水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水凈化中高效脫氮菌強化掛膜生物濾器的應用及對微生物酶活性的影響

萬紫錦

（承德市應急管理局，河北 承德 067000）

隨著社會的高速發(fā)展以及時代的不斷更替，我國的水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)發(fā)展空間越來越大，已經(jīng)由傳統(tǒng)的分散性養(yǎng)殖轉(zhuǎn)為當前的集中性養(yǎng)殖。在這樣的養(yǎng)殖背景之下，在很大程度上提高了糞便量、殘餌量，在進入水中之后導致水中的氮含量增加，對水中生物的生命造成了威脅[1]。這個時候，需要通過換水的方式降低氮濃度，這樣不僅造成了水資源浪費，所排出的養(yǎng)殖尾水還會對生態(tài)環(huán)境造成影響。所以說，在養(yǎng)殖的過程中，對尾水進行凈化十分重要，在凈化之后可以進行重復的利用。生物濾器是尾水凈化的重要設(shè)備。一般來說，水中的微生物會以濾料為載體，在成為了生物膜之后，會對養(yǎng)殖尾水中的有機物進行分解，達到凈水的目的。生物膜的質(zhì)量會對凈水效果造成直接的影響。在傳統(tǒng)的養(yǎng)殖中，使用最多的自然掛膜方式，該方式的成本較低，技術(shù)要求不高[2]。本文基于此，使用高校脫氮菌強化掛膜方式與其對其，觀察其凈水應用效果。

1 資料與方法

1.1 材料和設(shè)備

1.1.1 生物填料

生物填料選擇PU材質(zhì)爆炸棉，密度是0.024 g/cm3，比表面積是266 m2/m3。

1.1.2 菌種選擇

選擇三株高效脫氮菌，分別為花津灘芽孢桿菌（Bacillus hwajinpoensis）、嗜堿鹽單胞菌（Halomonasalikaliphila）以及麥氏交替單胞菌（Alteromonas maclendii）。

1.1.3 水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水

養(yǎng)殖尾水來自于山東省青島市卓越海洋集團養(yǎng)殖用水。經(jīng)過檢測后發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)殖密度是（15±0.7）kg/m2，水質(zhì)pH值為7.65±0.28，鹽度為28.9±0.5,。尾水中的氨氮平均濃度為0.30 mg/L，亞硝酸氮的平均濃度為0.095 mg/L，硝酸氮的平均濃度為0.67 mg/L，總氮的平均濃度為2.88 mg/L，總磷的平均濃度是0.03 mg/L，COD的平均濃度為1.92 mg/L。

1.1.4 設(shè)備

整理箱模擬生物濾池，規(guī)格54 cm×39 cm×28 cm，體積55 L[3]。

1.2 方法

1.2.1 菌種培養(yǎng)

培養(yǎng)菌種的過程中，將其放在溫度為-80℃的環(huán)境中進行活化，將單菌接種進200 mL 2216E的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)30多個小時后，再將菌液接種進500 mL的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)。隨后進行濃縮，使用生理鹽水進行重懸。

1.2.2 生物膜培養(yǎng)

生物膜培養(yǎng)的方法為預培養(yǎng)法，在微濾機旁的回旋口向整理箱中抽取50 L的水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水，隨后打開潛水泵，并對其進行加熱，按照尾水的濃度分別在培養(yǎng)液體中加入混合菌液，并進行掛膜[4]。

1.2.3 水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水處理效果

等到掛膜成熟之后，將設(shè)備當中的水排干凈，重新加入50 L的養(yǎng)殖尾水，每隔1天測定以此相關(guān)指標，周期為5天。

1.2.4 水質(zhì)數(shù)據(jù)分析

對相關(guān)數(shù)據(jù)使用Excel軟件進行分析，菌株的平均數(shù)±標準差表示為（x±SD），并使用統(tǒng)計學軟件SPSS22.0對其進行數(shù)據(jù)分析，顯著水平為0.05，極顯著水平為0.01.

2 結(jié)果

2.1 掛膜后各指標的變化結(jié)果

NH+4-N的濃度變化，在掛膜后，NH+4-N指標的濃度較高，但是在接入菌種之后，NH+4-N濃度明顯下降，也就是說對NH+4-N有著較高的去處效果。具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 掛膜后各指標的變化（單位：mg/L）

2.2 對微生物酶活性的影響

選擇AKP、OPH、DHO、AMP、Nar、NIR酶的活性在0分鐘、6分鐘、12分鐘以及24分鐘的活性變化進行統(tǒng)計，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 微生物酶活性的變化（單位：IU·L-1）

3 討論

對于生物膜而言，在發(fā)展過程中會有精力不同的時期。在掛膜的前期，氨氮值清除的比較慢，因為菌株在全新環(huán)境當中需要進行適應，到了中后期后，去除效果十分明顯，說明菌株已經(jīng)適應了其環(huán)境，能夠高效的去處，促進生物膜的形成。本實驗添加了氮源，初始的氨氮值高于掛膜組。除此之外，在掛膜的期間，亞硝酸氮濃度的變化呈升高后下降的趨勢，那是因為在掛膜期間首先使用氨氮，需要進行脫氮，不會對最終的結(jié)果造成影響[5]。

COD是指水體內(nèi)能夠氧化或者還原物質(zhì)的量，間接的反應水體的污染情況。在本次的實驗中，使用花津灘芽孢桿菌（Bacillus hwajinpoensis）、嗜堿鹽單胞菌（Halomonas alikaliphila）以及麥氏交替單胞菌（Alteromonas maclendii）作為菌株進行培養(yǎng)，不僅可以取出水體的氨氮，還能夠為微生物的酶活性造成一定影響，尤其是水中的有機物，去除效果較好。對于COD濃度較高的尾水，還需要對脫氮菌進行進一步的培養(yǎng)，否則去除效果會受到一定的影響。

綜上所述，在菌株培養(yǎng)的過程中，可以在一定程度上降低生物濾器的掛膜時間，且等到掛膜成熟后，生物濾器在養(yǎng)殖尾水的凈化效果較好，對于NH+4-N、NO-2-N的去處效果達到了100%，對CODmn的去除效果達到了97.6%，去除效果整體優(yōu)于傳統(tǒng)的掛膜去除。但是在氨氮、亞硝酸鹽上的去除效果較差，在日后的水質(zhì)凈化中，還需要對方式進行改善，才能營造更好的水體環(huán)境，保證社會的“可持續(xù)發(fā)展”。