我國是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖大國,總產(chǎn)量居世界首位。然而我國海水養(yǎng)殖業(yè)在高速發(fā)展的同時,對周圍沿海的水域環(huán)境造成了極大的破壞。資源依賴性型、粗放經(jīng)營型的傳統(tǒng)海水產(chǎn)品養(yǎng)殖模式不符合海洋綠色可持續(xù)發(fā)展的要求。為實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展的同時保護周圍生態(tài)環(huán)境,新的養(yǎng)殖模式應運而生。封閉循環(huán)水養(yǎng)殖,作為一種新興的工廠化養(yǎng)殖技術,具有節(jié)省水資源、保護環(huán)境、經(jīng)濟高產(chǎn)等諸多優(yōu)點,成為當代水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展的重要方向。生物濾器作為循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)核心的水處理單元,其穩(wěn)定高效的運行是循環(huán)水養(yǎng)殖的關鍵。海水生物濾器在運行過程中會受到諸多環(huán)境因子的影響,導致其水處理能力不穩(wěn)定,從而影響出水的水質(zhì),對養(yǎng)殖生物造成脅迫。本文以提高生物濾器的硝化性能為目的,研究不同pH、溫度以及不同進水氨氮濃度條件下生物濾器的硝化能力,以期能為生物濾器的運行和調(diào)控提供一定的理論指導。本研究所得的結(jié)論如下:(1)在進水TAN濃度約為2.0 mg/L,COD濃度為4.0~5.0 mg/L,水體溫度為22℃左右,鹽度為30‰,溶解氧(DO)在6.0~7.0 mg/L的條件下,研究自然掛膜條件下不同的進水p H(p H=7.0、7.5、8.0、8.5)對生物濾器啟動及啟動階段構(gòu)建硝化能力的影響。結(jié)果表明,隨著時間的變化各處理組的生物濾器對TAN、NO_2~--N的處理效率不斷上升并趨于穩(wěn)定,生物膜逐漸成熟。實驗發(fā)現(xiàn),生物濾器在p H為7.5~8.0時能夠快速建立并提高硝化能力,在50~70 d左右生物濾器對TAN、NO_2~--N的去除效率基本穩(wěn)定且去除效率較好。進水p H=7.5的處理組,生物濾器完成啟動的時間最短,在第36 d時對TAN的處理效率達到80%以上且NO_2~--N的積累現(xiàn)象開始消失,50d左右便可穩(wěn)定運行。(2)在進水TAN濃度約為2.0 mg/L,COD濃度為4.0~5.0 mg/L,鹽度為30‰,溶解氧(DO)在6.0~7.0 mg/L的條件下,研究不同的p H(p H=7.0、7.5、7.7、8.0、8.5)及溫度(t=10℃、15℃、20℃、25℃、30℃)對生物濾器硝化反應速率的影響,實驗期間對水體pH及溫度進行在線監(jiān)控調(diào)節(jié),保持pH和溫度基本不變。結(jié)果表明,溫度及p H對曝氣生物濾器的硝化性能影響較大。在實驗條件(t=10℃~30℃、p H=7.0~8.5)下,相較于p H,生物濾器的硝化能力對溫度的變化更加敏感。而且pH和溫度對亞硝酸鹽氧化反應的影響作用強于對氨氧化反應的影響作用。另外,在溫度t=10℃~25℃時,TAN、NO_2~--N的降解速率隨著溫度的升高不斷增加,在t=25℃時曝氣生物濾器對TAN、NO_2~--N的處理速率最高。其中t=25℃、p H=7.7時,生物濾器對TAN的氧化速率最高,達到0.7931 mgL~(-1)h~(-1);t=25℃、pH=7.5時,生物濾器對NO_2~--N的氧化速率最高。研究還發(fā)現(xiàn)在t=10℃~25℃、p H=7.0~8.5時,亞硝酸鹽積累的現(xiàn)象隨著溫度和pH值的升高而不斷加劇,在t=25℃、p H=8.5時亞硝酸鹽積累最嚴重。生物濾器的硝化功能是硝化細菌共同發(fā)揮作用的結(jié)果,受環(huán)境因素影響較大。因此適宜的溫度及pH是生物濾器高效穩(wěn)定運行的保證。(3)在平均進水溫度為30℃,鹽度為30‰,溶解氧(DO)在6.0 mg/L左右的條件下,研究不同氨氮濃度(氨氮濃度為0.5mg/L、1.5mg/L、3.0mg/L、6.0mg/L、9.0 mg/L)對生物濾器硝化能力的影響。研究發(fā)現(xiàn),生物濾器對進水氨氮濃度有一定的緩沖能力,在一定的氨氮濃度變化范圍內(nèi)生物濾器在20~25d左右便可適應新的進水條件。實驗還發(fā)現(xiàn)相比進水氨氮濃度降低,氨氮濃度升高突變時生物濾器的波動更大。另外,生物濾器的進水氨氮濃度越高,其硝化能力越強,對TAN、NO_2~--N的處理效果最好,其中進水氨氮為9.0mg/L時,氨氮的降解速率為2.57mgl~(-1)h~(-1);氨氮為6.0 mg/L時,氨氮的降解速率為2.00mgl~(-1)h~(-1);氨氮為3.0 mg/L時,氨氮的降解速率為1.71mgl~(-1)h~(-1);氨氮為1.5 mg/L時,氨氮的降解速率為1.50 mgl~(-1)h~(-1);氨氮為0.5 mg/L時,氨氮的降解速率為1.0 0mgl~(-1)h~(-1)。研究還發(fā)現(xiàn)生物濾器在運行的過程中會出現(xiàn)NO2--N短期積累的現(xiàn)象,而且進水氨氮濃度越高,生物濾器內(nèi)短周期積累的NO_2~--N濃度越高。循環(huán)水養(yǎng)殖過程中,應該根據(jù)養(yǎng)殖生物所能夠耐受的TAN、NO_2~--N的濃度進行調(diào)整生物濾器的HRT,這樣在保證不影響?zhàn)B殖生物生長的情況下,降低循環(huán)水的能耗,減少經(jīng)濟投入。
【學位單位】：青島理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：X714
【部分圖文】：

圖 1-1 封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)示意圖Fig. 1-1 The schematic of Recirculating Aquaculture SystemRAS中各水處理單元的功能如下：（1）固液分離器固液分離器的工作原理是通過離心力、重力的作用去除養(yǎng)殖水體中的大顆物（殘餌、糞便等）。其作為 RAS 的第一個水處理裝置極大地減輕了后續(xù)水處的工作負荷，不僅極大地降低了管道設備被堵塞的風險而且能夠降低局部水頭降低能耗減少生產(chǎn)運行成本。（2）微濾機或弧形篩微濾機、弧形篩的工作原理是利用較細孔徑的篩網(wǎng)濾除養(yǎng)殖水體中的細物，進一步減小生物濾器的工作負荷。其對細小顆粒物的濾除取決于篩網(wǎng)的小，篩網(wǎng)孔徑越小其工作效率越高，有研究表明篩網(wǎng)目數(shù)在 200 目時對水體的

出水取樣口 9、生物濾器進水取樣口 10、曝氣泵 11、生物濾器ible pump 2、Baffle plate 3、Overflow pipe 4、Water storage taner 6、Airstone 7、Filler 8、Biofilter water outlet 9、Biofilter inleration pump 11、Biofilter向為水流方向 direction for water flow.圖 2-1 實驗裝置示意圖Fig.2-1 Experimental device diagram用直徑 2.5 cm、厚度 0.4 cm、64 孔的環(huán)形塑料懸浮填料曹春艷與何正光皆發(fā)現(xiàn)懸浮填料填充率在 30%時水處理于桐鄉(xiāng)市小老板特種塑料制品有限公司，代碼為 XLB-1。填料實物圖，見圖 2-2。

圖 2-4 生物濾器掛膜階段氨氮的去除情況Fig. 2-4 Removal of ammonia nitrogen during biofilter hanging film stage養(yǎng)殖系統(tǒng)水環(huán)境中的無機氮主要為氨氮[62]，氨氮濃度超標會影響?zhàn)B殖生物的正常長甚至會導致死亡造成經(jīng)濟損失[63]。降低并有效的控制養(yǎng)殖水體中的氨氮濃度是循水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的保障。本研究中發(fā)現(xiàn)，在掛膜階段與其他處理組相比 pH=7.處理組生物濾器會迅速建立硝化功能而且掛膜時間較短。在 pH=7.5 左右生物濾器TAN 的處理效果最佳與呂永濤等[64]的研究結(jié)果（在研究短程硝化過程中發(fā)現(xiàn)，pH為 7. 5 時，氨氮降解率達到最大）一致。徐婷等[65]在研究 pH 值對短程硝化過程動學的影響時，發(fā)現(xiàn)在 pH=7.3~8范圍內(nèi) AOB 的濃度達到最大，氨氮降解率最大。2.3.2 生物濾器掛膜階段 NO2--N 處理能力的變化情況掛膜階段，不同 pH（pH=7.0、7.5、8.0、8.5）條件下流化床生物濾器對 NO2的去除效率如圖 2-5 所示。從圖 3 整體趨勢來看，掛膜階段不同 pH 條件下 NO2--N流化床生物濾器中的變化主要分為 2 個時期：積累期（生物濾器出水 NO--N 的濃
【參考文獻】

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本文編號：2836414