組合填料原位修復(fù)集約化養(yǎng)殖池廢水的試驗(yàn)研究

王婷 黃德 陳愷琳

摘 要：近年來，隨著養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)片面地追求高產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)，導(dǎo)致漁業(yè)環(huán)境問題日益突出，為了還自然一片“綠水青山”，漁業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)已成為趨勢(shì)，養(yǎng)殖模式的升級(jí)改革成為重要手段之一。在此背景下，將固定化的人工基質(zhì)組合式填料引入暗紋東方鲀集約化養(yǎng)殖中，通過引入外源性微生物等方法，建立了集約化養(yǎng)殖池的固定化微生物菌膜，以此實(shí)現(xiàn)水體環(huán)境原位生物修復(fù)，提高了養(yǎng)殖的成活率，降低了餌料系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)增量。

關(guān)鍵詞：組合填料;暗紋東方鲀;集約化養(yǎng)殖;原位修復(fù)

中圖分類號(hào)：S-3 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200515009

暗紋東方鲀俗稱“河豚”，人工養(yǎng)殖的暗紋東方鲀采用“溫室+露天池”的模式進(jìn)行養(yǎng)殖[1]。當(dāng)露天池水溫低于18℃時(shí)，需將暗紋東方鲀轉(zhuǎn)入集約化溫室越冬。越冬的集約化養(yǎng)殖池密度高，損耗大，成活率低。為了解決這一問題，以下將組合式填料引入集約化養(yǎng)殖中進(jìn)行試驗(yàn)研究，通過對(duì)比試驗(yàn)，優(yōu)化了水體環(huán)境，提高了成活率，增加了養(yǎng)殖效益。

1 材料與方法

1.1 材料

人工基質(zhì)材料選用的組合生物填料，由纖維束、塑料環(huán)片、套管、中心繩組成。填料參數(shù)規(guī)格為單元直徑150mm，間距100mm，44m/m3，截成長(zhǎng)度100cm/根。

1.2 方法

1.2.1 養(yǎng)殖池的選擇和準(zhǔn)備

2019年，在江蘇中潤(rùn)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司基地，試驗(yàn)選取集約化養(yǎng)殖池3口，每口3333m2，分別為5-208（試驗(yàn)組1）、5-207（試驗(yàn)組2），5-206（對(duì)照組）。試驗(yàn)于2019年1月12日開始，2019年3月18日結(jié)束，共計(jì)63d。水溫15～18℃，pH范圍7.9～8.2。試驗(yàn)采用微孔納米增氧曝氣盤增氧DO濃度6～8mg/L，養(yǎng)殖的品種為暗紋東方鲀，203±20g/尾，養(yǎng)殖的密度為11尾/m3。試驗(yàn)期間養(yǎng)殖管理措施基本保持一致。

1.2.2 填料懸掛方法

3口養(yǎng)殖池均為標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)方形，南北走向，在5-208（試驗(yàn)組1）中，用2組尼龍繩子從南至北固定于每根柱子的上下兩端，上端位于水面下10～20cm，下端位于池底20～30cm，一共掛4排，將填料上端均勻的懸掛在尼龍繩上，每隔10～15cm掛1個(gè)組合生物填料，該池共計(jì)懸掛64m3生物填料。5-207（試驗(yàn)組2），組合填料懸掛同5-208一致，懸掛64m3。實(shí)驗(yàn)開始后，試驗(yàn)組和對(duì)照組每10d左右投放1次微生物制劑1ppm，共投放7次。

2 結(jié)果

2.1 填料掛膜情況

組合填料懸掛于集約化養(yǎng)殖池后，第6天填料表面出現(xiàn)褐色生物膜，第26天填料表面形成了1層黑褐色的生物膜，具體如圖1。

2.2 NH3-N變化趨勢(shì)

當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行至第6～8天，試驗(yàn)組NH3-N濃度達(dá)到最大值（2.43mg/L和2.51mg/L），然后濃度開始逐漸下降，第25～27天NH3-N濃度下降到0.5mg/L以下，最后逐漸趨于平穩(wěn)。對(duì)照組NH3-N濃度一直居高不下，在1.6～2.4mg/L范圍內(nèi)波動(dòng)（圖2）。試驗(yàn)組1、2和對(duì)照組相比NH3-N有極顯著差異（P<0.01）。組合填料為有機(jī)物和微生物的附著提供了基質(zhì)，填料表明逐漸形成生物膜，亞硝化細(xì)菌大量繁殖，有利于NH3-N去除。

2.3 NO2-N變化趨勢(shì)

試驗(yàn)組曲線呈先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行至第12～14天，試驗(yàn)組NO2-N濃度達(dá)到最大值（1.18mg/L和1.21mg/L），然后濃度開始逐漸下降，第27～29天NO2-N濃度下降至0.3mg/L，最后逐漸下降至0.1mg/L以下。對(duì)照組NO2-N濃度一直在0.7～1.1mg/L范圍內(nèi)波動(dòng)（圖3）。試驗(yàn)組1、2和對(duì)照組相比NO2-N有極顯著差異（P<0.01）。

2.4 CODMn變化趨勢(shì)

試驗(yàn)組曲線亦呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行至第6天，試驗(yàn)組CODMn濃度達(dá)到最大值（20.12mg/L和19.33mg/L），然后濃度開始逐漸下降，30d CODMn濃度下降至10mg/L左右，最后緩慢下降到8mg/L左右。對(duì)照組NO2-N濃度一直在12～19mg/L范圍內(nèi)波動(dòng)（圖4）。試驗(yàn)組1、2和對(duì)照組相比CODMn有極顯著差異（P<0.01）。

2.5 細(xì)菌總數(shù)

從表中可以看出，在試驗(yàn)開始26d后，對(duì)集約化養(yǎng)殖池細(xì)菌總數(shù)進(jìn)行測(cè)量發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組1、2比對(duì)照組水體異養(yǎng)菌數(shù)平均多出32倍。

對(duì)生物膜上異養(yǎng)細(xì)菌總數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)水面下10cm處生物膜異養(yǎng)細(xì)菌數(shù)約為 （1.1～2.0） ×108CFU/g，水面下60cm處生物膜異養(yǎng)細(xì)菌數(shù)約為 （0.9～1.8） ×108CFU/g，水面下110cm處生物膜異養(yǎng)細(xì)菌數(shù)約為 （2.0～3.0） ×108CFU/g。

由于環(huán)境中的細(xì)菌首先在基質(zhì)載體上附著，隨后細(xì)菌會(huì)分泌大量粘性胞外聚合物，胞外聚合物促使細(xì)菌大量生長(zhǎng)繁殖，不斷吸收環(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，逐漸形成生物膜。生物膜的形成過程大體包括細(xì)菌起始粘附、生物膜粘附期、生長(zhǎng)期、成熟和脫落期等階段，隨著生物膜的形成，養(yǎng)殖水中細(xì)菌濃度也會(huì)增加[6]。

2.6 養(yǎng)殖效益

試驗(yàn)組1、2比對(duì)照組平均毛產(chǎn)量高15.3%;平均凈產(chǎn)量高90.3%;生長(zhǎng)速率高27%;平均成活率高8.0%;平均餌料系數(shù)低27.4%。試驗(yàn)組組合填料一次性投入700元/667m2，使用年限為3～5a，平均折舊費(fèi)為175元/667m2。暗紋東方鲀餌料9500元/t，魚平均售價(jià)為6萬元/t。試驗(yàn)組1、2，對(duì)照組凈增加利潤(rùn)分別為17449元/667m2、18221元/667m2、6111元/667m2。

3 討論

試驗(yàn)開始后，6～8d試驗(yàn)組NH3-N、CODMn達(dá)到最大值，填料表面出現(xiàn)褐色生物膜，此時(shí)生物膜開始大量形成。亞硝化細(xì)菌逐漸將氨氧化成亞硝酸鹽[7]，12～14d NO2-N達(dá)到峰值。亞硝酸鹽在硝化細(xì)菌的氧化下，形成硝酸鹽，NH3-N、NO2-N逐漸降至較低水平。試驗(yàn)開始25～30d，水質(zhì)指標(biāo)趨于穩(wěn)定，異養(yǎng)細(xì)菌數(shù)達(dá)到108CFU/g，生物膜基本形成。試驗(yàn)組1、2與對(duì)照組相比，能較好地處理水中的有害物質(zhì)，NH3-N、CODMn、NO2-N均有極顯著差異 （P<0.01），NH3-N去除率最高可達(dá)97.8%，NO2-N去除率最高可達(dá)98.2%，CODMn去除率最高可達(dá)59.6%。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)有機(jī)生物填料用于養(yǎng)殖水體處理的研究，已有相關(guān)報(bào)道[2-5]。本試驗(yàn)在填料的選取時(shí)考慮到養(yǎng)殖品種暗紋東方鲀是無鱗魚[8]，堅(jiān)硬的填料容易刮傷表皮;組合填料是在軟性填料和半軟性填料的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)，克服了兩者的弊端，有切割氣泡作用，且能在較短的時(shí)間內(nèi)完成掛膜并吸附維持較高的生物量。根據(jù)組合填料出廠規(guī)格，直徑150mm×100mm的組合填料比表面積為310m2/m3，總比表面積為4000m2/667m2，約為水面積的6倍。

從效益上分析，由于暗紋東方鲀轉(zhuǎn)入集約化溫室越冬過程中，養(yǎng)殖密度提高，且水溫降低，水質(zhì)指標(biāo)急劇升高，容易發(fā)生病蟲害。水產(chǎn)養(yǎng)殖中投放益生菌能改良水質(zhì)，減少抗生素的使用，但由于益生菌游離在水中，不易找到附著基，影響了益生菌使用效果。試驗(yàn)引入組合填料，為益生菌提供了良好的棲息場(chǎng)所，形成生物膜，促進(jìn)了集約化池生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)[3]。試驗(yàn)組與對(duì)照組相比，提高了毛產(chǎn)量、凈產(chǎn)量、生長(zhǎng)速率、成活率，同時(shí)降低了餌料系數(shù)，平均利潤(rùn)提高了11724元/667m2。試驗(yàn)組與對(duì)照組相比，具有更高的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

試驗(yàn)引入組合填料至集約化暗紋東方鲀養(yǎng)殖池，6～8d開始形成生物膜，25～30d掛膜完成，形成的生物膜能有效降低養(yǎng)殖水中NH3-N、NO2-N、COD的濃度。組合填料使用壽命長(zhǎng)、能切割氣泡、易長(zhǎng)膜。通過計(jì)算，試驗(yàn)組懸掛基質(zhì)的掛膜密度為：基質(zhì)表面積/池塘面積=6。組合填料形成的生物膜能提高集約化養(yǎng)殖產(chǎn)量，毛產(chǎn)量提高15.3%，凈產(chǎn)量提高90.3%，生長(zhǎng)速率提高27%，成活率提高8.0%，平均餌料系數(shù)降低27.4%，平均利潤(rùn)提高了11724元/667m2。試驗(yàn)結(jié)果表明，組合填料用于暗紋東方鲀集約化養(yǎng)殖池廢水的原位處理，具有顯著成效，可提高養(yǎng)殖的成活率，降低餌料系數(shù)，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增量。組合填料能集聚有益菌，形成生物膜，處理養(yǎng)殖過程中不斷產(chǎn)生的污染物，凈化水質(zhì)，減少病害的發(fā)生，形成良性生態(tài)循環(huán)。

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（責(zé)任編輯 周康）