。

3.1.2 浮床高度對(duì)固菌的影響 選取噴淋密度為5 m3/（m2·h），改變浮床總體高度，測(cè)定不同高度浮床的平均固菌量。由圖3可知，當(dāng)床層較薄時(shí)，浮床與外界交換性好，其內(nèi)部菌液無(wú)法達(dá)到較高的濃縮倍數(shù)，因而固菌量低；隨著浮床高度的增加，固菌量隨之增加。當(dāng)浮床高度達(dá)到30 cm時(shí)，固菌量達(dá)到1.1×106cfu/g；當(dāng)浮床高度達(dá)到35 cm時(shí)，固菌量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。故最佳浮床高度為30 cm。

3.2 浮床修復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行效果

試驗(yàn)設(shè)計(jì)周期為30d，當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行至15d時(shí)，空白對(duì)照組的氨氮質(zhì)量濃度達(dá)到設(shè)定上限（0.13mg/L），再次投加EM菌改良水質(zhì)；固定浮床組在試驗(yàn)進(jìn)行至27 d時(shí)，氨氮濃度達(dá)到臨界值，因試驗(yàn)接近尾聲，提前終止該組指標(biāo)的測(cè)定。

3.2.1 COD質(zhì)量濃度變化情況 由圖4可知，各組COD質(zhì)量濃度在試驗(yàn)前期無(wú)顯著差別，該階段主要由初期加入并以游離態(tài)存在的EM菌發(fā)揮主要凈水作用。游離凈水菌在試驗(yàn)中后期顯著減少，導(dǎo)致空白對(duì)照組水質(zhì)指標(biāo)迅速惡化。

固定浮床中的B組浮床因與水體接觸面積小，傳質(zhì)阻力大，無(wú)法根本改變后期水質(zhì)惡化的總體趨勢(shì)。固定浮床的C組與水面接觸面積大，但因其初期固菌階段固載的生物量相對(duì)較少，因此，試驗(yàn)初期污染指標(biāo)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，后期因微生物的繁殖作用，水質(zhì)指標(biāo)趨于平穩(wěn)。變形浮床既有較高的微生物量負(fù)載量，后期又有較大的水體接觸面積，COD質(zhì)量濃度穩(wěn)定在18 mg/L左右。

3.2.2 NH3-N質(zhì)量濃度變化情況 由圖5可知，在試驗(yàn)初期各組NH3-N指標(biāo)呈現(xiàn)小幅升高。15 d時(shí)，空白對(duì)照組NH3-N質(zhì)量濃度達(dá)到0.13 mg/L，需要再次投加EM以改良水質(zhì)；變形浮床組基本維持在

0.05 mg/L左右，無(wú)大幅度波動(dòng)。

3.2.3 DO質(zhì)量濃度變化情況 從圖4可以看出，除了變形浮床組以外，其余各組后期的溶解氧濃度均較低。變形浮床組DO質(zhì)量濃度始終維持在6～7 mg/L，主要原因在于污染物耗氧分解主要發(fā)生在水面部分的浮床處，消耗的溶解氧可得到快速補(bǔ)充，因此，變形浮床內(nèi)部水體溶解氧始終保持在較高水平。

3.3 魚(yú)苗生長(zhǎng)狀況

以成活率和增質(zhì)量率作為魚(yú)苗生長(zhǎng)狀況的評(píng)定指標(biāo)。由表2可知，直接投加組成活率和增質(zhì)量率均較低，水質(zhì)指標(biāo)的不穩(wěn)定對(duì)魚(yú)苗成活及生長(zhǎng)具有較大的負(fù)面影響。放置浮床后，魚(yú)苗成活率和增質(zhì)量率均有所提高，且變形浮床優(yōu)于固定浮床。變形浮床的成活率達(dá)到93%，增質(zhì)量率達(dá)到83%，分別較空白組提高了13，25百分點(diǎn)。

表2 魚(yú)類生長(zhǎng)狀況比較

4 結(jié)論

變形浮床固菌技術(shù)實(shí)施簡(jiǎn)單，運(yùn)行期間無(wú)動(dòng)力消耗，可有效改善EM直接投放技術(shù)對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定性差、有效時(shí)間短的不足，是一種高效低成本的水產(chǎn)養(yǎng)殖水體修復(fù)技術(shù)。

變形浮床固菌期的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)為：菌液噴淋密度5 m3/（m2·h），浮床高度30 cm；凈水期間浮床面積占水面面積1/3，厚度為5 cm，COD，NH3-N和DO分別穩(wěn)定維持在18，0.05，6～7 mg/L。變形浮床組魚(yú)苗的成活率和增質(zhì)量率分別達(dá)到93%，83%，較空白組提高了13，25百分點(diǎn)。

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Study on In-situ Remediation of Aquaculture Water Body by Transformable Floating Bed with Fixed Bacteria Technology

LIUXuemei
（College ofChemical Engineering，Huaiyin Institute ofTechnology，Huaian 223003，China）

By adjusting the ratio of diameter to depth of floating bed before and after the EM bacteria cast,the paper studied the effectofdeformationratiooffloatingbedontheEMbacteriaload,waterqualityindexandthegrowthstatusoffry.Theresultsshowedthatwhen spraydensitywas5m3/（m2·h）anddepthofbedwas30cm，theamountoffixedEMbacteriawasthebiggest.Whenthedeformationratiowas6 and the bed water ratio was 1/3，COD,NH3-N and DO were maintained at 18,0.05 mg/L and 6-7 mg/L,respectively in the experimental period.Comparedwiththecontrolgroup,thesurvivalrateandgrowthrateoffryincreasedby13,25percentagepoint,respectively.

floatingbed;aquaculture water body;fixed bacteriumtechnology;in-situ remediation

X52

：A

：1002-2481（2017）01-0098-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.01.25

2016-08-11

淮安市科技支撐計(jì)劃（社會(huì)發(fā)展）項(xiàng)目（HAS2014020）

劉雪梅（1978-），女，遼寧遼陽(yáng)人，講師，碩士，主要從事環(huán)境管理研究工作。